DE10245377A1 - Spannvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Werkstücks oder Werkstückträgers an Bearbeitungsmaschinen mit zusammensteckbaren und durch Spannelemente (19, 27) miteinander verspannbaren Verbindungselementen (3, 4). Eine einfach aufgebaute und dennoch positionsgenaue Befestigung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Spannelemente (19, 27) aus mehreren in Umfangsrichtung durch Zwischenräume (18) voneinander getrennten Ansätzen (19) an dem einen Verbindungselement (4) und mehreren beim Zusammenstecken der Verbindungselemente (3, 4) in die Zwischenräume (18) einführbaren Vorsprüngen (27) an dem anderen Verbindungselement (3) bestehen, die durch gegenseitige Verdrehung nach dem Zusammenstecken miteinander in Eingriff bringbare keilförmige Anlageflächen (20, 28) zur Erzeugung einer axialen Einzugskraft aufweisen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Werkstücks oder Werkstückträgers an Bearbeitungsmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der
DE 199 34 835 A1 bekannt. Dort wird der an einer Palette befestigte Einzugsbolzen durch radial verschiebbare Kugeln innerhalb eines sogenannten Schnellspannzylinders fixiert. Die Kugeln greifen hierzu in einer Spannstellung in eine entsprechende Ringnut an der Außenseite des Einzugsbolzens ein. Die radiale Verschiebung der Kugeln zum Spannen und Lösen des Einzugsbolzens erfolgt über einen Hydraulikkolben, der durch eine Tellerfederanordnung in eine Spannstellung mit nach innen gedrückten Kugeln beaufschlagt wird. Zum Entriegeln des Einzugsbolzens innerhalb des Schnellspannzylinders muß der Druckkolben durch entsprechende Beaufschlagung mit Hydraulikfluid entgegen der Kraft der Tellerfederanordnung verschoben werden, wobei sich die Kugeln radial nach außen bewegen und außer Eingriff mit der Ringnut des Einzugsbolzens gelangen. Damit ist der Einzugsbolzen entgegen der Federkraft des Tellerfederpakets entriegelt. Bei einem derartigen Spannmechanismus treten jedoch aufgrund der kugelförmigen Spannelemente hohe Hertz'sche Pressungen an den Spannflächen auf, was zu entsprechend schnelleren Verschleißerscheinungen an den jeweiligen Bauteilen führen kann. Außerdem ist bei einer derartigen Spannvorrichtung eine gesonderte Hydraulikversorgung erforderlich. - Bei einer aus der
DE 196 36 375 A1 bekannten weiteren Spannvorrichtung zur Befestigung von Paletten auf einer Bearbeitungsmaschine wird ein an der Unterseite einer Palette befestigter Einzugsbolzen innerhalb eines Gehäuses durch mehrere radial verschiebbare Verriegelungskolben fixiert, die in eine entsprechende Umfangsnut des Einzugsbolzens eingreifen. Die radialen Verriegelungskolben sind in einem inneren Ringkolben verschiebbar geführt und werden durch einen federbaufschlagten äußeren Ringkolben mit schrägen Druckflächen in die Umgangsnut des Einzugsbolzens gedrückt. Zum Lösen der Verriegelung werden die beiden Ringkolben mit Drucköl beaufschlagt und entgegen der Federkraft nach oben bewegt, Dabei werden die Verriegelungskolben radial nach außen verschoben und geben den Einzugsbolzen frei. Diese bekannte Spannvorrichtung weist eine konstruktiv aufwendige Kolben-Zylinder-Anordnung auf, die einen relativ großen Bauraum erfordert. Auch hier ist für die Betätigung der Spannvorrichtung eine gesonderte Druckversorgung erforderlich. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem technischen Aufbau und bei geringem Bauraum eine sichere und positionsgenaue, bei Bedarf auch schnell wieder lösbare Befestigung von Werkstücken oder Werkstückträgern an Bearbeitungsmaschinen ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch einen Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich durch eine äußerst kompakte Bauweise mit einem vergleichsweise kleinen Außendurchmesser und einer geringen Bauhöhe aus. Die Spannvorrichtung kann so besonders gut auch an Bearbeitungsmaschinen mit beschränktem Platzangebot eingesetzt werden. Übliche und gängige Schnittstellen können somit weitgehend beibehalten werden. Durch die relativ zueinander verdrehbaren Ansätze und Vorsprünge mit den in Eingriff bringbaren Keilflächen wird außerdem durch eine Art Drehkeilverbindung mit relativ einfachen konstruktiven Mitteln eine sichere und paßgenaue Fixierung auch schwerer Werkstücke ermöglicht. Zur Betätigung der Spannvorrichtung ist nur ein einfacher Drehantrieb erforderlich, der auf konstruktiv einfache und platzsparende Weise realisiert werden kann. Die nur wenigen Teile der Spannvorrichtung können außerdem relativ leicht gegen Verschmutzung oder eindringendes Kühlmittel geschützt werden, wodurch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Spannvorrichtung verbessert wird.
- In einer besonders zweckmäßigen Ausführung der Erfindung sind vier in Umfangsrichtung voneinander beabstandete verdrehbare Ansätze an dem einen Verbindungselement und vier dazu korrespondierende verdrehfeste Vorsprünge an dem anderen Verbindungselement mit zueinander korrespondierenden und durch gegenseitige Verdrehung miteinander in Kontakt gelangenden Keilflächen vorgesehen. In entsprechender Weise können aber auch nur zwei, drei oder mehr als vier Ansätze bzw. Vorsprünge vorhanden sein. Die Ansätze sind zweckmäßigerweise an einem innerhalb eines Maschinentischs oder einer anderen geeigneten Auflage der Bearbeitungsmaschine verdrehbar angeordneten Spannring einer Spannaufnahme und die dazugehörigen Vorsprünge an einem in den Spannring einführbaren Verbindungsbolzen angeordnet. Die Verdrehung des Spannaufnahme kann auf besonders einfache und platzsparende Weise durch einen in den Maschinentisch integrierten Spindel-Mutter-Antrieb über einen Gelenkhebel erfolgen. Selbstverständlich sind auch andere Drehantriebe möglich.
- Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
-
1 eine Schnittansicht einer Spannvorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Werkstücks oder Werkstückträgers an einer Bearbeitungsmaschine im gelösten Zustand; -
2 einen Verbindungsbolzen der in1 gezeigten Spannvorrichtung in einer Unteransicht; -
3 eine zum Teil geschnittene Draufsicht auf eine Spannaufnahme der in1 gezeigten Spannvorrichtung in einer Lösestellung; -
4 eine Schnittansicht der in1 gezeigten Spannvorrichtung im gespannten Zustand und -
5 eine zum Teil geschnittene Draufsicht auf eine Spannaufnahme der in1 gezeigten Spannvorrichtung in einer Spannstellung. - In den
1 und4 ist eine Schnittansicht einer Spannvorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Werkstücks bzw. Werkstückträgers1 auf einem Maschinentisch2 oder einer anderen geeigneten Auflage einer Bearbeitungsmaschine im gelösten bzw. gespannten Zustand gezeigt. Die Spannvorrichtung enthält als Verbindungselemente einen am Werkstück bzw. Werkstückträger1 befestigten Verbindungsbolzen3 und eine im Maschinentisch2 integrierte verdrehbare Spannaufnahme4 , die einem mit dem Verbindungsbolzen3 koppelbaren Spannring5 und einem mit diesem einstückigen unteren Bund6 mit einer ringförmigen oberen Anlagefläche7 enthält. An dem Bund6 ist ein seitlich vorstehendes Gelenkauge8 für die Verbindung mit einer in3 dargestellten und im folgenden noch näher erläuterten Antrieb9 zur Drehung der Spannaufnahme4 angeformt. - Die Spannaufnahme
4 ist gemäß1 in einer entsprechenden Ausnehmung10 des Maschinentisches2 untergebracht und wird durch einen innerhalb einer Vertiefung11 des Maschinentisches1 befestigten Führungsring12 um ihre Mittelachse13 verdrehbar und in Spannrichtung axial gesichert geführt. Hierzu weist der Führungsring12 an seiner Unterseite eine nach innen vorstehende Ringschulter14 auf, an deren zylindrischen Innenwand der Spannring5 radial geführt wird. Zur Sicherung in der axialen Spannrichtung liegt die Spannaufnahme4 mit ihrer ringförmigen Anlagefläche7 an der Unterseite des Führungsrings12 an. Durch eine zwischen dem Boden der Ausnehmung10 und der Unterseite der Spannaufnahme4 eingespannte Druckfeder15 wird die Spannaufnahme4 in Richtung des Führungsrings12 vorgespannt. Die Anlagefläche7 der Spannaufnahme4 und die Unterseite des Führungsrings12 können zur leichteren Drehung beschichtet sein. Zwischen der Anlagefläche7 und der Unterseite des Führungsrings12 kann aber auch ein als Gleit- oder Wälzlager ausgeführtes Axiallager vorgesehen sein. Der Führungsring12 weist zur Befestigung am Maschinentisch2 mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Durchgangsbohrungen16 für geeignete Halteschrauben auf. Oberhalb der Ringschulter14 ist zwischen dem Führungsring und dem Spannring5 ein Dichtring17 eingesetzt. - Wie besonders aus
3 hervorgeht, sind an der Innenseite des Spannrings5 vier um jeweils 90° zueinander winkelversetzte und durch Zwischenräume18 voneinander getrennte Ansätze19 angeordnet. Die nach innen vorstehenden Ansätze19 weisen an ihrer Unterseite in1 erkennbare keilförmige Anlageflächen20 auf. Diese Ansätze19 sind bei der gezeigten Ausführung dadurch hergestellt, daß in dem Spannring5 zunächst die vier Zwischenräume18 z.B. durch einen Fingerfräser o.ä. hergestellt werden. Anschließend werden dann an der Innenseite der nach innen vorstehenden Abschnitte vier in1 erkennbare identische Gewindenuten21 mit einer vorgegebenen Steigung und einem trapezförmigen Querschnitt zur Erzeugung voneinander getrennter Innengewindeabschnitte gefertigt. - Der in
2 in einer Unteransicht gezeigte zylindrische Verbindungsbolzen3 enthält einen in den Spannring5 einführbaren unteren schlankeren Spannbereich22 und einen oberen breiteren Führungsbereich23 , der zum paßgenauen Einsatz in einen oberen zylindrischen Aufnahmebereich24 des Führungsrings10 ausgebildet ist. Der Verbindungsbolzen3 weist zu seiner Befestigung an dem Werkstück bzw. Werkstückträger1 eine zentrale Durchgangsbohrung25 für eine Befestigungsschraube auf. Über einen seitlichen Stift26 wird eine Verdrehsicherung des Verbindungsbolzens3 erreicht. An dem unteren Spannbereich22 des Verbindungsbolzens3 sind vier um jeweils 90° zueinander winkelversetzte und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Vorsprünge27 mit einer oberen keilförmigen Anlagefläche28 angeordnet. Bei der gezeigten Ausführung sind die Vorsprünge27 des Verbindungsbolzens3 in Form von identisch ausgeführten Außengewindeabschnitten mit einem jeweils auf derselben Höhe liegenden Gewindeanfang und derselben Steigung ausgeführt. Die auch auf jeweils derselben Höhe endenden Außengewindeabschnitte weisen ein trapezförmiges Profil zum Eingriff in die Gewindenuten21 des Spannrings5 auf. - Der Antrieb
9 zur Drehung der Spannaufnahme4 ist bei der in3 gezeigten Ausführung als Spindel-Mutter-Antrieb mit einer tangential zur Spannaufnahme4 verlaufenden und innerhalb einer Gewindebuchse29 geführten Gewindespindel30 ausgeführt. Die Gewindebuchse29 ist innerhalb einer an der Seitenwand des Maschinentischs2 eingesetzten Lagerhülse31 in der Axialrichtung gesichert und über Drehlager32 verdrehbar geführt. Das von der Gewindebuchse29 nach innen vorstehende Ende der Gewindespindel30 ist über einen Gelenkhebe133 mit der Spannaufnahme4 verbunden. Hierzu ist der Gelenkhebel33 ist über einen ersten Gelenkbolzen34 mit dem Gelenkauge8 der Spannaufnahme4 und über einen zweiten Gelenkbolzen35 mit dem nach innen vorstehenden Ende der Gewindespindel30 verbunden. An dem nach außen vorstehenden äußeren Ende der Gewindebuchse29 ist ein Innenvierkant36 zum Ansatz eines Spannwerkzeugs oder dgl. vorgesehen. - Zur Befestigung des Werkstücks oder Werkstückträgers
1 an dem Maschinentisch2 wird der Verbindungsbolzen3 bei der in den1 und3 gezeigten Lösestellung der Spannaufnahme derart eingesteckt, daß die nach außen vorstehenden Vorsprünge27 am Verbindungsbolzen3 in die Zwischenräume18 des Spannrings5 eingeführt werden. Wenn der Werkstückträger1 mit seiner Unterseite zur Auflage auf der Oberseite des Maschinentischs2 gelangt, sind die Vorsprünge27 unterhalb der Ansätze19 angeordnet und in der noch nicht verdrehten Lösestellung des Spannaufnahme4 ist ein axiales Spiel zwischen den einander zugeordneten Anlageflächen20 und28 vorhanden. Erst durch anschließende Drehung des Spannaufnahme4 in eine gemäß4 und5 gezeigte Spannstellung gelangen die zunächst axial beabstandeten keilförmigen Anlageflächen20 und28 miteinander in Kontakt, so daß sich die Vorsprünge27 mit ihren keilförmigen Anlageflächen28 unter den Ansätzen19 des Spannrings5 verkeilen. Dabei wird eine axiale Einzugskraft erzeugt und der Werkstückträger1 auf die Oberfläche des Maschinentischs1 gepreßt. Durch eine Drehung der Spannaufnahme4 in entgegengesetzter Richtung kann die Keilverbindung auf einfache Weise wieder gelöst werden. - Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können z.B. anstelle des Spindel-Mutter-Antriebs auch andere geeignete Antriebe zur Verdrehung des Spannaufnahme zum Einsatz gelangen. Bei entsprechenden baulichen Gegebenheiten kann außerdem der Verbindungsbolzen auch am Maschinentisch und die dazugehörige Spannaufnahme in einem geeigneten Werkstückträger oder dgl. angeordnet sein.
Claims (12)
- Spannvorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Werkstücks oder Werkstückträgers an Bearbeitungsmaschinen mit zusammensteckbaren und durch Spannelemente (
19 ,27 ) miteinander verspannbaren Verbindungselementen (3 ,4 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (19 ,27 ) aus mehreren in Umfangsrichtung durch Zwischenräume (18 ) voneinander getrennten Ansätzen (19 ) an dem einen Verbindungselement (4 ) und mehreren beim Zusammenstecken der Verbindungselemente (3 ,4 ) in die Zwischenräume (18 ) einführbaren Vorsprüngen (27 ) an dem anderen Verbindungselement (3 ) bestehen, die durch gegenseitige Verdrehung nach dem Zusammenstecken miteinander in Eingriff bringbare keilfömige Anlageflächen (20 ,28 ) zur Erzeugung einer axialen Einzugskraft aufweisen. - Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (
3 ,4 ) aus einer innerhalb einer Auflage oder eines Maschinentischs (2 ) der Bearbeitungsmaschine verdrehbar angeordneten Spannaufnahme (4 ) und einem am Werkstück oder Werkstückträger (1 ) verdrehfest befestigten Verbindungsbolzen (3 ) bestehen. - Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (
19 ) an der Innenseite eines Spannrings (5 ) der Spannaufnahme (4 ) und die dazugehörigen Vorsprünge (27 ) an der Außenseite des Verbindungsbolzens (3 ) angeordnet sind. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (
19 ) und die Vorsprünge (27 ) als Innen- bzw. Außengewindeabschnitte ausgebildet sind. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmigen Anlageflächen (
21 ) als Schraubflächen ausgebildet sind. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (
19 ) und die Vorsprünge (27 ) in Umfangsrichtung gleichwinklig voneinander beabstandet sind. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannaufnahme (
4 ) durch einen Führungsring (12 ) in Spannrichtung axial gesichert und um ihre Mittelachse (13 ) verdrehbar in einer Ausnehmung (10 ) der Auflage oder des Maschinentischs (2 ) angeordnet ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannaufnahme (
4 ) durch einen Antrieb (9 ) verdrehbar ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (
9 ) in die Auflage oder den Maschinentisch (2 ) eingebaut ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (
9 ) als Spindel-Mutter-Antrieb mit einer tangential zu der Spannaufnahme (4 ) verlaufenden Gewindespindel (30 ) und einer innerhalb des Maschinentisch (2 ) verdrehbar geführten Gewindebuchse (29 ) ausgebildet ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (
30 ) über einen Gelenkhebel (33 ) mit der Spannaufnahme (4 ) verbunden ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebuchse (
29 ) innerhalb einer an der Seitenfläche des Maschinentischs (2 ) eingesetzten Lagerhülse (31 ) in Axialrichtung gesichert und über ein Drehlager (32 ) verdrehbar angeordnet ist.
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