DE102021103905A1

DE102021103905A1 - Spanneinheit und Spannsystem mit wenigstens einer Spanneinheit

Info

Publication number: DE102021103905A1
Application number: DE102021103905.3A
Authority: DE
Inventors: Roland Hotz
Original assignee: Andreas Maier GmbH and Co KG
Current assignee: Andreas Maier GmbH and Co KG
Priority date: 2021-02-18
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2041-02-19
Also published as: DE102021103905B4; WO2022175338A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spanneinheit (25) eines Spannsystems (10). Die Spanneinheit (25) hat einen Grundkörper (28) mit einem in eine Spannrichtung (S) bewegbar gelagerten Spannkörper (35). Der Spannkörper (35) wird über eine Vorspanneinrichtung (45) in eine Ausgangsstellung gedrängt. An dem Grundkörper (28) ist eine Betätigungseinrichtung (50) vorhanden, mittels der der Spannkörper (35) entgegen der Vorspannkraft aus der Ausgangsposition heraus in eine Spannposition bewegt werden kann. Mittels der Betätigungseinrichtung (50) kann die Spannposition und eine in der Spannposition erzeugte Spannkraft zwischen dem Spannkörper und einem Werkstück (11) eingestellt und aufrechterhalten werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinheit für ein Spannsystem sowie ein Spannsystem, das wenigstens eine Spanneinheit aufweist. Das Spannsystem ist dazu eingerichtet, ein Werkstück mit einer komplexen Außenkontur, die Vorsprünge und Vertiefungen aufweist, für das Bearbeiten in einer Werkzeugmaschine zu halten bzw. zu spannen. Insbesondere wird ein solches Werkstück an mehreren Stellen durch jeweils eine Spanneinheit mit einer Spannkraft beaufschlagt, so dass es zwischen den mehreren Spanneinheiten gehalten ist.
Derartige Spannsysteme sind in der Praxis bekannt. Beispielsweise werden solche Spannsysteme durch die Firmen Erwin Halder KG (www.halder.de) oder Andreas Maier GmbH & Co. KG, Schloss- und Werkzeugfabrik (www.amf.de) angeboten. Die Spannsysteme weisen beispielsweise einen Basiskörper auf, an dem Haltekörper angebracht werden können. An einem Haltekörper kann wenigstens eine Spanneinheit befestigt werden. Die Spanneinheit kann beispielsweise einen in einer Spannrichtung bewegbaren Spannkörper aufweisen. Der Spannkörper kann in Spannrichtung durch eine Schraube, die an einem Haltekörper befestigt ist, in einer Spannrichtung auf den Haltekörper zu oder vom Haltekörper weg bewegt werden.
Ausgehend von den bekannten Spannsystemen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spanneinheit zu schaffen, die eine verbesserte Spannkrafterzeugung bei gleichzeitig einfachem Aufbau gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Spanneinheit mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 oder 14 sowie ein Spannsystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst.
Eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spanneinheit weist einen Grundkörper auf. Der Grundkörper hat eine Befestigungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Grundkörper lösbar an einem Haltekörper zu befestigen. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise ein Durchgangsloch im Grundkörper sein, durch das der Haltekörper, insbesondere eine Haltestange, hindurchgeführt werden kann. Im Bereich des Befestigungsloches kann der Grundkörper kraftschlüssig am Haltekörper befestigt werden.
An dem Grundkörper ist ein Spannkörper in einer Spannrichtung verschiebbar gelagert. Der Spannkörper hat wenigstens eine, sich schräg zur Spannrichtung erstreckende Anlagefläche. Die Anlagefläche kann bei einem Ausführungsbeispiel als ebene Fläche ausgebildet sein. Die wenigstens eine Anlagefläche kann an einem hinteren Ende des Spannkörpers angeordnet sein oder sich unmittelbar an ein hinteres Ende des Spannkörpers anschließen.
An dem Grundkörper ist außerdem eine Vorspanneinrichtung vorhanden, die eine Vorspannkraft erzeugt und den Spannkörper dadurch in eine Ausgangsposition drängt. Die Vorspanneinrichtung ist vorzugsweise durch wenigstens eine Feder und bei einem Ausführungsbeispiel durch genau eine Feder gebildet. Die wenigstens eine Feder kann eine abgewinkelte Feder mit zwei schräg zueinander verlaufenden Federschenkeln sein. Auch andere Federn oder elastisch verformbare Körper können in der Vorspanneinrichtung zur Erzeugung der Vorspannkraft eingesetzt werden. Die Ausgangsposition des Spannkörpers stellt eine Rückzugsposition dar.
Die Spanneinheit weist außerdem eine Betätigungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, den Spannkörper entgegen der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in eine Spannposition zu bewegen und in dieser Spannposition zu halten. Die Betätigungseinrichtung hat dazu wenigstens ein bewegbar am Grundkörper gelagertes Übertragungselement. Das Übertragungselement kann beispielsweise in einer Aussparung des Grundkörpers angeordnet sein. Das Übertragungselement hat eine Gegenanlagefläche, die an der Anlagefläche des Spannkörpers anliegt.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Anlagefläche an einem hinteren Ende des Spannkörpers angeordnet und kann beispielsweise als ebene Fläche oder als konvex gewölbte Fläche oder eine Kombination davon ausgebildet sein. Die Gegenanlagefläche ist bei dieser Ausführungsform durch eine Exzenteraußenfläche am Übertragungselement gebildet. Die Exzenteraußenfläche kann kreisbogenförmig oder anderweitig gekrümmt verlaufen. Durch eine Bewegung der Exzenteraußenfläche, insbesondere eine Drehbewegung des hier als Exzenter ausgeführten Übertragungselements, kann das Übertragungselement eine Bewegung des Spannkörpers in die Spannposition und bei Erreichen der Spannposition eine Spannkraft des Spannkörpers zum Einspannen eines Werkstücks einstellen. Das Übertragungselement ist vorzugsweise um eine sich in Querrichtung erstreckende Drehachse drehbar gelagert.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Gegenanlagefläche eine ebene Fläche sein, die vorzugsweise parallel zur Anlagefläche des Spannkörpers ausgerichtet ist. Auf jeden Fall ist zumindest die Anlagefläche oder die Gegenanlagefläche schräg zur Spannrichtung angeordnet. Das Übertragungselement ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise in Querrichtung bewegbar und kann durch diese Bewegung über den Kontakt zwischen der Anlagefläche und der Gegenanlagefläche eine Kraft- und Bewegungsübertragung auf den Spannkörper erzeugen. Der Spannkörper kann daher aus der Ausgangsposition in eine Spannposition bewegt werden und dort eine Spannkraft hervorrufen.
Bei beiden Ausführungsformen ist die Spannkraft in der Spannposition des Spannkörpers exakt einstellbar. Mittels der Spanneinheit können somit Werkstücke mit komplexen Außenkonturen an einer gewünschten Stelle mit einer sehr genau einstellbaren Spannkraft gehalten bzw. abgestützt werden. Dadurch lassen sich auch filigrane und/oder dünnwandige Werkstücke mit komplexen Außenkonturen für eine weitere Bearbeitung spannen.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Spanneinheit weist die Betätigungseinrichtung ein Betätigungselement auf, das in Spannrichtung bewegbar am Grundkörper angeordnet ist. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel weist die Spanneinheit einen Grundkörper, eine Befestigungseinrichtung, einen in Spannrichtung verschiebbar am Grundkörper gelagerten Spannkörper mit einer Anlagefläche auf. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Gegenanlagefläche unmittelbar an einem manuell oder mittels eines Werkzeugs bedienbaren Betätigungselement vorhanden.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen der Spanneinheit kann die Betätigungseinrichtung ein Betätigungselement aufweisen, dessen Position die Spannposition und/oder die Spannkraft des Spannkörpers in der Spannposition vorgibt. Das Betätigungselement ist bewegbar am Grundkörper gelagert, insbesondere zumindest oder ausschließlich drehbar um eine Drehachse. Das Betätigungselement kann manuell oder mit einem Werkzeug bedienbar sein.
Bevorzugt ist das Betätigungselement um eine Drehachse drehbar, die sich in Querrichtung, also rechtwinklig zur Spannrichtung erstreckt. Das Übertragungselement kann als Exzenter ausgebildet sein, an dem die Exzenteraußenfläche angeordnet ist. Der Exzenter bzw. die Exzenteraußenfläche sind exzentrisch zur Drehachse angeordnet, so dass die Kontaktstelle zwischen der Gegenanlagefläche und der Anlagefläche abhängig von der Drehstellung des Betätigungselements in Spannrichtung betrachtet unterschiedliche Abstände zur Drehachse aufweisen kann. Auf diese Weise kann die Bewegung des Spannkörpers in Spannrichtung hervorgerufen werden.
Die Exzenteraußenfläche kann eine Kreisringfläche oder eine andere Fläche sein, die zwei oder mehr unterschiedliche Krümmungen aufweist. Der Exzenter kann sozusagen einen Nocken bilden.
Bevorzugt ist das Übertragungselement, beispielsweise der Exzenter, drehfest mit dem Betätigungselement verbunden. Diese Verbindung kann eine unlösbare Verbindung sein. Das Übertragungselement und das Betätigungselement können bei dieser Ausführungsform integral bzw. monolithisch ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, das Übertragungselement und das Betätigungselement mehrteilig auszuführen und miteinander zu verbinden.
Wenn die Gegenanlagefläche als Exzenteraußenfläche ausgebildet ist, kann es vorteilhaft sein, dass die Anlagefläche eine konvexe Erhebung aufweist oder durch eine konvexe Erhebung gebildet ist. Diese Erhebung kann sich leistenförmig rechtwinklig zur Spannrichtung und beispielsgemäß in Querrichtung erstrecken. Der Querschnitt durch die Erhebung rechtwinklig zu ihrer Erstreckung kann konstant sein.
Wenn das Übertragungselement in Querrichtung beweglich gelagert ist, kann das Betätigungselement eine Betätigungsschraube mit einem Außengewinde sein. Die Betätigungsschraube kann unmittelbar mit einem Innengewinde am Grundkörper oder an einem weiteren Übertragungselement in Eingriff stehen.
In Spannrichtung auf der der Gegenanlagefläche entgegengesetzten Seite kann sich das Übertragungselement und/oder das Betätigungselement an einer Stützfläche des Grundkörpers abstützen, so dass die Spannkraft des Spannkörpers in den Grundkörper eingeleitet bzw. dort abgestützt werden kann.
Bei der Ausführungsform, in der die Gegenanlagefläche als Exzenteraußenfläche eines Exzenters (Übertragungselement) ausgebildet ist, ist das Übertragungselement bzw. der Exzenter in Querrichtung relativ zum Grundkörper im Wesentlichen unbeweglich angeordnet, so dass bei einer Betätigung des Betätigungselements keine Positionsänderung des Übertragungselements in Querrichtung stattfindet.
Demgegenüber ist das Übertragungselement mit der Gegenanlagefläche in Querrichtung bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bewegbar und positionierbar, bei der die Anlagefläche und/oder die Gegenanlagefläche schräg geneigt zur Spannrichtung und/oder Querrichtung angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Spannkörper auch zwei sich schräg zur Spannrichtung erstreckende Anlageflächen aufweisen, die in Querrichtung mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Anlageflächen schließen sich an das hintere Ende an, so dass sich der Spannkörper zum hinteren Ende hin verjüngt. Jede Anlagefläche kann ein separates Übertragungselement mit jeweils genau einer Gegenanlagefläche zugeordnet sein. Bei einer Betätigung des Betätigungselements können sich die Übertragungselemente in Querrichtung aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen der Spanneinheit kann am Grundkörper ein Zusatzelement angeordnet sein. Das Zusatzelement kann mit dem vorderen Ende des Spannkörpers zusammenarbeiten. Das Zusatzelement kann ein Werkstück vorzugsweise unmittelbar beaufschlagen, das mittels der Spanneinheit gehalten oder eingespannt werden soll. Bei dem Zusatzelement kann es sich, z.B. um eine Spannhülse handeln, die koaxial um die Spannrichtung angeordnet sein kann. Die Spannhülse kann das zu spannende Werkstück oder einen Teil davon mit einer radial nach außen oder innen gerichteten Spannkraft beaufschlagen, wenn sich der Spannkörper in der Spannposition befindet. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Zusatzelement rechtwinklig zur Spannrichtung, beispielsweise in Querrichtung, verschiebbar am Grundkörper gelagert sein. Beispielsweise kann eine weitere Schrägflächenpaarung vorhanden sein, um die Bewegung des Spannkörpers in eine Bewegung des Zusatzelements zu übersetzen.
Ein erfindungsgemäßes Spannsystem weist einen Basiskörper mit sich parallel erstreckenden hinterschnittenen Nuten auf. Im Querschnitt können die Nuten beispielsweise T-förmig sein oder nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet sein. Die Form der Hinterschneidung kann beliebig gewählt werden. Das Spannsystem hat außerdem eine Anbringungseinrichtung mit wenigstens einem Nutenstein, mittels dem die Anbringungseinrichtung in einer der Nuten des Basiskörpers lösbar befestigbar ist, beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig. Die Anbringungseinrichtung kann durch Verschieben des Nutensteins in der Nut positioniert und in der gewünschten Position fixiert werden.
Wenigstens ein Haltekörper ist an der Anbringungseinrichtung angeordnet. An dem Haltekörper ist wenigstens eine Spanneinheit befestigt, die irgendeinem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen kann.
Vorzugsweise kann die Spanneinheit stufenlos am Haltekörper positioniert werden. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Spanneinheit in einer Umfangsrichtung um den Haltekörper gedreht und in einer gewünschten Drehlage fixiert werden kann. Beispielsweise kann die Spanneinheit um 360° in Umfangsrichtung um den Haltekörper gedreht werden. Hierzu kann der Haltekörper insbesondere als Haltestange mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spannsystems zum Spannen eines Werkstücks mit komplexer Außengeometrie,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Spanneinheit für das Spannsystem gemäß 1 in einer teilgeschnittenen Darstellung,
3 eine Ansicht eines Spannkörpers der Spanneinheit aus 2 mit Blick auf ein hinteres Ende des Spannkörpers in einer Spannrichtung,
4 die Spanneinheit aus 2 in einer Draufsicht mit Blick in einer Querrichtung,
5 eine teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Spanneinheit für das Spannsystem aus 1,
6 eine Teildarstellung der Spanneinheit aus 5 in einer Draufsicht mit Blick in einer Querrichtung,
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spanneinheit für das Spannsystem aus 1 in einer teilgeschnittenen Darstellung,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spanneinheit für das Spannsystem aus 1 in einer teilgeschnittenen Darstellung,
9 eine Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Spanneinheit in einem Schnittbild in einer Ebene, die durch die Spannrichtung und die Querrichtung definiert ist,
10 das Ausführungsbeispiel der Spanneinheit aus 9 in einem Querschnitt,
11 eine Teildarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Spanneinheit in einem Schnittbild in einer Ebene, die durch die Spannrichtung und die Querrichtung definiert ist,
12 das Ausführungsbeispiel der Spanneinheit aus 11 in einem Querschnitt,
13 eine Spanneinheit in teilgeschnittener Darstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel aus den 9-12,
14 das Ausführungsbeispiel der Spanneinheit aus 13 in einer Ansicht in Querrichtung, und
15 eine teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Spanneinheit für das Spannsystem aus 1.

1 zeigt schematisch eine Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spannsystems 10. Das Spannsystem 10 ist dazu eingerichtet, ein Werkstück 11 zu halten bzw. zu spannen, insbesondere für das Bearbeiten und/oder Messen und/oder Reinigen und/oder irgendeine andere Arbeitsaufgabe in einer Maschine, insbesondere eine Werkzeugmaschine. Hierzu weist das Spannsystem 10 einen Basiskörper 12 auf, der als Basisplatte ausgebildet sein kann. Der Basiskörper 12 hat mehrere sich parallel zueinander erstreckende Nuten 13, von denen in 1 lediglich eine Nut 13 im Querschnitt veranschaulicht ist. Jede Nut 13 ist in einer Hochrichtung H offen und mündet in eine Anbringungsfläche 14 des Basiskörpers 12. Jede Nut 13 weist zumindest in einem Abschnitt eine Hinterschneidung an den gegenüberliegenden Nutflanken auf, so dass ein in die Nut 13 eingesetzter Nutenstein 15 in Hochrichtung H an der Hinterschneidung abgestützt wird. Jede Nut 13 endet beispielsgemäß mit Abstand zum Rand des Basiskörpers 12 und ist durch hinterschneidungsfreie, erweiterte Nutenden in Hochrichtung H offen, so dass an jedem Nutende der Nut 13 ein Nutenstein 15 in Hochrichtung H von oben eingesetzt werden kann. Der Nutenstein 15 kann eine rotationssymmetrische, beispielsweise zylindrische Form aufweisen, so dass er in jeder Drehlage vom Ende in den hinterschnittenen Abschnitt der Nut 13, der beispielsgemäß die entgegengesetzten Nutenden verbindet, eingesetzt werden kann.
Das Spannsystem 10 weist außerdem wenigstens eine Anbringungseinrichtung 16 auf, die zum Anbringen eines Haltekörpers 17 am Basiskörper 12 eingerichtet ist. Die Anbringungseinrichtung 16 weist dazu einen Anbringungskörper 18 auf, der auf der Anbringungsfläche 14 eine oder mehrere Nuten 13 überspannend angeordnet werden kann. Mittels einer Schraube oder einem anderen geeigneten Spannmittel kann der wenigstens eine Nutenstein 15, den jede Anbringungseinrichtung 16 aufweist, in Richtung zum Anbringungskörper 18 gezogen werden und die Anbringungseinrichtung 16 damit formschlüssig und/oder kraftschlüssig am Basiskörper 12 befestigt werden. In Erstreckungsrichtung der Nut kann die Anbringungseinrichtung 16 in einer beliebigen Position am Basiskörper 12 angeordnet und dort lösbar befestigt werden.
An dem Anbringungskörper 18 ist jeweils wenigstens einer der Haltekörper 17 angeordnet. Die Haltekörper 17 sind beispielsgemäß durch Haltestangen 19 gebildet. Das Querschnittsprofil jeder Haltestange 19 kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Beim Ausführungsbeispiel sind die Haltestangen 19 kreisrund. Die Haltekörper 17 bzw. Haltestangen 19 erstrecken sich ausgehend vom Anbringungskörper 18 in Hochrichtung H vom Basiskörper 12 weg bis zu einem jeweiligen freien Ende hin. Die Länge der Haltekörper 17 bzw. Haltestangen 19 kann abhängig von der Größe und der Abmessung des Werkstücks 11 beliebig gewählt werden.
An einem sich in Hochrichtung H erstreckenden Haltekörper 17 kann mit einem an einer Anbringungseinrichtung 16 befestigten Haltekörper 17 bzw. Haltestange 19 mittels eines Kopplungselements 20 ein weiterer Haltekörper 17 bzw. eine weitere Haltestange 19 befestigt werden, wie es schematisch in 1 gezeigt ist. Der weitere Haltekörper 17 bzw. die weitere Haltestange 19 kann sich beispielsweise schräg oder rechtwinklig zur Hochrichtung H erstrecken, insbesondere parallel zur Anbringungsfläche 14.
An jedem Haltekörper 17 und beispielsgemäß an jeder Haltestange 19 kann wenigstens eine Stützeinheit 24 und/oder wenigstens eine Spanneinheit 25 lösbar befestigt werden. Hierzu weist jede Stützeinheit 24 und jede Spanneinheit 25 eine Befestigungseinrichtung 26 auf. Die Befestigungseinrichtung 26 ist dazu eingerichtet, die Spanneinheit 25 in Erstreckungsrichtung des betreffenden Haltekörpers 17 bzw. der betreffenden Haltestange 19 in einer gewünschten Position lösbar zu befestigen und beispielsgemäß kraftschlüssig zu klemmen. Die Befestigungseinrichtung 26 kann zur Anbringung an der Haltestange 19 ein Befestigungsloch 27 aufweisen, das einen Grundkörper 28 der Spanneinheit 25 vollständig durchsetzt und sich beim Ausführungsbeispiel in Querrichtung Q durch den Grundkörper 28 erstreckt. Die Haltestange 19 kann durch das Befestigungsloch 27 hindurchgeführt werden, wie es in den 2, 4, 5, 7 und 8 schematisch veranschaulicht ist.
Mittels einer Befestigungsschraube 29 kann der Grundkörper 28 der Spanneinheit 25 an der Haltestange 19 kraftschlüssig festgeklemmt werden. Die Befestigungsschraube 29 erstreckt sich in einer Richtung rechtwinklig zur Querrichtung Q, die als Tiefenrichtung R bezeichnet werden kann. Rechtwinklig zur Tiefenrichtung R ist der Grundkörper 28 durch einen Schlitz 30 in einen ersten Grundkörperteil 31 und einen zweiten Grundkörperteil 32 unterteilt. Die beiden Grundkörperteile 31, 32 liegen sich durch den Schlitz 30 beabstandet in Tiefenrichtung R gegenüber. Der Schlitz 30 mündet in das Befestigungsloch 27. Mittels der Befestigungsschraube 29 kann der Grundkörper 28 elastisch verformt werden, so dass sich die beiden Grundkörperteile 31, 32 aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen können. Dadurch kann eine Klemmkraft erzeugt werden, mit der der Grundkörper 28 kraftschlüssig an der Haltestange 19 gehalten werden kann. Die beiden Grundkörperteile 31, 32 und der Schlitz 30 sind in 4 zu erkennen. Diese Art der Ausgestaltung der Befestigungseinrichtung 26 kann bei allen Ausführungsbeispielen der Stützeinheit 24 und/oder Spanneinheit 25 verwendet werden. Es versteht sich, dass in Abwandlung hierzu auch andere Befestigungseinrichtungen 26 verwendet werden können, wie beispielsweise Befestigungseinrichtungen nach Art von Rohrschellen oder radial zur Haltestange bewegbaren und fixierbaren Befestigungskörpern, beispielsweise Befestigungsschrauben oder Befestigungsnocken.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Haltestange 19 mit einem kreisrunden Querschnitt versehen, so dass der Grundkörper 28 in einer beliebigen Drehlage in Umfangsrichtung um die Haltestange 19 mittels der Befestigungseinrichtung 26 lösbar befestigt werden kann.
Jede Spanneinheit 25 hat einen in einer Spannrichtung S bewegbar am Grundkörper 28 gelagerten Spannkörper 35. Die Spannrichtung S ist rechtwinklig zur Querrichtung Q und beispielsgemäß auch rechtwinklig zur Tiefenrichtung R ausgerichtet. Der Spannkörper 35 kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen und hat beim Ausführungsbeispiel einen Zentralabschnitt 36 mit einem kreisrunden Querschnitt. Der Zentralabschnitt 36 dient zur Führung des Spannkörpers 35 im Grundkörper 28. Der Grundkörper 28 kann hierfür eine im Querschnitt an den Zentralabschnitt 36 ausgebildete Spannkörperaufnahme 37 aufweisen, die beispielsgemäß zylindrisch ist. Auch andere an den Außenquerschnitt des Zentralabschnitts 36 angepasste Innenquerschnitte der Spannkörperaufnahme 37 sind möglich, beispielsweise polygonale Querschnittsformen.
Anhand der Zeichnungen werden unterschiedliche Ausführungsformen des Spannkörpers 35 und einer jeweils zugeordneten Betätigungseinrichtung 50 für unterschiedliche Ausführungsformen der Spanneinheit 25 anhand der 2-14 erläutert. Mittels der Betätigungseinrichtung 50 kann der Spannkörper 35 in Spannrichtung S in eine Spannposition bewegt werden und in der Spannposition eine Spannkraft auf ein zu spannendes Werkstück 11 mittelbar oder unmittelbar übertragen. Eine Ausführungsform der Betätigungseinrichtung 50 wird anhand der 2-7, eine weitere Ausführungsform anhand der 9-14 und eine dritte Ausführungsform anhand von 8 erläutert. Innerhalb des Spannsystems 10 können sämtliche Ausführungsformen der Betätigungseinrichtungen 50 bzw. der Spanneinheiten 25 eingesetzt werden.
Der Unterschied zwischen der Spanneinheit 25 und der Stützeinheit 24 besteht im Wesentlichen darin, dass die Stützeinheit 24 lediglich als (sozusagen passive) Auflage dient und keinen bewegbaren Spannkörper 35 und somit auch keine Betätigungseinrichtung 50 aufweist.
Das erfindungsgemäße Spannsystem 10 ist ein Baukastensystem und kann flexibel anwendungsabhängig eingesetzt werden, indem wenigstens eine Stützeinheit 24 und wenigstens eine Spanneinheit 25 zum Spannen eines Werkstücks verwendet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Spanneinheit 25 gemäß der 2 bis 7 hat der Spannkörper 35 ein vorderes Ende 38 und eine dem vorderen Ende 38 in Spannrichtung S entgegengesetztes hinteres Ende 39. Außerdem hat der Spannkörper 35 wenigstens eine Anlagefläche und beim Ausführungsbeispiel eine erste Anlagefläche 40 und eine zweite Anlagefläche 41. Die Anlagenflächen 40, 41 sind schräg geneigt zur Spannrichtung S und beim Ausführungsbeispiel auch schräg geneigt zur Querrichtung Q angeordnet. Die Anlagenflächen 40, 41 schließen sich an den Zentralabschnitt 36 an und erstrecken sich zum hinteren Ende 39. Am hinteren Ende 39 können die Anlagenflächen 40, 41 mit Abstand zueinander angeordnet sein oder eine gemeinsame Kante bilden. Durch die Anlagenflächen 40, 41 verjüngt sich der Spannkörper 35 ausgehend vom Zentralabschnitt 36 zum hinteren Ende 39. Die Anlagenflächen 40, 41 können als ebene Flächen ausgebildet sein. Beim Ausführungsbeispiel sind die Anlagenflächen 40, 41 konvex gewölbt und können jeweils einen Teil einer gemeinsamen Mantelfläche eines Kegelstumpfs bilden.
An dem Grundkörper 28 ist eine Vorspanneinrichtung 45 angeordnet, die eine Vorspannkraft zwischen dem Grundkörper 28 und dem Spannkörper 35 in Spannrichtung S bewirkt und den Spannkörper 35 in eine Ausgangsstellung drängt. Im Ausführungsbeispiel ist die Ausgangsstellung eine Rückzugsstellung oder eingezogene Stellung, in der das vordere Ende 38 des Spannkörpers 35 nicht oder weniger weit aus der Spannkörperaufnahme 37 herausragt.
Die Vorspanneinrichtung 45 weist wenigstens eine Feder und gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel genau eine Feder 46 auf. Die Feder 46 ist vorzugsweise durch eine Schenkelfeder gebildet, wobei sich der eine Federschenkel am Grundkörper 28 und der andere Federschenkel am Spannkörper 35 abstützt. Hierzu kann das Ende des einen Federschenkels in eine Aussparung 47 am Spannkörper 35 eingreifen. Die beiden Federschenkel der Schenkelfeder 46 erstrecken sich beispielsgemäß in einer Ebene, die durch die Spannrichtung S und die Querrichtung Q definiert ist.
In 2 ist der Spannkörper 35 in seiner Ausgangsstellung veranschaulicht. Aus dieser Ausgangsstellung kann der Spannkörper 35 in Spannrichtung S bewegt werden. Hierfür weist die Spanneinheit 25 eine Betätigungseinrichtung 50 auf. Die Betätigungseinrichtung 50 hat ein manuell oder mittels eines Werkzeugs bedienbares Betätigungselement 51, das beim Ausführungsbeispiel durch eine Betätigungsschraube 52 gebildet ist. Das Betätigungselement 51 bzw. die Betätigungsschraube 52 ist um eine sich in Querrichtung erstreckende Drehachse D drehbar und kann sich durch die Drehung in Querrichtung Q relativ zum Grundkörper 28 bewegen. Das Betätigungselement 51 bzw. die Betätigungsschraube 52 ist dazu eingerichtet, wenigstens ein Übertragungselement 53 der Betätigungseinrichtung 50 in Querrichtung Q relativ zum Grundkörper 28 zu bewegen. Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Betätigungseinrichtung 50 zwei in Querrichtung Q mit Abstand gegenüberliegend angeordnete Übertragungselemente auf, nämlich ein erstes Übertragungselement 53 sowie ein zweites Übertragungselement 54. Das erste Übertragungselement 53 hat eine erste Gegenanlagefläche 55 und das zweite Übertragungselement 54 hat eine zweite Gegenanlagefläche 56. Die erste Gegenanlagefläche 55 liegt an der ersten Anlagefläche 40 an und die zweite Gegenanlagefläche 56 liegt an der zweiten Anlagefläche 41 an. Die Kontur der Gegenanlageflächen 55, 56 kann an die Kontur der jeweils zugeordneten Anlagenfläche 40, 41 angepasst sein. Beim Ausführungsbeispiel können die Gegenanlageflächen 55, 56 daher jeweils einen Teil einer Mantelfläche eines gemeinsamen Kegelstumpfs bilden und konkav gewölbt sein. Dadurch kann eine flächige Anlage zwischen dem jeweiligen Flächenpaar der Anlagefläche 40 bzw. 41 und der jeweils zugeordneten Gegenanlagefläche 55 bzw. 56 erreicht werden. Die Gegenanlageflächen 55, 56 können aber auch eben sein, so dass ein linienhafter Kontakt zwischen der jeweiligen Anlagenfläche 40, 41 und der zugeordneten Gegenanlagefläche 55, 56 hergestellt ist.
An einer der jeweiligen Gegenanlagefläche 55 bzw. 56 entgegengesetzten Rückseite stützen sich die Übertragungselemente 53, 54 an einer Stützfläche 59 des Grundkörpers an. Bei den veranschaulichten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die Stützfläche 59 rechtwinklig zur Spannrichtung S. In Abwandlung hierzu könnte die jeweilige Stützfläche 59 auch schräg geneigt zur Spannrichtung S und zur Querrichtung Q angeordnet sein (gestrichelt in 2 dargestellt). Beispielsweise kann jede Stützfläche 59 symmetrisch zur jeweils zugehörigen Anlagefläche 40 oder 41 des Spannkörpers 35 angeordnet sein bezüglich einer Symmetrieebene, die sich rechtwinklig zur Spannrichtung S erstreckt und in Spannrichtung S betrachtet vorzugsweise mittig durch die Übertragungselemente 53, 54 und/oder entlang der Längsachse der Betätigungsschraube 52 verläuft.
Die beiden Übertragungselemente 53, 54 können mittels der Betätigungsschraube 52 in Querrichtung Q aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, je nach Drehrichtung. Werden die Übertragungselemente 53, 54 aufeinander zu bewegt, wird der Spannkörper über die schräg ausgerichteten Flächenpaare 40, 55 bzw. 41, 56 aus der Ausgangsstellung heraus in Spannrichtung S in eine Spannstellung bewegt. Die Position der Übertragungselemente 53, 54 bestimmt dabei die Position des Spannkörpers 35 in Spannrichtung S bzw. die in der Spannposition auf ein zu spannendes Werkstück 11 einwirkende Spannkraft. Die Neigung der Anlagenflächen 40, 41 relativ zur Spannrichtung S bestimmt die gewünschte Übersetzung zwischen der Bewegung der Übertragungselemente 53, 54 in Querrichtung Q und der Bewegung des Spannkörpers 35 in Spannrichtung S.
Werden die beiden Übertragungselemente 53, 54 in Querrichtung Q voneinander weg bewegt, drängt die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 45 und beispielsgemäß der Feder 46 den Spannkörper 35 wieder zurück in Richtung seiner Ausgangsstellung.
Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Betätigungsschraube 52 ein Außengewinde 57 auf, das mit einem Innengewinde 58 des zweiten Übertragungselements 54 in Eingriff steht. Das erste Übertragungselement 53 durchsetzt die Betätigungsschraube 52 ohne Gewindeeingriff bzw. Gewindeverbindung.
Bei dem in den 2 und 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel beaufschlagt das vordere Ende 38 des Spannkörpers 35 das zu spannende Werkstück 11 entweder unmittelbar oder an dem freien Ende 38 kann ein Endstück 65 angeordnet werden, das unmittelbar am Werkstück 11 anliegt. Unterschiedliche Ausführungsformen solcher Endstücke 65 sind beispielhaft in 1 veranschaulicht. Beispielsweise kann ein Endstück 65 einen oder mehrere zylindrische oder sphärische Körper aufweisen, die dazu eingerichtet sind, in der Spannposition des Spannkörpers 35 am Werkstück 11 anzuliegen und auf dieses eine Spannkraft zu erzeugen.
Anhand der 5 und 6 ist eine Ausführungsform der Spanneinheit 25 für das Spannsystem 10 veranschaulicht, die außerdem ein Zusatzelement 66 aufweist. Nachfolgend werden die Unterschiede der Spanneinheit 25 des Ausführungsbeispiels gemäß der 5 und 6 im Unterschied zu der Spanneinheit 25 gemäß der 2-4 erläutert. Im Übrigen kann auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden.
Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß der 5 und 6 besteht darin, dass die Spanneinheit 25 zusätzlich das Zusatzelement 66 aufweist, das am Grundkörper 28 gelagert ist. Das Zusatzelement 66 ist rechtwinklig zur Spannrichtung S verschiebbar am Grundkörper 28 gelagert, beispielsgemäß in Querrichtung Q. Dazu kann eine Linearführung am Grundkörper 28 für das Zusatzelement 66 vorhanden sein. Beim Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 28 zwei sich in Querrichtung Q erstreckende Führungsvorsprünge 67 auf, die jeweils in jeweils eine sich in Querrichtung Q erstreckende Führungsnut 68 des Zusatzelements 66 eingreifen. Die beiden Führungsnuten 68 sind in Tiefenrichtung R offen und einander zugewandt. In dem Bereich zwischen den beiden Führungsnuten 68 hat das Zusatzelement 66 eine Aussparung, in die ein Fortsatz 69 des Grundkörpers 28 eingreift, an dem die Führungsvorsprünge 67 auf entgegengesetzten Seiten angeordnet sind.
Am vorderen Ende 38 hat der Spannkörper 35 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kontaktfläche 70, die sich schräg geneigt zur Spannrichtung S und beim Ausführungsbeispiel außerdem schräg geneigt zur Querrichtung Q erstreckt. Die Kontaktfläche 70 kann eine ebene Fläche sein. Parallel zur Kontaktfläche 70 hat das Zusatzelement 66 eine Gegenkontaktfläche 71, die an der Kontaktfläche 70 anliegt. Die Gegenkontaktfläche 71 grenzt beim Ausführungsbeispiel an einen Innenraum des Zusatzelements 66 an. Durch eine Verschiebung des Spannkörpers 35 in Spannrichtung S wird aufgrund des Kontakts zwischen der Kontaktfläche 70 und der Gegenkontaktfläche 71 eine Bewegung des Zusatzelements 66 in Querrichtung Q veranlasst. Eine weitere Vorspanneinrichtung, die beispielsgemäß durch eine Zusatzfeder 72 gebildet ist, werden die Kontaktfläche 70 und die Gegenkontaktfläche 71 gegeneinander gedrängt. Die Zusatzfeder 72 stützt sich einerseits am Zusatzelement 66 und andererseits am Grundkörper 28 ab. Die Zusatzfeder 72 ist beim Ausführungsbeispiel an einem dem Zusatzelement 66 zugewandten Ende des Grundkörpers 28 angeordnet und ragt in den Innenraum des Zusatzelements 66 hinein. Dort ist die Zusatzfeder 72 am Zusatzelement 66 angeordnet bzw. liegt an einer dem Innenraum begrenzenden Fläche an. Die Zusatzfeder 72 kann beispielsweise ebenfalls als Schenkelfeder ausgebildet sein.
Ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Spanneinheit 25 ist in 7 gezeigt. Im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten zu anderen Ausführungsbeispielen wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Der Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß 7 gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass dem Spannkörper 35 ein Zusatzelement 66 in Form einer Spannhülse 75 zugeordnet ist. Die Spannhülse 75 ist koaxial zur Spannrichtung S angeordnet. Sie hat einen Endabschnitt 76 mit einer konischen Außenfläche, wobei sich der Endabschnitt 76 in Richtung zum Spannkörper 35 hin konisch verjüngt. Am freien Ende 38 hat der Spannkörper 35 bei dieser Ausführungsform ein hülsenförmiges Ende 77, in das der Endabschnitt 76 der Spannhülse 75 eingreift. Das hülsenförmige Ende 77 kann eine sich konisch in Richtung zur Spannhülse 75 erweiternde Endöffnung aufweisen.
Die Spannhülse 75 kann durch Aufschieben des konischen Endabschnitts 76 radial nach innen gedrängt werden und sich dadurch verengen oder sich durch Zurückziehen des konischen Endabschnitts 76 aufweiten. Auf diese Weise kann ein Werkstück, das innerhalb der Spannhülse 75 angeordnet ist, gespannt bzw. freigegeben werden. Durch Bewegen des Spannkörpers 35 aus seiner Ausgangsstellung heraus in eine Spannposition, schiebt sich das hülsenförmige Ende 77 weiter über den Endabschnitt 76 der Spannhülse und verformt die Spannhülse 75, so dass sich deren Innendurchmesser verengt und ein Werkstück 11 spannen kann. Wird der Spannkörper 35 wieder zurück in seine Ausgangsstellung bewegt, weitet sich die Spannhülse 75 auf und gibt das Werkstück wieder frei.
Auf der in Spannrichtung S dem Spannkörper 35 entgegengesetzten Seite stützt sich die Spannhülse 75 im Anschluss an den Endabschnitt 76 mittels eines Ringflansches 78 an einem Vorderteil 79 ab, der am Grundkörper 28 angeordnet ist. Das Vorderteil 78 kann hierfür einen oder mehrere radial nach innen vorstehende Haltevorsprünge aufweisen. Beim Ausführungsbeispiel weist das Vorderteil 79 einen einzigen ringförmigen Haltevorsprung 80 auf. Der Haltevorsprung 80 umschließt eine Öffnung im Vorderteil 79, aus der die Spannhülse 75 mit einem zylindrischen Endabschnitt 81 herausragt.
Das Vorderteil 79 ist beim Ausführungsbeispiel als separater Hohlkörper ausgebildet und mit dem Grundkörper 28 verbunden, beispielsweise durch wenigstens einen Verbindungsstift, der in fluchtende Bohrungen im Vorderteil 79 und dem benachbarten Teil des Grundkörpers 28 eingesteckt ist. Dadurch wird die Montage der Spanneinheit 25 vereinfacht.
Die Spannhülse 75 kann durch Schlitze in einzelne Spannlamellen unterteilt sein, die regelmäßig in Umfangsrichtung um die Spannrichtung S verteilt angeordnet sind. Dadurch verbessert sich die elastische Verformung der Spannhülse 75 zum Spannen des Werkstücks 11 im Innenbereich der Spannhülse 75.
Die Spannhülse 75 in 7 ist zum Spannen eines zylindrischen Schafts durch eine radial nach innen gerichtete Kraft eingerichtet. In den 13 und 14 ist ein Ausführungsbeispiel einer Spanneinheit 25 mit einem als Spannhülse 75 ausgeführten Zusatzelement 66 veranschaulicht, die zum Spannen in eine zylindrische Vertiefung oder ein zylindrisches Loch eingreifen kann und einen radial nach außen gerichtete Spannkraft ausüben kann. Dazu weist die Spannhülse 75 gemäß der 13 und 14 eine konische Innenfläche 74 auf, so dass sich der von der Spannhülse 75 umschlossene Innenbereich in Spannrichtung S zum freien Ende der Spannhülse 75 hin verjüngt. In diesen Innenbereich kann der Spannkörper 35 mit einem sich an das freie Ende anschließenden Abschnitt eingreifen und in Kontakt mit der konischen Innenfläche 74 gelangen. Durch weiteres Einschieben des Spannkörpers 35 in die Spannhülse 75 kann sich diese nach radial außen aufweiten. Analog zur der Spannhülse 75 aus den 5 und 6 kann die Spannhülse 75 gemäß der 13 und 14 geschlitzt und in einzelne Spannlamellen unterteilt sein, um die elastische Verformung der Spannhülse 75 radial nach außen und innen zu verbessern. Das freie Ende des Spannkörpers 35 kann sich unter dem gleichen Konizitätswinkel konisch verjüngen, wie die konische Innenfläche 74 der Spannhülse 75, so dass ein flächiger Kontakt erreicht werden kann.
Generell können unterschiedliche Zusatzelemente 66 bei allen Ausführungsformen der Spanneinheit 25 und optional auch bei allen Ausführungsformen der Stützeinheit 24 verwendet werden. Beispielsweise kann die Spanneinheit 25 (z.B. der Grundkörper 28 und/oder der Spannkörper 35) und optional auch die Stützeinheit 24 dazu eingerichtet sein, unterschiedliche Zusatzelemente 66 aufzunehmen. Es kann sozusagen eine Standardschnittstelle für Zusatzelemente 66 vorhanden sein, um diese austauschbar an der Spanneinheit 25 bzw. der Stützeinheit 24 anzuordnen.
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß der 7 ist der Ringflansch 78, mit dem sich die Spannhülse 75 an einem Haltevorsprung 80 des Vorderteils 79 des Grundkörpers 28 abstützt, an einem dem freien Ende entgegengesetzten inneren Ende der Spannhülse 75 angeordnet. Im Übrigen kann bezüglich der Anordnung des Zusatzelements 66 am Grundkörper 28 auf die Beschreibung gemäß 7 verwiesen werden.
8 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Spanneinheit 25. Im Hinblick auf die Befestigungseinrichtung 26 kann auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele Bezug genommen werden. Ein wesentlicher Unterschied dieses Ausführungsbeispiels gemäß den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen der Spanneinheit 25 besteht darin, dass die Spannrichtung S und die Querrichtung Q zusammenfallen. Der Spannkörper 35 ist somit in Querrichtung Q verschiebbar am Grundkörper 28 gelagert, so dass die Querrichtung Q auch die Spannrichtung S darstellt. Das Betätigungselement 51 der Betätigungseinrichtung 50 ist durch eine Betätigungsschraube 52 gebildet, die beim Ausführungsbeispiel unmittelbar in Gewindeeingriff mit einem Innengewinde des Grundkörpers 28 steht. Durch eine Drehung der Betätigungsschraube 52 kann diese in Spannrichtung S bzw. Querrichtung Q relativ zum Grundkörper 28 bewegt werden.
Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel entfallen die Drückkörper, die durch das Betätigungselement 51 bewegt werden. Vielmehr ist eine einzige Gegenanlagefläche 82 unmittelbar am Betätigungselement 51 und beispielsgemäß der Betätigungsschraube 52 angeordnet. Als Anlagefläche 83 dient eine konvex gewölbte, vorzugsweise sphärische Fläche, die durch einen Oberflächenabschnitt einer Kugel 84 gebildet sein kann. Beim Ausführungsbeispiel ist die Kugel 84 als Kopplungselement zwischen dem Betätigungselement 51 und dem Spannkörper 35 angeordnet und sitzt hierzu in einer Kugelaufnahme 85, die zum hinteren Ende 39 des Spannkörpers 35 offen ist. Die Kugel 84 ragt aus der Kugelaufnahme 85 heraus und bildet dort die Anlagefläche 83. Beispielsgemäß ist der Kontakt zwischen der Anlagefläche 83 und der Gegenanlagefläche 82 im Wesentlichen punktförmig, derart, dass die Kontaktpaarung durch eine ebene Fläche (Gegenanlagefläche 82) und eine sphärische Fläche (Anlagefläche 83) gebildet ist.
Im Unterschied zu dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel könnte die konvexe sphärisch gekrümmte Anlagefläche 83 auch integraler bzw. monolithischer Bestandteil des Spannkörpers 35 sein. In weiterer Abwandlung könnte die Gegenanlagefläche 82 konvex gekrümmt sein und die Anlagefläche 83 eine ebene Fläche bilden. Beispielsweise könnte hierzu die Kugelaufnahme 85 am Betätigungselement 51 vorhanden sein, in der die Kugel 84 angeordnet ist und mit ihrem aus der Kugelaufnahme 85 herausragenden Bereich die Gegenanlagefläche 82 bildet.
Im Übrigen wird im Hinblick auf das Ausführungsbeispiel der Spanneinheit 25 gemäß 8 auf die Beschreibung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen. Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 8 kann am Endstück 65 und/oder ein Zusatzelement 66 vorhanden sein, das am Spannkörper 35 angeordnet ist oder mit dem Spannkörper 35 auf eine Art zusammenarbeitet, wie sie beispielhaft anhand der 5-7 erläutert wurde.
Nachfolgend wird basierend auf den 9-14 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung 50 erläutert. Diese Betätigungseinrichtung 50 kann alternativ zu der mit Keilflächen arbeitenden Betätigungseinrichtung 50 gemäß der 2-7 bei sämtlichen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Insbesondere können die im Zusammenhang mit den 2-7 gezeigten und in der Beschreibung erläuterten Ausgestaltungen des Spannkörpers 35 und/oder der optionalen Zusatzelemente 66 auch bei dem Ausführungsbeispiel der Spanneinheit 25 gemäß der 9-14 verwendet werden und umgekehrt. Wie erläutert ist hier insbesondere eine Standardschnittstelle zur Aufnahme von Zusatzelementen 66 vorhanden, beispielsweise eine Innengewindebohrung am vorderen Ende 38 des Spannkörpers 35 und/oder Befestigungsmittel am Grundkörper 28.
Die Betätigungseinrichtung 50 gemäß den 9-14 weist wenigstens ein um eine Drehachse D drehbares Betätigungselement 51 auf. Im Unterschied zu der bisher als Betätigungselement 51 verwendeten Betätigungsschraube 52 ist darin zu sehen, dass das Betätigungselement 51 beim Ausführungsbeispiel gemäß der 9-14 in Querrichtung Q relativ zum Grundkörper 28 - abgesehen von einem technisch erforderlichen Spiel - unbeweglich gelagert ist. Jedes Betätigungselement 51 ist durch einen Zylinderkörper 90 gebildet. Der Zylinderkörper 90 sitzt in einer zylindrischen Aufnahme 91 des Grundkörpers 28 und wird dort vorzugsweise vollständig aufgenommen. Die Längsachse der zylindrischen Aufnahme 91 definiert die Drehachse D. Die Längsachse der zylindrischen Aufnahme 91 und die Längsachse des Zylinderkörpers 90 sind im Wesentlichen identisch. Um die Drehachse D ist der Zylinderkörper 90 innerhalb der zylindrischen Aufnahme 91 relativ zum Grundkörper 28 drehbar. In Umfangsrichtung um die Drehachse D kann sich der Zylinderkörper 90 an der Wand der zylindrischen Aufnahme 91 abstützen.
Auf seiner in Querrichtung Q weisenden Außenseite 92 hat der Zylinderkörper 90 eine Angriffsfläche 93 für ein Werkzeug, beispielsweise einen Innensechskant, einen Innensechsrund, einen Schlitz oder Kreuzschlitz oder eine andere bekannte Werkzeugangriffsfläche 93. Mittels eines zur Werkzeugangriffsfläche 93 passenden Werkzeugs kann das Betätigungselement 51 und beispielsgemäß der Zylinderkörper 90 um die Drehachse D gedreht werden. Alternativ zur dargestellten Ausführungsform kann auch ein Handbedienelement drehfest mit dem Zylinderkörper 90 verbunden sein, um diesen um seine Drehachse D zu drehen.
Wie es insbesondere in den 9, 11 und 13 veranschaulicht ist, weist die Betätigungseinrichtung 50 zwei Betätigungselemente 51 bzw. Zylinderkörper 90 auf, die in Querrichtung Q von entgegengesetzten Seiten in derselben oder jeweils einer zylindrischen Aufnahme 91 angeordnet sind, so dass die Betätigung bzw. Drehung des Betätigungselements 51 von beiden in Querrichtung Q weisenden Seiten der Spanneinheit 25 möglich ist. Die beiden Betätigungselemente 51 sind drehfest miteinander verbunden.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Zylinderkörpern 90 der Spanneinheit 25 ein Exzenter 94 angeordnet. Der Exzenter 94 hat eine Exzenteraußenfläche 95, die exzentrisch gegenüber der Drehachse D angeordnet ist. Der Exzenter 94 bildet bei diesem Ausführungsbeispiel das (insbesondere einzige) Übertragungselement 53 und die Exzenteraußenfläche 95 bildet die (insbesondere einzige) Gegenanlagefläche 55 des Übertragungselements 53.
Das hintere Ende 39 des Spannkörpers 35 ist an einem Vorsprung 96 des Spannkörpers 35 angeordnet. Die Abmessung des Vorsprungs 96 in Querrichtung Q entspricht in etwa dem Abstand zwischen den beiden Betätigungselementen 51 bzw. Zylinderkörpern 90 und mithin im Wesentlichen der Breite des Exzenters 94 in Querrichtung Q. Der Vorsprung 96 weist die (insbesondere einzige) Anlagefläche 40 des Spannkörpers 35 auf, die unmittelbar am hinteren Ende 39 angeordnet ist. Die Anlagefläche 40 ist zur Anlage an der Gegenanlagefläche 55, also beispielsgemäß der Exzenteraußenfläche 95, eingerichtet. Wie es beispielhaft in den 11 und 12 veranschaulicht ist, kann die Anlagefläche 40 als ebene Fläche ausgebildet sein, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Spannrichtung S ausgerichtet ist. In Abwandlung hierzu kann die Anlagefläche 40 auch an einer konvexen Erhebung 97 des Vorsprungs 96 angeordnet sein. Die konvexe Erhebung 97 erstreckt sich in Querrichtung Q vorzugsweise entlang des gesamten Vorsprungs 96. Die konvexe Erhebung 97 ist in Tiefenrichtung R gesehen mittig angeordnet, beispielsgemäß an einer Mittelebene durch den Spannkörper 35, die rechtwinklig zur Tiefenrichtung R orientiert ist. Die konvexe Erhebung 97 kann leistenähnlich sein. Sie ist vorzugsweise abgerundet und kann beispielsweise eine bogenförmige oder kreisbogenförmige Querschnittskontur aufweisen. Die Außenfläche der konvexen Erhebung 97 bildet bei diesem Ausführungsbeispiel die Anlagefläche 40.
Der Exzenter 94 ist drehfest mit den Betätigungselementen 51 (beispielsgemäß Zylinderkörpern 90) verbunden. Beispielsweise kann der Exzenter 94 integral bzw. monolithisch mit einem oder beiden Betätigungselementen 51 ausgebildet sein. Der Exzenter 94 und die Betätigungselemente 51 können auch als separate Körper lösbar oder unlösbar miteinander verbunden werden und auf diese Weise eine Baueinheit bilden.
Wird eines der Betätigungselemente 51 um die Drehachse D gedreht, führt der Exzenter 94 eine exzentrische Bewegung um die Drehachse D aus. Die Exzenteraußenfläche 95 (Gegenanlagefläche 55) liegt an der Anlagefläche 40 des Spannkörpers 35 an, der aufgrund der exzentrischen Bewegung der Exzenteraußenfläche 95 um die Drehachse D eine Bewegung in Spannrichtung S durchführt, bis er die Spannposition erreicht hat. In der Spannposition kann durch gezieltes Drehen des Betätigungselements 51 um die Drehachse D die Spannkraft eingestellt werden.
Abgesehen von der Betätigungseinrichtung 50, entspricht der Aufbau der Spanneinheit 25 gemäß der 9-14 prinzipiell den Ausführungsbeispielen gemäß der 2-7, so dass auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden kann.
15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Spanneinheit 25, wobei die Betätigungseinrichtung 50 dem Ausführungsbeispiel gemäß der 9-14 entspricht. Im Übrigen ist das Ausführungsbeispiel ähnlich aufgebaut, wie die Ausführungsform der Spanneinheit 25, die in den 5 und 6 veranschaulicht ist. Auch hier ist ein Zusatzelement 66 vorhanden, das in Querrichtung Q verschiebbar am Grundkörper 28 gelagert ist und durch den Spannkörper 35 über die Schrägflächenpaarung der Kontaktfläche 70 und der Gegenkontaktfläche 71 betätigt wird.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist die Zusatzfeder 72 im Zusatzelement 66 angeordnet und beaufschlagt ein bewegliches Rückstellelement 98. Das Rückstellelement 98 ist in Spannrichtung S bewegbar im Zusatzelement 66 gelagert und durch die Vorspannkraft der Zusatzfeder 72 zum vorderen Ende 38 des Spannkörpers 35 vorgespannt und liegt dort an. Das Rückstellelement 98 hat an seinem dem Spannkörper 35 zugeordneten Ende eine Rückstellfläche 99. Die Rückstellfläche 99 liegt an einer Stützfläche 100 des Spannkörpers 35 an. Beispielsgemäß sind sowohl die Rückstellfläche 99, als auch die Stützfläche 100 schräg geneigt zur Querrichtung Q und zur Spannrichtung S ausgerichtet. Die Stützfläche 100 ist von der Kontaktfläche 70 abgewandt. Beispielsweise kann zumindest ein Teil des Spannkörpers 35 am vorderen Ende 38 durch die Kontaktfläche 70 und die Stützfläche 100 in Richtung zum Zusatzelement 66 konisch verjüngt ausgebildet sein. In Querrichtung Q sind die Stützfläche 100 und die Kontaktfläche 70 mit Abstand zueinander angeordnet.
Durch das Verschieben des Spannkörpers 35 in Spannrichtung S gleitet die Gegenkontaktfläche 71 entlang der Kontaktfläche 70 und verschiebt das Zusatzelement 66 dabei in Querrichtung Q. Bei einer Verschiebung des Spannkörpers 35 aus der Ausgangsposition in eine Spannposition wird das Zusatzelement 66 in Querrichtung Q nach außen bewegt und gleichzeitig das Rückstellelement 98 gegen die Kraft der Zusatzfeder 72 verschoben, während die Rückstellfläche 99 entlang der Stützfläche 100 gleitet. Bei einer entgegengesetzten Bewegung des Spannkörpers 35 in Richtung der Ausgangsstellung, drängt die Zusatzfeder 72 das Rückstellelement 98 zum Spannkörper 35 hin, wobei die Rückstellfläche 99 wieder entlang der Stützfläche 100 gleitet und dabei das Zusatzelement 66 wieder in Querrichtung Q zurück bzw. nach innen bewegt. Das Funktionsprinzip entspricht somit dem Ausführungsbeispiel aus 5 und 6.
Die Kopplung des Spannkörpers 35 und die Ausgestaltung des Zusatzelements 66 mit dem Rückstellelement 98 kann bei sämtlichen Ausführungsbeispielen verwendet werden, beispielsweise auch beim Ausführungsbeispiel gemäß der 5 und 6.
Die Vorspanneinrichtung 45, die beispielsgemäß von einer Feder 46 bzw. Schenkelfeder gebildet ist, kann an verschiedenen Stellen der Spanneinheit 25 angeordnet werden. Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den 2-7 und 9-14 kann zumindest ein Teil der Feder 46 durch die Außenkontur des Grundkörpers 28 herausragen. Im Unterschied dazu ist es auch möglich, die Feder 46 vollständig innerhalb der Außenkontur des Grundkörpers 28 anzuordnen, wie es beispielhaft in 15 veranschaulicht ist. Beispielsweise kann sich die Feder 46 einerseits an einer am Spannkörper 35 angeordneten und sich rechtwinklig oder quer zur Spannrichtung S erstreckenden Flanke und andererseits an einer Flanke des Grundkörpers 28 abstützen, die in Spannrichtung S mit Abstand zur Flanke des Spannkörpers 35 angeordnet ist. Dadurch kann eine Vorspannkraft in Spannrichtung S auf den Spannkörper 35 ausgeübt werden. Die Anordnung der Vorspanneinrichtung 45 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 15 kann bei sämtlichen Ausführungsbeispielen verwendet werden.
Die Erfindung betrifft eine Spanneinheit 25 eines Spannsystems 10. Die Spanneinheit 25 hat einen Grundkörper 28 mit einem in eine Spannrichtung S bewegbar gelagerten Spannkörper 35. Der Spannkörper 35 wird über eine Vorspanneinrichtung 45 in eine Ausgangsstellung gedrängt. An dem Grundkörper 28 ist eine Betätigungseinrichtung 50 vorhanden, mittels der der Spannkörper 35 entgegen der Vorspannkraft aus der Ausgangsposition heraus in eine Spannposition bewegt werden kann. Mittels der Betätigungseinrichtung 50 kann die Spannposition und eine in der Spannposition erzeugte Spannkraft zwischen dem Spannkörper und einem Werkstück 11 eingestellt und aufrecht erhalten werden.
Bezugszeichenliste

10: Spannsystem
11: Werkstück
12: Basiskörper
13: Nut
14: Anbringungsfläche
15: Nutenstein
16: Anbringungseinrichtung
17: Haltekörper
18: Anbringungskörper
19: Haltestange
20: Kopplungselement
24: Stützeinheit
25: Spanneinheit
26: Befestigungseinrichtung
27: Befestigungsloch
28: Grundkörper
29: Befestigungsschraube
30: Schlitz
31: erster Grundkörperteil
32: zweiter Grundkörperteil
35: Spannkörper
36: Zentralabschnitt des Spannkörpers
37: Spannkörperaufnahme
38: vorderes Ende des Spannkörpers
39: hinteres Ende des Spannkörpers
40: erste Anlagefläche
41: zweite Anlagefläche
45: Vorspanneinrichtung
46: Feder
47: Aussparung
50: Betätigungseinrichtung
51: Betätigungselement
52: Betätigungsschraube
53: erstes Übertragungselement
54: zweites Übertragungselement
55: erste Gegenanlagefläche
56: zweite Gegenanlagefläche
57: Außengewinde der Betätigungsschraube
58: Innengewinde des zweiten Übertragungselements
59: Stützfläche
65: Endstück
66: Zusatzelement
67: Führungsvorsprung
68: Führungsnut
69: Fortsatz
70: Kontaktfläche
71: Gegenkontaktfläche
72: Zusatzfeder
74: konische Innenfläche
75: Spannhülse
76: konischer Endabschnitt der Spannhülse
77: hülsenförmiges Ende
78: Ringflansch
79: Vorderteil
80: Haltevorsprung
81: zylindrischer Endabschnitt der Spannhülse
82: Gegenanlagefläche
83: Anlagefläche
84: Kugel
85: Kugelaufnahme
90: Zylinderkörper
91: zylindrische Aufnahme
92: Außenseite des Zylinderkörpers
93: Werkzeugangriffsfläche
94: Exzenter
95: Exzenteraußenfläche
96: Vorsprung
97: konvexe Erhebung
98: Rückstellelement
99: Rückstellfläche
100: Stützfläche
D: Drehachse
H: Hochrichtung
Q: Querrichtung
R: Tiefenrichtung
S: Spannrichtung

Claims

Spanneinheit (25) für ein Spannsystem (10) aufweisend: - einen Grundkörper (28), - eine am Grundkörper (28) angeordnete Befestigungseinrichtung (26) zur Befestigung mit einem Haltekörper (17) , - einen in einer Spannrichtung (S) verschiebbar am Grundkörper (28) angeordneten Spannkörper (35), der eine Anlagefläche (40, 41) aufweist, - eine am Grundkörper (28) angeordnete Vorspanneinrichtung (45), die eine den Spannkörper (35) in eine Ausgangsposition drängende Vorspannkraft erzeugt, - eine Betätigungseinrichtung (50), die dazu eingerichtet ist, den Spannkörper (35) entgegen der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung (45) in eine Spannposition zu bewegen, wobei die Betätigungseinrichtung (50) wenigstens ein bewegbares Übertragungselement (53, 54) mit einer Gegenanlagefläche (55, 56) aufweist, die an einer zugeordneten Anlagefläche (40, 41) des Spannkörpers (35) anliegt, wobei sich die Anlagefläche (40, 41) und/oder die Gegenanlagefläche (55, 56) schräg zur Spannrichtung (S) erstreckt oder wobei die Gegenanlagefläche (55, 56) eine Exzenteraußenfläche (95) ist.
Spanneinheit nach Anspruch 1, wobei die Betätigungseinrichtung (50) ein Betätigungselement (51) aufweist, das am Grundkörper (28) bewegbar gelagert ist und dessen Position die Spannposition und/oder die Spannkraft des Spannkörpers (35) in der Spannposition vorgibt.
Spanneinheit nach Anspruch 2, wobei das Betätigungselement (51) um eine Drehachse (D) drehbar ist, die sich in Querrichtung (Q) erstreckt.
Spanneinheit nach Anspruch 3, wobei das Übertragungselement (53, 54) ein exzentrisch zur Drehachse (D) angeordneter Exzenter (94) ist, der die Exzenteraußenfläche (95) aufweist.
Spanneinheit nach Anspruch 4, wobei der Exzenter (94) drehfest mit dem Betätigungselement (51) verbunden ist.
Spanneinheit nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Anlagefläche (40) eine konvexe Erhebung (97) aufweist.
Spanneinheit nach Anspruch 6, wobei sich die konvexe Erhebung (97) in Querrichtung (Q) erstreckt.
Spanneinheit nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Betätigungselement (51) dazu eingerichtet ist, das wenigstens eine Übertragungselement (53, 54) in Querrichtung (Q) zu verschieben.
Spanneinheit nach Anspruch 8, wobei der Spannkörper (Q) zwei sich schräg zur Spannrichtung (S) erstreckende Anlageflächen (40, 41) aufweist und wobei die Betätigungseinrichtung (50) zwei in Querrichtung (Q) bewegliche Übertragungselemente (53, 54) mit jeweils einer Gegenanlagefläche (55, 56) aufweist, die an jeweils einer zugeordneten Anlagefläche (40, 41) anliegen und in Querrichtung (Q) mit Abstand zueinander angeordnet sind.
Spanneinheit nach Anspruch 9, wobei das Betätigungselement (51) eine Betätigungsschraube (52) mit einem Außengewinde (57) ist, das unmittelbar mit einem Innengewinde (58) an einem der beiden Übertragungselemente (53, 54) in Eingriff steht.
Spanneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Grundkörper (28) ein Zusatzelement (66) angeordnet ist, das mit vorderen Ende des Spannkörpers (35) derart zusammenwirkt, dass ein zu spannendes Werkstück (11) beaufschlagt wird, wenn sich der Spannkörper (35) in der Spannposition befindet.
Spanneinheit nach Anspruch 11, wobei das Zusatzelement (66) in einer Richtung rechtwinkelig oder schräg zur Spannrichtung (S) verschiebbar am Grundkörper (28) gelagert ist.
Spanneinheit nach Anspruch 11, wobei das Zusatzelement (66) eine koaxial um die Spannrichtung (S) angeordnete Spannhülse (75) ist, die radial nach innen oder nach außen elastisch verformt ist, wenn sich der Spannkörper (35) in einer Spannposition befindet.
Spanneinheit (25) für ein Spannsystem (10) aufweisend: - einen Grundkörper (28), - eine am Grundkörper (28) angeordnete Befestigungseinrichtung (26) zur Befestigung mit einem Haltekörper (17), - einen in einer Spannrichtung (S) verschiebbar am Grundkörper (28) angeordneten Spannkörper (35), der eine Anlagefläche (83) aufweist, - eine am Grundkörper (28) angeordnete Vorspanneinrichtung (45), die eine den Spannkörper (35) in eine Ausgangsposition drängende Vorspannkraft erzeugt, - eine Betätigungseinrichtung (50), die dazu eingerichtet ist, den Spannkörper (35) entgegen der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung (45) in eine Spannposition zu bewegen, wobei ein Betätigungselement (51) in Spannrichtung (S) bewegbar am Grundkörper (28) angeordnet ist und eine Gegenanlagefläche (82) aufweist, die an der Anlagefläche (83) des Spannkörpers (35) anliegt, wobei die Anlagefläche (83) durch eine Außenflächenabschnitt einer Kugel (84) gebildet ist, die am Spannkörper (35) angeordnet ist.
Spannsystem (10) aufweisend: - eine Basiskörper (12) mit sich parallel erstreckenden, hinterschnittenen Nuten (13), - wenigstens eine Anbringungseinrichtung (16), die einen Nutenstein (15) aufweist, mittels dem die Anbringungseinrichtung (16) in einer Nut (13) des Basiskörpers (12) lösbar befestigbar ist, - wenigstens einen Haltekörper (17), der mittelbar oder unmittelbar an einer zugeordneten Anbringungseinrichtung (16) angeordnet ist, - wenigstens eine Spanneinheit (25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die an dem Haltekörper (17) befestigt ist.