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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Spanntechnik zum Einspannen von Bauteilen in Werkzeugmaschinen.
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Die hier offenbarte Spannvorrichtung ist besonders geeignet um Bauteile mit hoher Positionstreue in einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum einzuspannen.
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Zur Bearbeitung von Bauteilen in Werkzeugmaschinen werden die Bauteile je nach Größe und Art des Bauteils sowie der Art der Bearbeitung mit einer geeigneten Spannvorrichtung in einer Bearbeitungsmaschine eingespannt. Die Spannvorrichtungen können am Maschinentisch der Bearbeitungsmaschine befestigt werden. Bei modernen Bearbeitungsmaschinen unterliegen die Spannvorrichtungen verschiedenen Anforderungen.
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Es können als Bauteile sowohl Rohteile (z.B. Metallblöcke) als auch vorverarbeitete Bauteile zur Weiterbearbeitung in der Spannvorrichtung eingespannt werden. Die Bauteile können außerhalb der Bearbeitungsmaschine in die Spannvorrichtung eingespannt werden. Die Spannvorrichtung kann anschließend mit dem Bauteil auf dem Maschinentisch oder einem ähnlichen Befestigungsflansch einer Bearbeitungsmaschine befestigt werden.
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Das Bauteil soll während der Bearbeitung (z.B. durch Fräsen, Drehen oder Bohren) sicher und positionstreu in der Spannvorrichtung gehalten werden. Die Spannvorrichtung soll außerdem den Werkzeugzugang zum Bauteil aus möglichst vielen Richtungen ermöglichen. Der Bauraum der Spannvorrichtung soll den Werkzeugzugang zum Bauteil dabei möglichst wenig behindern.
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Die Bearbeitung von Bauteilen in Bearbeitungsmaschinen findet in der Regel (teil-)automatisiert statt. Der Bearbeitungsprozess soll eine möglichst konstante Qualität aufweisen.
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Während der Bearbeitung des Bauteils mit einem Werkzeug können Kräfte und Momente in unterschiedlichen Richtungen auf das Bauteil wirken. Besonders bei dynamischen Belastungen kann das Bauteil in der Spannvorrichtung in Vibration versetzt werden. Ein Verrücken des Bauteils in der Spannvorrichtung ist unerwünscht.
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Bei bekannten Spannvorrichtungen tritt bei bestimmten Belastungsfällen ein unerwünschtes Rütteln des Bauteils auf. Durch unerwünschtes Rütteln oder sonstige Bewegungen des Bauteils kann die Qualität (z.B. Oberflächenqualität oder Maßtoleranz) des Bearbeitungsprozesses leiden.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine verbesserte Spannvorrichtung aufzuzeigen.
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Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
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Die offenbarte Spannvorrichtung umfasst einen Grundkörper, mindestens einen zustellbaren Schlitten, sowie eine Spindel zur Zustellung mindestens eines Schlittens. Der Grundkörper umfasst mindestens eine Führungsschiene zur Führung eines Schlittens.
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In der bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper zwei getrennte Führungsschienen auf. Alternativ können auch eine oder mehrere Führungsschienen eingesetzt werden. Eine Ausführung mit zwei Führungsschienen, die jeweils sowohl von innen als auch von außen angreifbar sind, ist besonders vorteilhaft für eine Abstützung von Torsionsmomenten.
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Der oder die Schlitten werden entlang der Zustellrichtung zugestellt. Durch die Zustellung eines oder mehrerer Schlitten wird das Bauteil zwischen zwei oder mehreren Einspannabschnitten eingeklemmt. Die Zustellung kann zwischen mehreren zustellbaren Schlitten oder zwischen einem zustellbaren Schlitten und einem feststehenden Teil des Grundkörpers geschehen. Bevorzugt werden zwei bewegliche Schlitten auf einem Grundkörper aufeinander zubewegt. Bevorzugt werden sogenannte Zentralspanner mit zwei zur Mitte hin symmetrisch zustellbare Schlitten eingesetzt. Alternativ können auch andere Zustellmittel und Schlittenformen eingesetzt werden.
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Die Zustellbewegung eines Schlittens gegenüber dem Grundkörper wird bevorzugt durch eine Spindel bewirkt. Die Spindel ist gegenüber dem Grundkörper drehbar gelagert. Am Schlitten bewirkt eine Rotation der Spindel durch ein Gewinde eine Verschiebung des Schlittens in Zustellrichtung.
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Die Führungsschiene weist mindestens eine Führungsstruktur auf, die dazu ausgebildet ist, die Position eines Schlittens gegenüber dem Grundkörper in einem oder mehreren Freiheitsgraden festzulegen. Die Führungsschiene, insbesondere die Führungsstruktur, ist dazu ausgebildet, den Schlitten entlang einer Zustellrichtung zu führen. Der Schlitten soll sich bevorzugt nur in der Zustellrichtung entlang einer Führungsschiene bewegen können. Bevorzugt beschränkt die mindestens eine Führungsstruktur die Bewegung eines Schlittens in mehreren Richtungen quer zur Zustellrichtung. Es können auch mehrere Führungsstrukturen zur jeweiligen Beschränkung eines Freiheitsgrades an derselben oder verschiedenen Führungsschiene angeordnet sein.
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Die Spindel verfügt bevorzugt über ein selbsthemmendes Außengewinde. Der Schlitten verfügt über eine entsprechende Gewindebohrung und/oder eine Spindelmutter. Bei gegenüberliegenden zustellbaren Schlitten wird bevorzugt eine gemeinsame Spindel eingesetzt. Auf einer Seite verfügt die Spindel in diesem Fall über ein linksgängiges Gewinde und auf der gegenüberliegenden Seite über ein rechtsgängiges Gewinde. Durch Drehung der Spindel können die Schlitten aufeinander zu oder in entgegengesetzter Richtung voneinander wegbewegt werden.
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Vorteilhafterweise werden zwei gleiche Schlitten eingesetzt. Durch Gleichteile kann die Produktion vereinfacht und die Wirtschaftlichkeit der Spannvorrichtung verbessert werden.
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Ein wesentlicher Aspekt dieser Offenbarung ist die Führung des Schlittens auf dem Grundkörper. Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Abstützung von Kräften und Momenten während der Bearbeitung des Bauteils.
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Zur verbesserten Führung verfügt der Schlitten über eine besondere Bauform. Der Schlitten umfasst insbesondere zwei Außenführungsschenkel. Die Außenführungsschenkel sind dazu ausgebildet, eine oder mehrere Führungsschienen des Grundkörpers außen zu umgreifen. Die Außenführungsschenkel des Schlittens sind besonders vorteilhaft für einen stabilen Sitz des Schlittens. Die Außenführungsschenkel können dieselbe Führungsschiene an zwei gegenüberliegenden Seiten umgreifen. Bevorzugt weist der Grundkörper zwei separate Führungsschienen auf, die jeweils von einem Außenführungsschenkel auf der Außenseite der Führungsschiene umgriffen wird. Die Außenseite ist die von der Mitte des Grundkörpers abgewandte Seite.
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Der Grundkörper bildet eine Außenstützflanke, die dazu ausgebildet ist, einen Außenführungsschenkel des Schlittens außen abzustützen, insbesondere durch Bildung einer Außenkontaktfläche (FA). Die Außenstützflanke bildet mit einer Führungsschiene einen Zwischenraum, in dem ein Außenführungsschenkel beidseitig geführt und/oder abgestützt werden kann. Der Außenführungsschenkel wird an seiner Außenseite an der Außenstützflanke des Grundkörpers abgestützt. Die Außenstützflanke ist weiter von der Mitte des Grundkörpers entfernt angeordnet als die Führungsschiene(n). Die Führungsschiene(n) ist/sind (in der Montageposition) zwischen den Außenführungsschenkeln angeordnet. Die beidseitige Führung der Außenführungsschenkel (durch die Führungsschiene einerseits und die Außenstützflanke andererseits) ist besonders vorteilhaft gegen ein Aufbiegen des Schlittens. Es stellt sich heraus, dass die Positionstreue des Bauteils in der Spannvorrichtung verbessert wird. Damit können bessere Bearbeitungsergebnisse erzielt werden.
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Die Außenführungsschenkel werden bevorzugt an den Außenseiten des Schlittens gebildet. Die Außenrichtung bezieht sich im Sinne dieser Offenbarung auf die Ausdehnung der Spannvorrichtung quer zur Zustellrichtung. Außen in Bezug auf die Anordnung der Vorrichtungsbestandteile bezieht sich bevorzugt auf die Planrichtung (X). Die Planrichtung (X) verläuft im Wesentlichen parallel zur Befestigungsfläche der Spannvorrichtung an einem Maschinentisch.
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Die Außenführungsschenkel werden vorteilhafterweise jeweils auf zwei Seiten, insbesondere auf der Innen- als auch auf der Außenseite desselben Außenführungsschenkels, abgestützt. Alternative oder zusätzlich kann der Schlitten auch an einer weiter innen, insbesondere zwischen zwei Führungsschienen liegenden, Innenkontaktfläche geführt werden.
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Die bewusst statisch überbestimmte Konstruktion der Schlittenführung - entgegen gängiger Konstruktionsprinzipien - ergibt einen besonders stabilen Sitz des Schlittens. Dynamische Bearbeitungskräfte können besser abgestützt werden als bei vorbekannten Spannvorrichtungen.
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Für eine möglichst stabile und positionstreue Einspannung des Bauteils in der Spannvorrichtung ist es vorteilhaft, eine möglichst hohe Stützbreite des Schlittens gegenüber dem Grundkörper vorzusehen. Durch die außenliegenden Außenführungsschenkel können insbesondere Kippmomente und daraus resultierende Kräfte mit wenig Spiel auf den Grundkörper übertragen werden.
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Während der Bearbeitung des Bauteils kann sich die Spannvorrichtung unter Einfluss der Bearbeitungskräfte verformen. Auch kleine elastische Verformungen (z.B. des Schlittens) können zu unerwünschten Bewegungen des Bauteils führen. Der Grundkörper kann elastische Verformungskräfte an den Außenseiten durch einen langen Hebel besonders gut aufnehmen. Dies gilt insbesondere für Torsionsmomente am Schlitten. Torsionsmomente können durch exzentrische Kräfte eines Werkzeugs auf das Bauteil verursacht werden.
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Außenliegende Außenführungsschenkel des Schlittens sind insbesondere vorteilhaft gegen ein unerwünschtes Rütteln des Bauteils. Die zusätzliche Abstützung der Außenführungsschenkel auf deren eigenen Außenseite erweist sich als besonders vorteilhaft.
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Durch eine Führung und/oder Abstützung des Schlittens an einer möglichst weit außen gelegenen Stelle des Grundkörpers wird ein längerer Hebel erzielt. Torsionsmomente können über einen längeren Hebel mit kleineren Kräften abgestützt werden.
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Besonders vorteilhaft ist ein Vorspannen des Schlittens im Grundkörper. Durch eine Vorspannung kann eine spielfreie Führung gesichert werden. Ein Gleiten des Schlittens gegenüber dem Grundkörper soll trotz der Vorspannung möglich sein. Die Haftreibung zwischen Schlitten und Grundkörper kann beispielsweise durch Zugabe von Gleitmitteln verringert werden. Eine Bewegung des Schlittens entlang der Zustellrichtung soll nur bei Betätigung der Spindel auftreten.
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In einer möglichen Ausführungsform ist der Schlitten spielfrei am Grundkörper geführt. Eine oder mehrere Kontaktflächen zwischen dem Schlitten und dem Grundkörper sind mit einer Übergangs- oder leichten Presspassung toleriert. Durch die Untersetzung der Spindel lässt sich der Schlitten auch bei leichter Übermaßpassung noch im Grundkörper bewegen.
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Die Kontaktflächen zwischen dem Schlitten und dem Grundkörper können auch mit einer leichten Spielpassung toleriert sein. Die Spielpassung hat den Vorteil, dass die Fertigungstoleranzen weniger streng ausgelegt werden können. Durch eine Spielpassung lässt sich der Schlitten leichter gegenüber dem Grundkörper bewegen.
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Der Schlitten kann an mehreren Stellen gegenüber dem Grundkörper geführt werden. Eine bewusste statische Überbestimmung des Schlittens gegenüber dem Grundkörper trägt zur Steifigkeit und einer kompakten Bauform der Spannvorrichtung bei. Besonders bei schwingenden Belastungen erweist sich eine statische Überbestimmung als vorteilhaft für die Positionstreue des Bauteils in der Spannvorrichtung. Durch Doppel- oder Mehrfachpassung bei der Lagerung des Schlittens am Grundkörper kann eine besonders vorteilhafte Steifigkeit der Spannvorrichtung erreicht werden.
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Der Schlitten ist vorteilhafterweise am Grundkörper verspannbar. Besonders vorteilhaft ist eine Verspannung des Schlittens durch die Spindel. Der Grundkörper umfasst bevorzugt eine um die Zustellachse gekippte Verspannfläche, die dazu ausgebildet ist ein Kippmoment des Schlittens abzustützen. Vorteilhafterweise ist die Verspannfläche dazu ausgebildet, den Schlitten durch ein Kippmoment aufzuspreizen, insbesondere in einer Planrichtung quer zur Zustellrichtung. Die Führungsschiene umfasst bevorzugt eine Führungsstruktur mit schrägen Flanken, insbesondere mit einer Verzahnung. Die schrägen Flanken dienen als Verspannfläche. Durch die von der Spindel auf den Schlitten aufgebrachte Kraft kann sich der Schlitten an den schrägen Flanken der Führungsstruktur verspannen. Alternativ oder zusätzlich kann der Grundkörper auch ein anderes Verspannmittel aufweisen.
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Durch den Querversatz (gegenüber der Zustellrichtung) zwischen der Spindel und dem Einspannabschnitt des Schlittens, an dem das Bauteil eingespannt werden kann, bewirkt die Spindel ein Kippmoment auf den Schlitten, sobald der Schlitten an einem Bauteil anliegt. Durch das Kippmoment kann der Schlitten an den schrägen Flanken der Führungsstruktur am Grundkörper verspannt werden.
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Durch die Verspannung des Schlittens wird der Schlitten in seiner Position am Grundkörper festgelegt. Durch die Verspannung wird die Bewegungsfreiheit des Schlittens in mindestens einem Freiheitsgrad, zum Beispiel einer Spielpassung, gegenüber dem Grundkörper reduziert und insbesondere aufgelöst. Die Verspannung erfolgt durch eine elastische Verformung des Schlittens und/oder des Grundkörpers und/oder der Spindel.
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Besonders vorteilhaft ist die Verspannung des Schlittens in Planrichtung (X), d.h. quer zur Zustellrichtung (Z). Durch die Verspannung werden insbesondere die Außenführungsschenkel nach außen hin verformt. Der Schlitten wird durch die Spindel quer zur Zustellrichtung an den schrägen Führungsstrukturen aufgeweitet. Die schräg angestellten Führungsstrukturen haben gegenüber planen Führungsstrukturen den besonderen Vorteil, dass eine Verspannung des Schlittens in Planrichtung, insbesondere gegen eine Außenstützflanke, durch das Kippmoment der Spindel möglich ist.
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Vorteilhafterweise sind eine oder mehrere Kontaktflächen des Schlittens und/oder des Grundkörpers gehärtet. Besonders vorteilhaft ist eine Führungsschiene mit einer gehärteten Verzahnung.
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Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht einer Spannvorrichtung mit zwei zustellbaren Schlitten;
- 2: eine Schnittdarstellung der Zustellvorrichtung;
- 3: eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Spannvorrichtung mit einem Symmetrieschnitt entlang einer mittigen Symmetrieachse;
- 4: eine Seitenansicht einer Spannvorrichtung;
- 5: eine Draufsicht einer Spannvorrichtung.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Spannvorrichtung. Die Spannvorrichtung umfasst einen Grundkörper (100), zwei Schlitten (200) sowie eine gemeinsame Spindel (300). Die Spindel (300) ist gegenüber dem Grundkörper mittig gelagert. Das Spindellager (160) ist zur Übersicht in den Zeichnungen nicht dargestellt.
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Der Grundkörper umfasst zwei Führungsschienen (110). Die Schlitten (200) sind entlang der Führungsschienen (110) in der Zustellrichtung (Z) bewegbar. Die Führungsschienen (110) weisen Führungsstrukturen auf. Durch die Führungsstrukturen, insbesondere außenliegende Verzahnungen, werden die Schlitten am Grundkörper gehalten. In Zustellrichtung (Z) können die Schlitten am Grundkörper gleiten. In Standrichtung (Y) und in Planrichtung (X) wird der Schlitten (200) möglichst bewegungsfrei gehalten. Rotationsbewegungen des Schlittens sollen möglichst verhindert werden.
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Die Planrichtung (X) und die Standrichtung (Y) sind die orthogonalen Koordinaten quer zur Zustellrichtung (Z) der Schlitten (200). Bevorzugt ist die Planrichtung (X) parallel zur Befestigungsfläche (150) ausgerichtet. Die Standrichtung (Y) ist bevorzugt senkrecht zur Befestigungsfläche (150) ausgerichtet.
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Die Spannvorrichtung kann an der flachen Unterseite auf einem Maschinentisch befestigt werden. Zur Befestigung der Spannvorrichtung an einem Maschinentisch können verschiedene Befestigungsmittel eingesetzt werden. In der Regel werden genormte Verschraubungen in Nuten des Maschinentischs eingesetzt.
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Die Schlitten (200) verfügen jeweils über einen Einspannabschnitt (280). Der Einspannabschnitt (280) weist bevorzugt eine oder mehrere Anlageflächen für ein einzuspannendes Bauteil auf. Je nach Größe des einzuspannenden Bauteils kann der Einspannabschnitt des Schlittens unterschiedlich ausgeführt sein. Für einen sicheren Halt des Bauteils können im Einspannabschnitt zusätzlich Formhaltemittel (400) eingesetzt werden. Die Formhaltemittel (400) sind bevorzugt dazu ausgebildet, sich unter Druck in das Bauteil einzuprägen. Durch die Einprägung der Formhaltemittel kann ein Formschluss zwischen der Spannvorrichtung und dem Bauteil hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Bauteil auch mit einem Kraftschluss am Einspannabschnitt (280) gehalten werden.
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Durch Drehung der Spindel (300) können die Schlitten (200) aufeinander zubewegt werden. Diese Zustellbewegung wird durch Umwandlung der Rotation der Spindel in den gegenläufigen Gewindegängen in den Schlitten (200) umgesetzt.
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Die Spindel ist entlang der Standrichtung (Y) vom Einspannabschnitt des Schlittens versetzt angeordnet. Die Spindelachse hat somit einen Versatz quer zur Zustellrichtung gegenüber der Anlagefläche an einem Werkstück. Wenn ein Werkstück in der Spannvorrichtung am Einspannabschnitt eingespannt wird, erzeugt die Spindel durch den Hebelarm des Querversatzes ein Kippmoment auf den Schlitten. Die Spindelkraft stützt sich exzentrisch am Einspannabschnitt gegen das Bauteil ab. Das Kippmoment wirkt um die Planrichtung (X).
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2 zeigt eine Schnittdarstellung der Spannvorrichtung entlang eines Schnitts A-A (vgl. 4) .
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Der Grundkörper (100) umfasst zwei außermittige Führungsschienen (110). Die Führungsschienen (110) weisen jeweils eine außenliegende Führungsstruktur (130) auf. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Führungsstruktur (130) als Verzahnung (131) ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können andere Führungsstrukturen (130) eingesetzt werden.
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Die Führungsstruktur (130) ist dazu ausgebildet, den Schlitten (200) formschlüssig zu halten und/oder zu führen. Die Führungsstruktur beschränkt bevorzugt mindestens einen Freiheitsgrad in Planrichtung (X) und/oder Standrichtung (Y).
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In dieser Ausführungsform legt die Verzahnung (131) die Position und Lage des Schlittens (200) in allen Freiheitsgraden bis auf eine Translation in Zustellrichtung (Z) fest.
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Der Grundkörper (100) weist bevorzugt zwei Außenstützflanken (120) auf. Die Außenstützflanke (120) wird an der Außenseite in Planrichtung (X) durch die Form des Grundkörpers (100) gebildet. Die Außenstützflanke (120) ist dazu ausgebildet, sich in Standrichtung (Y) mit einem Außenführungsschenkel (210) zu überlappen.
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Die Außenstützflanke (120) ist dazu ausgebildet eine ausreichend große Kontaktfläche, die Außenkontaktfläche (FA), mit einem Schlitten (200) zu bilden. Die Außenkontaktfläche wird zwischen der Außenseite des Außenführungsschenkel (210) und der Außenstützflanke (120) gebildet. Sie ist ausreichend groß ausgelegt, um Stützkräfte des Schlittens (200) gegenüber dem Grundkörper (100) zu übertragen. Die Außenstützflanke (120) ist dazu ausgebildet, einen Außenführungsschenkel (210) eines Schlittens (200) nach außen abzustützen. Diese Abstützung geschieht bevorzugt zusätzlich zu einer Führung des Außenführungsschenkels (210) an einer Führungsschiene (110). Die Außenkontaktfläche (FA) liegt vorteilhafterweise auf der der Führungsstruktur (130) gegenüberliegenden Seite desselben Außenführungsschenkels (210) .
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Eine Außenstützflanke (120) erweitert die Stützbreite des Schlittens (200) gegenüber dem Grundkörper (100). Durch die vorteilhafte Anordnung der Außenstützflanke (120) kann insbesondere in Aufbiegen des Schlittens (200) verhindert werden.
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Bevorzugt wird der Außenführungsschenkel (210) des Schlittens (200) sowohl durch die Führungsschiene (110), insbesondere deren außenliegende Führungsstruktur (130), als auch durch die Außenstützflanke (120) geführt. Durch diese Anordnung ist der Schlitten (200) gegenüber dem Grundkörper (100) statisch überbestimmt. Durch die Wahl geeigneter Toleranzen kann der Sitz des Schlittens am Grundkörper mit oder ohne Spiel konstruiert sein. Es kann vorteilhaft sein, den Kontakt des Schlittens an einer bestimmten Stelle, z.B. an der Außenstützflanke (120), bewusst mit Spiel zu tolerieren. Die Außenstützflanke (120) kann insbesondere im Fall einer Verformung oder Schwingung des Schlittens (200) Kräfte des Schlittens aufnehmen.
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Die Außenstützflanke (120) ist so ausgebildet, dass sie Abstützkräfte vom Schlitten (200) auf den Grundkörper (100) aufnehmen kann.
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3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer Spannvorrichtung. Die Darstellung ist an der mittigen Symmetrieachse gebrochen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Führungsstruktur (130) mindestens eine schräge Führungsfläche. Diese kann insbesondere durch eine Verzahnung gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine einzelne schräge Führungsfläche durch die Führungsstruktur gebildet werden.
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Die schräge Anordnung der Führungsfläche bezieht sich auf die Standrichtung (Y) und damit den Querversatz der Spindel (300) gegenüber der Anlagefläche für ein Werkstück am Einspannabschnitt (280).
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Durch die schräge Lage der Führungsfläche gegenüber der Standrichtung (Y) kann das Kippmoment der Spindel auf den Schlitten zur Verspannung des Schlittens genutzt werden. Die schräge Führungsfläche kann durch eine ursprünglich normal zur Standrichtung (Y) gebildete Ebene, die um die Zustellrichtung (Z) um einen Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad rotiert ist, beschrieben werden.
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An der schrägen Führungsfläche bewirkt das Kippmoment der Spindel ein Aufspreizen des Schlittens. Der Schlitten wird bevorzugt sowohl in Standrichtung (Y) als auch in Planrichtung (X) gegenüber dem Grundkörper (100) verspannt. Eine Querverspannung durch das Kippmoment der Spindel ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einer leichten Spielpassung in Planrichtung (X) zwischen dem Schlitten (200) und dem Grundkörper (100).
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Durch die Querverspannung des Schlittens in Planrichtung (X) kann der Schlitten insbesondere an einer Außenkontaktfläche (FA) gegen eine Außenstützflanke (120) des Grundkörpers gepresst werden.
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Durch die elastische Verformung bei der Verspannung des Schlittens sitzt der Schlitten besonders fest. Besonders vorteilhaft ist die Verspannung des Schlittens über dieselbe Spindelbetätigung, über die auch der Schlitten zugestellt wird.
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Der Schlitten wird bevorzugt mit der Zustellbewegung durch Betätigung der Spindel am Grundkörper verspannt. Eine solche Verspannung des Schlittens ist gegenüber einer Verspannung mit separaten Verspannmitteln schneller und einfacher für den Benutzer und ermöglicht ein schnelleres Einspannen des Bauteils. Prozesszeiten können so verkürzt werden.
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Die Verzahnung (131) ist eine besonders vorteilhafte Ausführung einer solchen schrägen Führungsstruktur.
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Der Grundkörper (100) bildet zwei außermittige Führungsschienen (110). Zwischen den Führungsschienen (110) bildet der Grundkörper eine Aussparung. Diese Aussparung ist dazu ausgebildet, eine Spindelaufnahme (290) des Schlittens (200) aufzunehmen. Hierdurch wird eine kompakte Bauweise der Spannvorrichtung erreicht. Die Spindelaufnahme (290) umfasst eine Gewindebohrung. Durch die Gewindebohrung in der Spindelaufnahme (290) ist die Spindel (300) einschraubbar.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Schlitten (200) an mehreren Stellen gegenüber dem Grundkörper (100) abgestützt. Die Führungsschiene (110) weist eine auf der Außenseite (110a) der Führungsschiene (110) liegende Verzahnung (131) auf. Die Verzahnung (131) bildet mindestens eine längliche Zahnschiene in Zustellrichtung (Z). Bevorzugt umfasst die Verzahnung (131) mehrere parallel nebeneinander angeordnete Zahnschienen.
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Der Außenführungsschenkel (210) wird durch eine passende Gegenverzahnung an dessen Innenseite an der Führungsschiene (110) geführt.
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Die Zahngeometrie der Verzahnung (135) weist bevorzugt schräge Zahnflanken auf. Die Zahnflanken sind bevorzugt symmetrisch. Die Verzahnung (131) umfasst bevorzugt Zähne mit einem Zahnwinkel (135) zwischen 30° und 90°. Besonders vorteilhaft ist ein Zahnwinkel (135) von 60°.
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Durch die schrägen Zahnflanken der Verzahnung (131) lässt sich der Schlitten (200) besonders spielarm an der Führungsschiene (110) führen. Eine Verzahnung (131) hat gegenüber einer rechtwinkligen Führungsstruktur den Vorteil einer genauen Positionsfindung bei Beaufschlagung einer geeigneten Anpresskraft. Besonders in Kombination mit einer leichten Vorspannung des Schlittens zwischen einer Führungsschiene und einer Außenstützflanke (120) des Grundkörpers kann der Sitz des Schlittens auch bei dynamischen Belastungen sichergestellt werden.
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Der Grundkörper (100) bildet zwischen der Führungsschiene (110) und der Außenstützflanke (120) eine Außenführungsnut (140). Die Außenführungsnut (140) ist dazu ausgebildet einen Außenführungsschenkel (210) aufzunehmen. Der Außenführungsschenkel (210) kann sich an mindestens einer Seite der Außenführungsnut (140) abstützen. Durch die weit außen liegende Anordnung der Außenführungsnut (140) können Torsionsmomente am Schlitten (200) besonders gut abgestützt werden.
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Der Schlitten (200) bildet bevorzugt eine Innenstützflanke (220). Die Innenstützflanke (220) ist dazu ausgebildet den Schlitten (200) von innen gegen eine Führungsschiene (110) des Grundkörpers (100) abzustützen. Die Innenstützflanke (220) des Schlittens (200) wird bevorzugt durch einen Absatz im Innenraum zwischen den Außenführungsschenkeln (210) gebildet. Die Innenstützflanke (220) ist dazu ausgebildet, eine Innenkontaktfläche (FI) am Grundkörper (100) zu bilden. Durch die Innenstützfläche (220) kann die umgreifende Struktur des Schlittens (200) mit den Außenführungsschenkeln (210) zusätzlich versteift werden. Der Sitz des Schlittens auf dem Grundkörper wird dadurch zusätzlich verbessert. Kräfte können vom Schlitten (200) zentral mit geringen Verformungen auf den Grundkörper (100) übertragen werden. Die Führungsschienen (110) können durch geeignete Toleranzen mit den Innenstützflächen (220) vorgespannt werden.
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Der Schlitten (200) bildet eine oder zwei Innenführungsnuten (230). Die Innenführungsnut (230) ist dazu ausgebildet, eine Führungsschiene (110) aufzunehmen. Die Innenführungsnut (230) wird zwischen den Außenführungsschenkeln (210) gebildet. Bevorzugt wird jeweils Innenführungsnut (230) zwischen einem Außenführungsschenkel (210) und einer Innenstützflanke (220) gebildet.
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Es ist besonders vorteilhaft den Schlitten (200) an zwei Führungsschienen (110) des Grundkörpers (100) jeweils sowohl auf der Innenseite (110i) als auch auf der Außenseite (110a) derselben Führungsschiene zu führen. Bevorzugt bildet der Schlitten an derselben Führungsschiene (110) sowohl eine Innenkontaktfläche (FI) als auch einen Führungskontakt an einer Führungsstruktur (130). Besonders vorteilhaft ist die zusätzliche Abstützung des Außenführungsschenkels außerhalb der Führungsschiene (110) an einer Außenstützflanke (120). Torsionsmomente können an der Außenstützflanke (120) besonders gut abgestützt werden.
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Besonders vorteilhaft ist die versetzte Anordnung eine Innenkontaktfläche (FI) und einer Außenkontaktfläche (FA). Bevorzugt bildet die Spannvorrichtung eine oder zwei Innenkontaktflächen (FI) an den Innenseiten (110i) der Führungsschienen (110). Die Außenkontaktflächen (FA) werden bevorzugt zwischen einem Außenführungsschenkel (210) und einer Außenstützflanke (120) des Grundkörpers gebildet. Die Außenkontaktfläche (FA) ist bevorzugt weiter außerhalb als die Führungsschienen (110) angeordnet. Die Außenkontaktflächen (FA) und die Innenkontaktflächen (FI) sind bevorzugt in Planrichtung (X) und Standrichtung (Y) zueinander versetzt. Besonders vorteilhaft ist der Versatz der Außenkontaktfläche (FA) gegenüber der Führungsstruktur (130) und/oder der Innenkontaktfläche (FI) entlang der Standrichtung (Y).
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Abstützkräfte einer Torsion des Schlittens können durch den Versatz besonders effektiv aufgenommen werden. Der Sitz des Schlittens am Grundkörper ist auch im dynamischen Belastungsfall besonders steif.
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Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die zu den jeweiligen Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen oder beanspruchten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Grundkörper
- 110
- Führungsschiene
- 110a
- Außenseite
- 110i
- Innenseite
- 120
- Außenstützflanke
- 130
- Führungsstruktur
- 131
- Verzahnung
- 135
- Zahnwinkel
- 140
- Führungsnut
- 150
- Befestigungsfläche
- 155
- Befestigungsmittel
- 160
- Spindellager
- 200
- Schlitten
- 210
- Außenführungsschenkel
- 220
- Innenstützflanke
- 230
- Innenführungsnut
- 280
- Einspannabschnitt
- 290
- Spindelaufnahme
- 300
- Spindel
- 400
- Formhaltemittel
- FI
- Innenkontaktfläche
- FA
- Außenkontaktfläche
- X
- Planrichtung
- Y
- Standrichtung
- Z
- Zustellrichtung
