DE102020134569A1

DE102020134569A1 - Device and method for clamping workpieces

Info

Publication number: DE102020134569A1
Application number: DE102020134569.0A
Authority: DE
Inventors: Günter Lang; Philipp Lang
Original assignee: Lang Technik GmbH
Current assignee: Lang Technik GmbH
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Die erfindungsgemäße Spanner-Werkstück-Einheit (9) besteht aus einer Spannvorrichtung (10) und einem Werkstück (11). Das Werkstück (11) kann ein plattenförmiges Werkstück aus Kunststoff, Metall oder anderen Materialien, zum Beispiel einem Kunststoffverbundmaterial sein. Die Spannvorrichtung umfasst mindestens zwei Spannbacken (12, 13), die zum Beispiel an einem Träger (14) gehalten sind. Dabei ist mindestens einer der Spannbacken (12) oder (13) in Richtung auf den anderen Spannbacken (12) oder (13) zu und von diesem weg beweglich gelagert. Eine Betätigungseinrichtung gestattet die entsprechende Positionierung der Spannbacken. Während das Werkstück (10) an seinen voneinander weg weisenden Seitenflächen (17, 18) Nuten aufweist, weisen die Spannbacken (12, 13) an ihren Spannflächen (21, 22) Zähne (23, 24) auf. Beim Spannen des Werkstücks (11) greifen die Zähne (23, 24) in die Nuten (19, 20) und verformen deren Nutflanken. Die Zähne (23, 24) geraten so in formschlüssigen Eingriff mit den Flanken der Nuten (19, 20), sodass das Werkstück auch parallel zu den Nuten (19, 20) nicht nur klemmend, sondern auch formschlüssig gehalten ist.Die erfindungsgemäße Spanner-Werkstück-Einheit (9) erbringt eine besonders sichere und verzugsfreie Lagerung auch großer Werkstücke (11).The clamp-workpiece unit (9) according to the invention consists of a clamping device (10) and a workpiece (11). The workpiece (11) can be a plate-shaped workpiece made of plastic, metal or other materials, for example a plastic composite material. The clamping device comprises at least two clamping jaws (12, 13) which are held on a support (14), for example. At least one of the clamping jaws (12) or (13) is movably mounted towards and away from the other clamping jaws (12) or (13). An actuating device allows the appropriate positioning of the clamping jaws. While the workpiece (10) has grooves on its side surfaces (17, 18) pointing away from one another, the clamping jaws (12, 13) have teeth (23, 24) on their clamping surfaces (21, 22). When the workpiece (11) is clamped, the teeth (23, 24) engage in the grooves (19, 20) and deform the flanks of the grooves. The teeth (23, 24) come into positive engagement with the flanks of the grooves (19, 20), so that the workpiece is not only clamped parallel to the grooves (19, 20), but also held in a form-fitting manner. Workpiece unit (9) provides a particularly safe and distortion-free storage of large workpieces (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanner-Werkstück-Einheit, bestehend aus einer Spannvorrichtung und wenigstens einem Werkstück sowie im weiteren ein Verfahren zum Spannen von Werkstücken insbesondere großflächigen Werkstücken.The invention relates to a clamp-workpiece unit, consisting of a clamping device and at least one workpiece, as well as a method for clamping workpieces, in particular large-area workpieces.

Zur Bearbeitung vorgesehene Werkstücke müssen von einer geeigneten Spanneinrichtung sicher gefasst werden, wobei die Aufspannung in der Lage sein muss, alle an dem Werkstück angreifenden Kräfte aufzunehmen und sicher abzuleiten. Insbesondere dürfen solche Kräfte nicht zur Ortsverlagerung der Werkstücke innerhalb der Spanneinrichtung führen. Andererseits soll das Werkstück möglichst gut zugänglich sein, um nacheinander möglichst viele Bearbeitungsvorgänge an dem Werkstück ausführen zu können. Dazu ist aus der EP 1071 542 B1 bekannt, Werkstücke vor ihrer Aufspannung mit einer Reihe von Vertiefungen zu versehen, die zu Zähnen passen, die an entsprechenden Spannbacken vorgesehen sind. Damit gelingt es, Werkstücke sicher zu fassen, obwohl der Platzbedarf der für die Aufspannung benötigten Flächen im Vergleich zum gesamten Werkstück gering ist. Das Verfahren eignet sich insbesondere für kompakte Werkstücke, die zwischen Backen wie in einem Schraubstock gehalten werden, wobei die Seitenflächen des Werkstücks möglichst frei zugänglich sein sollen.Workpieces intended for processing must be securely gripped by a suitable clamping device, whereby the clamping must be able to absorb and safely dissipate all forces acting on the workpiece. In particular, such forces must not lead to displacement of the workpieces within the clamping device. On the other hand, the workpiece should be as easily accessible as possible in order to be able to carry out as many machining processes as possible on the workpiece in succession. This is from the EP 1071 542 B1 known to provide workpieces before their clamping with a series of depressions that match teeth that are provided on corresponding clamping jaws. This makes it possible to grip workpieces securely, although the space required for the surfaces required for clamping is small compared to the workpiece as a whole. The method is particularly suitable for compact workpieces that are held between jaws as in a vice, with the side surfaces of the workpiece being as freely accessible as possible.

Weiter ist es aus der DE 10 2009 052 334 A1 bekannt, an den Seitenflächen eines Werkstücks in der Nähe seiner Basisfläche Nuten anzubringen, in die an den Spannbacken vorgesehene Leisten greifen, sodass eine gemischt formschlüssig, reibschlüssige Spannung erreicht wird. Auch dieses Spannverfahren bzw. diese Spannvorrichtung ist für kompakte Werkstücke vorgesehen. In Längsrichtung der Leisten ist nur eine reibschlüssige Spannweise gegeben, so dass es infolge von Schwingungen und der Einwirkung von Bearbeitungskräften zu Verlagerungen des Werkstücks kommen kann.Next it is from the DE 10 2009 052 334 A1 It is known to provide grooves on the side surfaces of a workpiece in the vicinity of its base surface, into which strips provided on the clamping jaws engage, so that a mixed form-fitting, friction-fitting clamping is achieved. This clamping method and this clamping device is also intended for compact workpieces. In the longitudinal direction of the slats there is only a frictional clamping method, so that the workpiece can be displaced as a result of vibrations and the effect of machining forces.

Es ergeben sich Besonderheiten beim Spannen großflächiger Werkstücke, die beispielsweise nur beschränkten Spannkräften ausgesetzt werden können und/oder die verformungsfrei gespannt werden müssen.There are special features when clamping large-area workpieces which, for example, can only be subjected to limited clamping forces and/or which have to be clamped without deformation.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Spannkonzept anzugeben, das zum sicheren Spannen von Werkstücken allgemein, insbesondere aber zum Spannen großflächiger Werkstücke geeignet ist.Proceeding from this, it is the object of the invention to specify a clamping concept which is suitable for the secure clamping of workpieces in general, but in particular for clamping large-area workpieces.

Diese Aufgabe wird mit einer Spanner-Werkstück-Einheit nach Anspruch 1 sowie mit dem Verfahren nach Anspruch 11 gelöst:This object is achieved with a clamp-workpiece unit according to claim 1 and with the method according to claim 11:

Die erfindungsgemäße Spanner-Werkstück-Einheit besteht aus einer Spannvorrichtung und wenigstens einem Werkstück, insbesondere einem großflächigen Werkstück. Großflächige Werkstücke sind Werkstücke, die zum Spannen eine Distanz zwischen Spannbacken der Spannvorrichtung erfordern, die deutlich größer ist als die quer dazu zu messende Höhe und/oder quer dazu zu messende Breite.The clamp-workpiece unit according to the invention consists of a clamping device and at least one workpiece, in particular a large-area workpiece. Large-area workpieces are workpieces which, for clamping, require a distance between the clamping jaws of the clamping device which is significantly greater than the height and/or width to be measured transversely thereto.

An dem Werkstück sind an voneinander weg weisenden Flächen Nuten vorgesehen, die vorzugsweise parallel zueinander verlaufen und die weiter vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene liegen. An den Spannbacken, die mittels eines geeigneten Antriebs aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können (mindestens einer der Spannbacken ist dazu beweglich gelagert und von einem Verstellantrieb angetrieben), sind Zähne ausgebildet, die beim Spannen des Werkstücks in dessen Nuten greifen.Grooves are provided on the workpiece on surfaces pointing away from one another, which preferably run parallel to one another and which further preferably lie in a common plane. Teeth are formed on the clamping jaws, which can be moved towards and away from one another by means of a suitable drive (at least one of the clamping jaws is movably mounted for this purpose and is driven by an adjusting drive), which engage in the grooves of the workpiece when it is clamped.

Durch diese Maßnahme konzentrieren sich die durch den formschlüssigen Eingriff der Zähne in die Nuten ergebenden Spannkräfte an dem Werkstück auf Zonen um die jeweiligen Zähne herum. Die Materialbeanspruchung des Werkstücks ist deswegen entlang der Nut lokal unterschiedlich, sodass es möglich ist, das Material des Werkstücks an den Zähnen lokal zu verformen. Dies gilt auch, wenn das Werkstück aus einem wenig duktilen Material, wie beispielswiese Gussmaterialien (Grauguss, Aluminium oder dergleichen) ausgebildet ist. Vorzugsweise weisen die Zähne dazu ein bezüglich der Nuten jeweils ein Übermaß auf, sodass der Zahn beim Eindringen in die Nut die Flanken der Nut deformiert. Dadurch ist das Werkstück nicht auch in Nutrichtung formschlüssig zwischen den Spannbacken gesichert. In dieser Richtung wirkende Bearbeitungskräfte können nicht zum Verschieben des Werkstücks zwischen den Backen führen. Andererseits kann das Werkstück, bevor die Spannbacken mit ihren Zähnen an den Nutflanken eine Verformung vorgenommen haben, in Nutlängsrichtung beliebig ausgerichtet und positioniert werden.As a result of this measure, the clamping forces on the workpiece resulting from the positive engagement of the teeth in the grooves are concentrated on zones around the respective teeth. The material stress on the workpiece is therefore locally different along the groove, so that it is possible to deform the material of the workpiece locally at the teeth. This also applies when the workpiece is made of a less ductile material, such as cast materials (cast iron, aluminum or the like). For this purpose, the teeth are preferably oversized in relation to the grooves, so that the tooth deforms the flanks of the groove when it penetrates into the groove. As a result, the workpiece is not also secured in a form-fitting manner between the clamping jaws in the direction of the groove. Machining forces acting in this direction cannot lead to the workpiece being displaced between the jaws. On the other hand, before the clamping jaws have deformed the groove flanks with their teeth, the workpiece can be aligned and positioned as desired in the longitudinal direction of the groove.

Die in dem Werkstück ausgebildeten Nuten können Dreiecknuten, Trapeznuten, Rechtecknuten oder auch Nuten mit anderer Querschnittsform sein. Somit können die Nutflanken parallel zueinander oder in einem Winkel zueinander angeordnet sein.The grooves formed in the workpiece can be triangular, trapezoidal, rectangular or also grooves with a different cross-sectional shape. The flanks of the groove can thus be arranged parallel to one another or at an angle to one another.

Die Zähne können jeweils Zahnflanken aufweisen, die beim Spannen des Werkstücks mit den Nutflanken in Eingriff kommen. Zwischen den Zahnflanken kann ein Zahnkeilwinkel ausgebildet sein. Dieser Zahnkeilwinkel ist vorzugsweise ein spitzer Winkel. Er kann größer, gleich oder kleiner als der von den Nutflanken eingeschlossene Nutöffnungswinkel sein. Vorzugsweise ist der Zahnkeilwinkel größer als der Nutöffnungswinkel. Die von den Zähnen beim Spannen in die Nutflanken eingeformten Taschen sind dadurch selbst keilförmig. Es ergibt sich dadurch ein sehr sicherer Halt des Werkstücks bei vorwiegend oberflächlichen plastischen Verformungen desselben. Sind die Winkel anders festgelegt, kann der Zahnkopf auch spanabhebend auf die Nutflanke einwirken. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Nut parallelflankig ausgebildet und der Zahnkeilwinkel Null oder sogar leicht negativ ist. In diesem Fall wirkt die Berandung des Zahnkopfs als Schneidkante und stellt in den Nutflanken auf spanabhebende Weise Taschen frei. Auch dies ist eine mögliche Ausführungsform. Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, aus Ansprüchen oder aus der Figurenbeschreibung. Es zeigen:

1 die Spanner-Werkstück-Einheit, in schematisierter Perspektivdarstellung,
2 die Spanner-Werkstück-Einheit in nicht gespanntem Zustand, in schematisierter Draufsicht,
3 die Spanner-Werkstück-Einheit in gespanntem Zustand, in ausschnittsweiser Darstellung,
4 die Spanner-Werkstück-Einheit beim Spannen vor dem Festziehen der Spannbacken an dem Werkstück,
5 das Werkstück vor dem Spannvorgang, in Seitenansicht,
6 das Werkstück nach dem Ausspannen aus der Spanner-Werkstück-Einheit, in Seitenansicht,
7 das Werkstück nach 6, in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung.

The teeth can each have tooth flanks which come into engagement with the groove flanks when the workpiece is clamped. A tooth wedge angle can be formed between the tooth flanks. This tooth wedge angle is preferably an acute angle. It can be greater than, equal to or smaller than the groove opening angle enclosed by the groove flanks. The tooth wedge angle is preferably large Greater than the groove opening angle. The pockets formed in the groove flanks by the teeth during clamping are therefore wedge-shaped themselves. This results in a very secure hold of the workpiece in the case of predominantly superficial plastic deformations of the same. If the angles are defined differently, the tooth tip can also have a chip-removing effect on the groove flank. This is the case, for example, when the groove has parallel flanks and the tooth wedge angle is zero or even slightly negative. In this case, the edge of the tooth head acts as a cutting edge and cuts open pockets in the flanks of the groove. This is also a possible embodiment. Further details of advantageous embodiments of the invention result from the drawing, from claims or from the description of the figures. Show it:

1 the clamp-workpiece unit, in a schematic perspective view,
2 the clamp-workpiece unit in the unclamped state, in a schematic top view,
3 the clamp-workpiece unit in the clamped state, in a detail view,
4 the clamp-workpiece unit during clamping prior to tightening the jaws on the workpiece,
5 the workpiece before the clamping process, in side view,
6 the workpiece after being unclamped from the clamp-workpiece unit, in side view,
7 the workpiece 6 , in an enlarged perspective view.

In 1 ist eine Spanner-Werkstück-Einheit 9 veranschaulicht, die zum Beispiel ein zur spanenden oder anderweitigen Bearbeitung vorgesehenes Werkstück 11 sowie wenigstens zwei Spannbacken 12, 13 umfasst. Das Werkstück 11 ist zwischen den beiden Spannbacken 12, 13 gehalten, sodass an dem Werkstück 11 Bearbeitungsvorgänge, beispielsweise spanabtragende Bearbeitungsvorgänge oder auch Montagevorgänge ausgeführt werden können. Die von auf das Werkstück 11 einwirkenden Werkzeugen in das Werkstück 11 eingebrachten Kräfte werden von den Spannbacken 12, 13 aufgenommen und auf einen Träger 14 übertragen, an dem die beiden Spannbacken 12, 13 gehalten sind. Wenigstens einer der Spannbacken 12, 13 ist dabei auf den anderen Spannbacken hin und von diesem weg linear verstellbar. Ein entsprechender in oder an dem Träger 14 vorgesehener Verstellantrieb 15 ist in 1 schematisch veranschaulicht. Der Verstellantrieb kann ein oder mehrere Gewindespindeln beispielsweise Doppelgewindespindeln aufweisen, die zu einem großen Teil ihrer Länge ein Rechtsgewinde und zu einem anderen großen Teil ihrer Länge eine Linksgewinde aufweisen. Das Rechtsgewinde steht mit einem der Spannbacken 12, 13 und das Linksgewinde mit dem anderen der Spannbacken 12, 13 in Eingriff. Dadurch können die Spannbacken 12, 13 wie in 1 durch Pfeile 16 angedeutet zum Spannen und Entspannen des Werkstücks 11 bewegt werden.In 1 a clamp-workpiece unit 9 is illustrated, which comprises, for example, a workpiece 11 intended for machining or other processing, and at least two clamping jaws 12, 13. The workpiece 11 is held between the two clamping jaws 12, 13, so that machining operations, for example machining operations or assembly operations, can be carried out on the workpiece 11. The forces introduced into the workpiece 11 by tools acting on the workpiece 11 are absorbed by the clamping jaws 12, 13 and transmitted to a carrier 14 on which the two clamping jaws 12, 13 are held. At least one of the clamping jaws 12, 13 is linearly adjustable towards and away from the other clamping jaws. A corresponding adjusting drive 15 provided in or on the carrier 14 is in 1 schematically illustrated. The adjusting drive can have one or more threaded spindles, for example double-threaded spindles, which have a right-hand thread over a large part of their length and a left-hand thread over another large part of their length. The right-hand thread is in engagement with one of the clamping jaws 12,13 and the left-hand thread with the other of the clamping jaws 12,13. As a result, the clamping jaws 12, 13 as in 1 are moved, indicated by arrows 16, to clamp and unclamp the workpiece 11.

Anstelle jedes der Spannbacken 12, 13 können auch jeweils mehrere in einer Reihe angeordnete Spannbacken vorgesehen werden, die gemeinsam zum Halten des Werkstücks 11 dienen. Die Spannbacken können dann gemeinsam von einem gemeinsamen Stellantrieb angetrieben werden. Sie können auch paarweise von gesonderten Stellantrieben angetrieben werden, so dass dann mehrere Spannvorrichtungen 10 vorgesehen sind.Instead of each of the clamping jaws 12, 13, a plurality of clamping jaws arranged in a row can also be provided, which together serve to hold the workpiece 11. The clamping jaws can then be driven together by a common actuator. They can also be driven in pairs by separate actuators, so that several clamping devices 10 are then provided.

Das Werkstück 11 ist vorzugsweise ein großflächiges Werkstück, dessen zwischen den beiden Spannbacken 12, 13 zu messende Länge größer ist als die in 1 vertikal zu messende Dicke des Werkstücks. Es kann sich um Platten, Paneele oder dergleichen handeln. Solche Werkstücke können zuweilen vor der Bearbeitung eine aus ihrer Urformung oder der Vorfertigung herrührende Wölbung aufweisen, die auf in dem Werkstück 11 vorhandene Spannungen zurückgeht. Ist das Werkstück 11 beispielsweise ein Gussteil, kann dieses beispielsweise eine unerwünschte Wölbung verschiedenen Ausmaßes aufweisen, die durch nachfolgende spanabhebende Bearbeitung (beispielsweise Fräsen) beseitigt wird. In der erfindungsgemäßen Spanner-Werkstück-Einheit 9 ist das Werkstück dabei so gehalten, dass die Wölbung durch die Aufspannung nicht beseitigt, d.h. dass das Werkstück 11 nicht verbogen wird. Das Werkstück 11 ist biegeverformungsfrei gespannt, indem Spannkräfte lediglich an Seitenflächen 17, 18 des Werkstücks 11 ein- oder ausgeleitet werden. Die Wirkungsrichtungen der von dem beiden Spannbacken 12, 13 ausgeübten Spannkräfte sind gegeneinander gerichtet und flüchten miteinander. Insbesondere werden keine in 1 vertikal wirkenden Kräfte auf das Werkstück 11 ausgeübt, wie es beim Spannen eines solchen Werkstücks auf einem Tisch mit Niederhaltern der Fall wäre. Zur biegeverformungsfreien Spannung des Werkstücks 11 kann das Werkstück 11 vor dem Spannen zwischen den Spannbacken 12, 13 an seinen voneinander weg weisenden Seitenflächen 17, 18 mit Nuten 19, 20 versehen sein, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge der jeweiligen Seitenfläche 17, 18 erstrecken, wie aus 2 hervorgeht. Es ist jedoch auch möglich, die Nuten 19, 20 lediglich über einen Teil der Länge der jeweiligen Seitenfläche 17, 19 durchgehend oder an ein oder mehreren Stellen unterbrochen auszubilden.The workpiece 11 is preferably a large-area workpiece whose length to be measured between the two clamping jaws 12, 13 is greater than the 1 Thickness of the workpiece to be measured vertically. It can be plates, panels or the like. Such workpieces can sometimes have a curvature originating from their primary shaping or prefabrication before machining, which is due to stresses present in the workpiece 11 . If the workpiece 11 is a cast part, for example, this can have an undesired curvature of various extents, which is eliminated by subsequent machining (for example milling). In the clamp-workpiece unit 9 according to the invention, the workpiece is held in such a way that the curvature is not eliminated by the clamping, ie the workpiece 11 is not bent. The workpiece 11 is clamped without bending deformation in that clamping forces are only applied or discharged at the side surfaces 17, 18 of the workpiece 11. The directions of action of the clamping forces exerted by the two clamping jaws 12, 13 are directed in opposite directions and align with one another. In particular, no 1 vertically acting forces exerted on the workpiece 11, as would be the case when clamping such a workpiece on a table with hold-down devices. To clamp the workpiece 11 without bending deformation, the workpiece 11 can be provided with grooves 19, 20 on its side surfaces 17, 18 pointing away from one another before clamping between the clamping jaws 12, 13, which preferably extend over the entire length of the respective side surface 17, 18 , how out 2 emerges. However, it is also possible for the grooves 19, 20 to be continuous over only part of the length of the respective side surface 17, 19 or to be interrupted at one or more points.

Die beiden Spannbacken 12, 13 sind zueinander im Wesentlichen spiegelsymmetrisch aufgebaut. Sie weisen an ihren den Seitenflächen 17, 18 des Werkstücks 11 zugewandten Seiten Spannflächen 21, 22 auf, die zum Beispiel als Planflächen oder auch als profilierte Flächen ausgebildet sein können. Von den Spannflächen 21, 22 ragen Zähne 23, 24 in Richtung des Werkstücks 11. Die Zähne 23, 24 liegen dabei vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene, in der auch die Nuten 19, 20 liegen. Eine an den jeweiligen Spannbacken 12, 13 unten vorgesehene Werkstückauflagestufe 25, 26 ist in ihrer Höhe in Bezug auf die Zähne 23, 24 entsprechend so abgestimmt, dass die Zähne 23, 24 auf Höhe der Nuten 19, 20 liegen.The two clamping jaws 12, 13 are essentially mirror-symmetrical to one another. On their sides facing the side surfaces 17, 18 of the workpiece 11, they have clamping surfaces 21, 22, which can be designed, for example, as flat surfaces or else as profiled surfaces. Teeth 23, 24 protrude from the clamping surfaces 21, 22 in the direction of the workpiece 11. The teeth 23, 24 preferably lie in a common plane in which the grooves 19, 20 also lie. A workpiece support step 25, 26 provided at the bottom of the respective clamping jaws 12, 13 is adjusted in height in relation to the teeth 23, 24 so that the teeth 23, 24 are level with the grooves 19, 20.

3 veranschaulicht den Spannbacken 13 beim Spannen des Werkstücks 11 zur Veranschaulichung der Zusammenwirkung des Zahns 24 mit der Nut 20. Die in 3 dargestellten und beschriebenen Verhältnisse gelten für alle Zähne 24 sowie auch für die Zähne 23 und die Nut 19 entsprechend. 3 13 illustrates the clamping jaw 13 during clamping of the workpiece 11 to illustrate the interaction of the tooth 24 with the groove 20. The in 3 The conditions shown and described apply to all teeth 24 as well as to the teeth 23 and the groove 19 accordingly.

Die Nut 20 weist zwei Nutflanken 27, 28 auf, die zum Beispiel als ebene Flächen ausgebildet sind. Die beiden Nutflanken 27, 28 legen zwischen einander einen Nutöffnungswinkel N fest, der bei parallelflankiger Ausführung der Nut 20 Null ist oder der, wie 3 zeigt, ein spitzer Winkel sein kann. Der Nutboden 29 kann flach oder gewölbt sein. Die zwischen der Seitenfläche 18 und dem Nutboden 29 zu messende Tiefe der Nut 20 übersteigt vorzugsweise die Höhe des Zahns 24, mit der dieser seinerseits die Spannfläche 22 überragt.The groove 20 has two flanks 27, 28, which are formed, for example, as flat surfaces. The two groove flanks 27, 28 define a groove opening angle N between one another, which is zero in the case of parallel-flanked execution of the groove 20 or which, like 3 shows can be an acute angle. The groove bottom 29 can be flat or curved. The depth of the groove 20 to be measured between the side surface 18 and the groove base 29 preferably exceeds the height of the tooth 24, with which this in turn projects beyond the clamping surface 22.

Der Zahn 24 erhebt sich von der Spannfläche 22 und weist im unmittelbaren Übergang von der Spannfläche 22 zu dem Zahn 24 einen Zahnfuß 30 auf. Vorzugsweise ist die quer zu der Nut 20 und somit in 3 vertikal zu messende Zahnfußbreite B größer als die in gleicher Richtung im unmittelbaren Anschluss an die Seitenfläche 18 zu messende Öffnungsweite W der Nut 20.The tooth 24 rises from the clamping surface 22 and has a tooth root 30 in the immediate transition from the clamping surface 22 to the tooth 24 . Preferably, the transverse to the groove 20 and thus in 3 Tooth root width B to be measured vertically is greater than opening width W of groove 20 to be measured in the same direction immediately adjacent to side surface 18.

Der am weitesten von der Spannfläche 22 weg liegende Teil des Zahns 24 bildet einen Zahnkopf 31. Die parallel zur Zahnfußbreite B zu messende Zahnkopfbreite Z ist vorzugsweise geringer als die Öffnungsweite W.The part of the tooth 24 that is furthest away from the clamping surface 22 forms a tooth tip 31. The tooth tip width Z to be measured parallel to the tooth base width B is preferably smaller than the opening width W.

Zwischen dem Zahnkopf 31 und dem Zahnfuß 30 weist der Zahn 24 Zahnflanken 32, 33 auf, die miteinander einen Zahnkeilwinkel F einschließen. In dem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Spanner-Werkstück-Einheit 9 ist der Zahnkeilwinkel F größer als der Nutöffnungswinkel N.Between the tooth head 31 and the tooth root 30, the tooth 24 has tooth flanks 32, 33 which enclose a tooth wedge angle F with one another. in the in 3 illustrated embodiment of the clamp-workpiece unit 9, the tooth wedge angle F is greater than the groove opening angle N.

In Nutlängsrichtung sind die Zähne 24 jeweils vorzugsweise kürzer als der zwischen zwei Zähnen gebildete Abstand. Diese Festlegung kann jedoch abhängig von dem Material des Werkstücks 11 auch anders getroffen sein.In the longitudinal direction of the groove, the teeth 24 are each preferably shorter than the distance formed between two teeth. However, depending on the material of the workpiece 11, this determination can also be made differently.

Vor dem Spannen des Werkstücks 11 weist seine Nut 20 die zum Beispiel aus 5 ersichtliche Form auf. Beide Nutflanken 27, 28 sind eben, die Nut 20 ist gewissermaßen unversehrt.Before the workpiece 11 is clamped, its groove 20 shows, for example 5 apparent shape. Both flanks 27, 28 are flat, the groove 20 is to a certain extent intact.

Zum Herstellen der Spanner-Werkstück-Einheit 9, d.h., zum Spannen des Werkstücks 11 zwischen den Spannbacken 12, 13, wird das Werkstück 11, wie in 2 angedeutet, zwischen den Spannbacken 12, 13 positioniert und zum Beispiel auf die Werkstückauflagestufen 25, 26 aufgelegt. Das Werkstück 11 ist dabei lediglich an den Werkstückauflagestufen 25, 26 unterstützt und liegt ansonsten auf keiner Fläche auf. Gegebenenfalls können zwischen den Spannbacken 12, 13 jedoch auch eine oder mehrere Werkstückunterstützungseinrichtungen vorgesehen sein, um ein Durchhängen des Werkstücks 11 zu vermeiden. Diese Werkstückunterstützungseinrichtungen können höhenverstellbar ausgebildet sein.To produce the clamp-workpiece unit 9, ie to clamp the workpiece 11 between the clamping jaws 12, 13, the workpiece 11, as in 2 indicated, positioned between the clamping jaws 12, 13 and placed, for example, on the workpiece support steps 25, 26. The workpiece 11 is only supported on the workpiece support steps 25, 26 and otherwise does not rest on any surface. If necessary, however, one or more workpiece support devices can also be provided between the clamping jaws 12, 13 in order to prevent the workpiece 11 from sagging. These workpiece support devices can be designed to be adjustable in height.

Zum Spannen des Werkstücks 11 werden nun die Spannbacken 12, 13 entsprechend der Pfeile 16 aufeinander zu bewegt, sodass die Zähne 23 und 24 in die Nuten 19 und 20 eingreifen. Dabei gelangen die Zahnflanken 32, 33 mit den Nutflanken 27, 28 in Anlage. Der Zahnkopf 31 kann ungehindert in die Nut 20 einfahren, bis die Zahnflanken 32, 33 mit den Nutflanken 27, 28 in Anlage kommen. Dies geschieht bevor die Spannflächen 21, 22 an den Seitenflächen 17, 18 in Anlage kommen. Durch fortgesetzte Bewegung der Spannbacken 12, 13 aufeinander zu formen sich die Zähne 23, 24 unter Deformation der Nutflanken 27, 28 in das Material des Werkstücks 11 ein. Die Verformung der Nutflanken 27, 28 erfolgt im Wesentlichen oder auch ausschließlich durch Materialverdrängung, d.h. durch plastische Umformung des Werkstücks 11 im Bereich der Nut 19, 20. Die Verhältnisse sind in 7 vergrößert in Explosionsdarstellung für einen Zahn 24 veranschaulicht. Jeder Zahn 24 (und entsprechend 23) hinterlässt in den ihm zugeordneten Nutflanken 27, 28 erzeugte Vertiefungen oder Taschen 34, 35, in denen der Zahn 24 formschlüssig spielfrei sitzt. Dabei können die Spannflächen 21, 22 an den Seitenflächen 17, 18 in Anlage kommen. In diesem Zustand kann die Spanner-Werkstück-Einheit 9 über den gesamten Bearbeitungsprozess bestehen bleiben. Die Halterung des Werkstücks 11 an den Spannbacken 12, 13 kann rein formschlüssig oder auch gemischt form- und reibschlüssig sein.In order to clamp the workpiece 11, the clamping jaws 12, 13 are now moved toward one another in accordance with the arrows 16, so that the teeth 23 and 24 engage in the grooves 19 and 20. The tooth flanks 32 , 33 come into contact with the groove flanks 27 , 28 . The tooth head 31 can enter the groove 20 unhindered until the tooth flanks 32, 33 come into contact with the groove flanks 27, 28. This happens before the clamping surfaces 21, 22 come into contact with the side surfaces 17, 18. Through continued movement of the clamping jaws 12, 13 towards one another, the teeth 23, 24 are shaped into the material of the workpiece 11, with the groove flanks 27, 28 being deformed. The deformation of the groove flanks 27, 28 takes place essentially or also exclusively by material displacement, ie by plastic deformation of the workpiece 11 in the area of the groove 19, 20. The conditions are in 7 enlarged in an exploded view for a tooth 24 illustrated. Each tooth 24 (and correspondingly 23) leaves depressions or pockets 34, 35 produced in its associated groove flanks 27, 28, in which the tooth 24 sits in a form-fitting manner without play. The clamping surfaces 21, 22 can come into contact with the side surfaces 17, 18. The clamp-workpiece unit 9 can remain in this state over the entire machining process. The mounting of the workpiece 11 on the clamping jaws 12, 13 can be purely form-fitting or a combination of form-fitting and frictional locking.

Nach dem Ausspannen des Werkstücks 11 ist die Nut 20 verformt und hat als benutzte Nut 20' zum Beispiel die aus 6 ersichtliche deformierte Form. Beide Nutflanken 27, 28 sind mit einer Kette von Taschen 34, 35 versehen, die durch plastische Verformung der Nutwände 27, 28 durch das Eindringen der Zähne 24 (und entsprechend 23) erzeugt worden sind.After the workpiece 11 has been unclamped, the groove 20 is deformed and has the groove 20' used, for example, from 6 apparent deformed shape. Both flanks 27, 28 are provided with a chain of pockets 34, 35 by plastic Deformation of the groove walls 27, 28 have been generated by the penetration of the teeth 24 (and correspondingly 23).

Weil der Zahnkeilwinkel F größer ist als der Nutöffnungswinkel N, laufen die Taschen 34, 35, wie aus 7 ersichtlich ist, zu dem Nutboden 29 hin spitz aus. Damit wird sichergestellt, dass die Ausbildung der Taschen 34, 35 im Wesentlichen spanlos durch plastische Deformation des Materials des Werkstücks 11 erfolgt.Because the tooth wedge angle F is greater than the groove opening angle N, the pockets 34, 35 run out 7 can be seen, towards the bottom of the groove 29 pointed out. This ensures that the pockets 34, 35 are formed essentially without cutting by plastic deformation of the material of the workpiece 11.

Es ist jedoch auch möglich, den Zahnkeilwinkel F und den Nutöffnungswinkel N gleich zu bemessen wie aus 4 hervorgeht. In diesem Fall kann der Zahnkopf 31 beim Eindringen in die Nut 20 an den Nutflanken 27, 28, insbesondere wenn er im Übergang zu den Zahnflanken 32, 33 von scharfen Kanten begrenzt ist, spanabhebend wirken. Dies gilt erst recht, wenn der Zahnkeilwinkel F geringer ist als der Nutöffnungswinkel N.However, it is also possible to dimension the tooth wedge angle F and the groove opening angle N the same as shown in FIG 4 emerges. In this case, the tooth head 31 can have a cutting action when penetrating into the groove 20 on the groove flanks 27, 28, in particular if it is delimited by sharp edges in the transition to the tooth flanks 32, 33. This applies all the more if the tooth wedge angle F is smaller than the groove opening angle N.

Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen können die Kanten zwischen dem Zahnkopf 31 und den Zahnflanken 32, 33 scharf oder auch gerundet ausgebildet sein. Der Zahnkopf 31 kann flach oder gerundet sein. Ebenso kann der Nutboden 29 flach oder gerundet sein.In all the embodiments described above, the edges between the tooth head 31 and the tooth flanks 32, 33 can be sharp or rounded. Tooth tip 31 can be flat or rounded. Likewise, the bottom of the groove 29 can be flat or rounded.

Die erfindungsgemäße Spanner-Werkstück-Einheit 9 besteht aus einer Spannvorrichtung 10 und einem Werkstück 11. Das Werkstück 11 kann ein plattenförmiges Werkstück aus Kunststoff, Metall oder anderen Materialien, zum Beispiel Kunststoffverbundmaterial sein. Die Spannvorrichtung umfasst mindestens zwei Spannbacken 12, 13, die zum Beispiel an einem Träger 14 gehalten sind. Dabei ist mindestens einer der Spannbacken 12 oder 13 in Richtung auf den anderen Spannbacken 12 oder 13 zu und von diesem weg beweglich gelagert. Eine Betätigungseinrichtung gestattet die entsprechende Positionierung der Spannbacken. Während das Werkstück 10 an seinen voneinander weg weisenden Seitenflächen 17, 18 Nuten aufweist, weisen die Spannbacken 12, 13 an ihren Spannflächen 21, 22 Zähne 23, 24 auf. Beim Spannen des Werkstücks 11 greifen die Zähne 23, 24 in die Nuten 19, 20 und verformen deren Nutflanken. Die Zähne 23, 24 geraten so in formschlüssigen Eingriff mit den Flanken der Nuten 19, 20, sodass das Werkstück auch parallel zu den Nuten 19, 20 nicht nur klemmend, sondern auch formschlüssig gehalten ist.The clamp-workpiece unit 9 according to the invention consists of a clamping device 10 and a workpiece 11. The workpiece 11 can be a plate-shaped workpiece made of plastic, metal or other materials, for example a plastic composite material. The clamping device comprises at least two clamping jaws 12, 13 which are held on a support 14, for example. At least one of the clamping jaws 12 or 13 is movably mounted in the direction of the other clamping jaw 12 or 13 and away from it. An actuating device allows the clamping jaws to be positioned accordingly. While the workpiece 10 has grooves on its side surfaces 17, 18 pointing away from one another, the clamping jaws 12, 13 have teeth 23, 24 on their clamping surfaces 21, 22. When the workpiece 11 is clamped, the teeth 23, 24 engage in the grooves 19, 20 and deform the flanks of the grooves. The teeth 23, 24 come into positive engagement with the flanks of the grooves 19, 20, so that the workpiece is not only clamped parallel to the grooves 19, 20, but also held in a positive manner.

Die erfindungsgemäße Spanner-Werkstück-Einheit 9 erbringt eine besonders sichere und verzugsfreie Lagerung auch großer Werkstücke 11.The clamp-workpiece unit 9 according to the invention provides a particularly safe and distortion-free storage, even for large workpieces 11.

BezugszeichenlisteReference List

99: Spanner-Werkstück-EinheitClamp-workpiece unit
1010: Spannvorrichtungclamping device
1111: Werkstückworkpiece
12, 1312, 13: Spannbackenclamping jaws
1414: Trägercarrier
15, 1615, 16: Pfeilearrows
17, 1817, 18: Seitenflächenside faces
19, 2019, 20: Nutengrooves
21, 2221, 22: Spannflächenclamping surfaces
23, 2423, 24: Zähneteeth
25, 2625, 26: Werkstückauflagestufeworkpiece support step
27, 2827, 28: Nutflankengroove flanks
NN: Nutöffnungswinkelgroove opening angle
2929: Nutbodengroove bottom
3030: Zahnfußtooth root
BB: Zahnfußbreitetooth root width
WW: Öffnungsweite der Nut 20Opening width of the groove 20
3131: Zahnkopftooth head
ZZ: Zahnkopfbreitetooth tip width
32, 3332, 33: Zahnflankentooth flanks
Ff: Zahnkeilwinkeltooth wedge angle
34, 3534, 35: Taschenbags

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 1071542 B1 [0002]
DE 102009052334 A1 [0003]

Claims

Clamp-workpiece unit (9) consisting of at least one clamping device (10) and at least one workpiece (11), in particular a large-area workpiece, with at least two clamping jaws (12, 13) belonging to the clamping device (12, 13), which are arranged at a distance from one another and which are provided with teeth (23, 24) on clamping surfaces (21, 22) pointing towards one another, with an adjustment device (15) which is connected to at least one of the clamping jaws (12, 13) in order to adjust the distance, with two grooves (19, 20) provided on the workpiece (11) on side surfaces (17, 18) pointing away from one another, with which the teeth (23, 24) can be engaged and disengaged.

Clamp-workpiece unit according to claim 1 , characterized in that the mutually facing sides (21, 22) of the clamping jaws (12, 13) are arranged parallel to one another.

Clamp-workpiece unit according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the teeth (23, 24) are oversized with respect to the grooves (19, 20).

Clamp-workpiece unit according to one of the preceding claims, characterized in that each tooth (23, 24) has a tooth base (30) adjoining the clamping jaws (12, 13) and a tooth tip forming a free end of the tooth (23, 24). (31) and between these tooth flanks (32, 33) which enclose a tooth wedge angle (Z) with one another.

Clamp-workpiece unit according to one of the preceding claims, characterized in that the side surfaces (17, 18) of the workpiece (11) in which the grooves (19, 20) are arranged are flat surfaces.

Clamp-workpiece unit according to one of the preceding claims, characterized in that the grooves (19, 20) each have two groove flanks (27, 28) which are parallel to one another along a longitudinal direction of the groove and which are spaced at a constant distance along the groove (19, 20). are arranged to each other.

Clamp-workpiece unit according to claim 6 , characterized in that the flanks (27, 28) of the groove are flat surfaces, at least before the teeth (23, 24) penetrate.

Clamp-workpiece unit according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that the groove flanks (23, 24) are arranged at a groove opening angle (N) to one another.

Clamp-workpiece unit according to the above claims 4 and 8th , characterized in that the tooth wedge angle (Z) is equal to or greater than the groove opening angle (N).

Clamp-workpiece unit according to one of the preceding claims, characterized in that the teeth (23, 24) have a tooth height and the grooves (19, 20) have a groove depth, and that the groove depth is greater than the tooth height.

Method for clamping workpieces (11), in particular large-area workpieces, with the following steps: providing the workpiece (11), formation of two grooves (19, 20) on sides (17, 18) of the workpiece (11) pointing away from one another, Provision of clamping jaws (12, 13) which are provided with teeth (23, 24) on sides (21, 22) pointing towards one another, Placing the workpiece (11) between the clamping jaws (12, 13), Reducing the distance between the clamping jaws (12, 13) so that the teeth (23, 24) penetrate into the grooves (19, 20).

procedure after claim 11 , characterized in that the teeth (23, 24) penetrate the groove (19, 20) of the workpiece (11) with local deformation thereof.

procedure after claim 12 , characterized in that the teeth (23, 24) penetrate the groove (19, 20) in a locally widening manner.

Procedure according to one of Claims 11 - 13 that the teeth (23, 24) under plastic deformation of the workpiece (11) in the groove (19, 20) penetrate.

Procedure according to one of Claims 11 - 14 that the teeth (23, 24) penetrate into the groove (19, 20) of the workpiece (11) by cutting.