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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen wenigstens
eines Werkstücks,
mit wenigstens einem Auflageelement zum Auflegen des Werkstücks und
mit wenigstens einem relativ zu dem Auflageelement zwischen einer
Grundstellung und einer Spannstellung beweglichen Spannelement.
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Eine
gattungsgemäße Spannvorrichtung
ist beispielsweise aus der
DE
101 37 887 A1 bekannt. Mit dieser Spannvorrichtung wird
bereits eine relativ genaue Spannung des Werkstücks erzielt. In der Praxis
treten jedoch Anwendungsfälle
auf, in denen diese Genauigkeit noch nicht ausreichend ist.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung
zum Spannen von Werkstücken
zu schaffen, mittels welcher die Werkstücke äußerst exakt gespannt werden
können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch
das exakte Fluchten der beiden Bohrungen, in denen das Auflageelement
und das Spannelement angeordnet sind, ist sichergestellt, dass das
Spannelement in seiner Spannstellung stets äußerst genau gegenüber dem
Auflageelement positioniert ist, wodurch sich die Werkstücke beim
Spannen zum einen nicht verwinden und zum anderen eine sehr genaue
mechanische Bearbeitung derselben in ihrem gespannten Zustand möglich ist.
Vorteilhaft ist hierbei insbesondere der verhältnismäßig einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
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Eine
besonders einfache Möglichkeit
zur Bildung des Spannelements, mittels welcher vorteilhafterweise
eine sehr hohe Spannkraft auf das Werkstück aufgebracht werden kann,
ergibt sich, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
das Spannelement eine Zylinder-Kolben-Einheit mit einem Zylinder
und einem innerhalb des Zylinders beweglichen Kolben aufweist.
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Eine
einfache Befestigung der Zylinder-Kolben-Einheit innerhalb der Bohrung
kann dadurch entstehen, dass der Zylinder der Zylinder-Kolben-Einheit
mittels wenigstens einer Gewindeverbindung mit einem die Bohrung
auf der dem Zylinder gegenüberliegenden
Seite verschließenden
Deckel verbunden und auf diese Weise in der Bohrung befestigt ist.
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Wenn
die Bohrungen innerhalb des Gehäuses
aus einem bestimmten Grund eine größere Länge als üblich aufweisen, so kann vorgesehen
sein, dass zwischen dem Zylinder und dem Deckel ein Zwischenstück angeordnet
ist, welches mit dem Zylinder und dem Deckel über jeweilige Gewindeverbindungen
verbunden ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass zum Spannen mehrerer Werkstücke mehrere Bohrungen mit zwischen
denselben angeordneten Aussparungen vorgesehen sind, wobei in den
Bohrungen jeweilige Spannelemente und Auflageelemente angeordnet
sind. Dies ermöglicht
das gleichzeitige Spannen mehrerer Werkstücke, beispielsweise um dieselben gleichzeitig
mechanisch zu bearbeiten und dabei eine entsprechende Bearbeitungszeit
einzusparen.
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Wenn
in diesem Zusammenhang vorgesehen ist, dass der Deckel einer der
Zylinder-Kolben-Einheiten das Auflageelement für das benachbarte Werkstück bildet,
so führt
dies zum einen zu einer sehr einfachen Befestigung des Auflageelements innerhalb
der Bohrung, da dieses gleichzeitig zum Halten der Zylinder-Kolben-Einheit für das benachbarte
Werkstück
dient und auch selbst in der Bohrung gehalten ist, und zum anderen zur
Einsparung von Bauraum, da der Deckel gleichzeitig das Auflageelement
bildet.
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Um
auch bei sehr unterschiedlich geformten Werkstücken ein Normteil als Zylinder-Kolben-Einheit
verwenden zu können,
kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein,
dass der Kolben eine Gewindebohrung zum Anbringen eines Spannstücks aufweist,
da es hierdurch möglich ist,
für unterschiedliche
Werkstücke
unterschiedlich geformte Spannstücke
zu verwenden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den restlichen
Unteransprüchen
angegeben. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
und
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2 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
einer Spannvorrichtung 1 dargestellt, welche ein Gehäuse 2 aufweist,
in dem im vorliegenden Fall zwei Bohrungen 3 und 4 eingebracht
sind. Zwischen den Bohrungen 3 und 4 befindet
sich eine Aussparung 5, innerhalb welcher ein Werkstück 6 mittels
der Spannvorrichtung 1 gespannt werden soll. Im gespannten
Zustand des Werkstücks 6 kann
dieses mechanisch bearbeitet werden, z.B. durch Fräsen, Bohren
oder dergleichen.
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Vorzugsweise
werden bei der hierin nicht detailliert beschriebenen Herstellung
der Spannvorrichtung 1 die beiden Bohrungen 3 und 4 durch
eine gemeinsame mechanische Bearbeitung des Gehäuses 2, also einer
Bearbeitung mit ein und demselben Werkzeug in ein und derselben
Aufspannung hergestellt. Dies kann beispielsweise durch Bohren und
anschließendes
Reiben mit einem entsprechenden Reibwerkzeug, oder auch durch Ausdrehen
der Bohrungen 3 und 4 durchgeführt werden. Diese mög liche Vorgehensweise
bei der Herstellung der Spannvorrichtung 1 stellt sicher,
dass die Bohrungen 3 und 4 exakt miteinander fluchten.
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Zum
Spannen des Werkstücks 6 ist
in der einen Bohrung 3 ein Spannelement 7 und
in der anderen Bohrung 4 ein Auflageelement 8 angeordnet.
Das Spannelement 7 und das Auflageelement 8 ragen voneinander
gegenüberliegenden
Seiten in die Aussparung 5, um das Werkstück 6 innerhalb
derselben zu spannen. Durch die Ausführung der beiden Bohrungen 3 und 4 derart,
dass sie miteinander fluchten, befinden sich auch das Spannelement 7 und
das Auflageelement 8 in einer Flucht. Das Spannelement 7 ist
zwischen einer in der Figur mit durchgezogenen Linien dargestellten
Grundstellung und einer lediglich gestrichelt dargestellten Spannstellung
verstellbar. In seiner Grundstellung weist das Spannelement 7 einen
bestimmten Abstand von dem Werkstück 6 auf, wohingegen
es in der Spannstellung an dem Werkstück 6 anliegt und dieses
gegen das Auflageelement 8 drückt. Um ein optimales Auflegen
des Werkstücks 6 zu
ermöglichen,
kann das Auflageelement 8 in nicht darge stellter Weise
drei Auflagepunkte aufweisen. Selbstverständlich kann das Auflageelement 8 an
die Form des jeweiligen Werkstücks 6 angepasst
werden.
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Um
die Verstellung des Spannelements 7 zwischen der Grundstellung
und der Spannstellung zu ermöglichen,
weist dasselbe eine in der Bohrung 3 angeordnete Zylinder-Kolben-Einheit 9 auf,
welche wiederum einen Zylinder 10 und einen innerhalb des Zylinders 10 beweglichen
Kolben 11 aufweist. Der Zylinder 10 kann durch
Beaufschlagung über
eine zentrale Ölversorgungsleitung 12 mit
entsprechendem Öldruck
von der Grundstellung in die Spannstellung gebracht werden. Die
Rückstellung
des Kolbens 11 von der Spannstellung in die Grundstellung
erfolgt mittels eines zwischen dem Kolben 11 und dem Zylinder 10 angeordneten
Federelementes 13.
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Der
Kolben 11 weist eine Gewindebohrung 14 auf, an
welcher mittels einer Verbindungsschraube 15 ein Spannstück 16 angebracht
ist, welches dasjenige Teil des Spannelements 7 bildet,
das mit dem Werkstück 6 in Kontakt
tritt und in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. Der Zylinder 10 ist
mittels einer im vorliegenden Fall als O-Ring ausgeführten Dichtungseinrichtung 17 an
seiner Außenseite
gegenüber
dem Gehäuse 2 und
mittels einer als Stangendichtung ausgeführten Dichtungseinrichtung 18 an
seiner Innenseite gegenüber
dem Kolben 11 abgedichtet.
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Die
Befestigung der Zylinder-Kolben-Einheit 9 innerhalb der
Bohrung 3 erfolgt über
einen Deckel 19, der im vorliegenden Fall über ein
Zwischenstück 20 mit
dem Zylinder 10 verschraubt ist. Das Zwischenstück 20 ist
lediglich aufgrund der in diesem Fall verhältnismäßig großen Länge der Bohrung 3 erforderlich
und es wäre
gegebenenfalls auch möglich, den
Deckel 19 mit einer entsprechend großen Länge auszuführen, um auf das Zwischenstück 20 verzichten
zu können.
Hierbei weist der Deckel 19 ein Außengewinde 21 auf,
welches in ein Innengewinde 22 des Zwischenstücks 20 eingeschraubt
ist. Auf der dem Innengewinde 22 gegenüberliegenden Seite weist das
Zwischenstück 20 ein
weiteres Außengewinde 23 auf,
welches mit einem Innengewinde 24 des Zylinders 10 verbunden
ist. Wenn, wie oben erwähnt,
auf das Zwischenstück 20 verzichtet
werden würde,
so wäre
das Außengewinde 21 des
Deckels 19 direkt in das Innengewinde 24 des Zylinders 10 eingeschraubt.
Zwischen dem Zwischenstück 20 und dem
Kolben 11 befindet sich im vorliegenden Fall eine Distanzscheibe 25.
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Das
Auflageelement 8 ist ebenfalls mit einem Deckel 26 in
seiner Bohrung 4 befestigt, wobei die Verbindung des Auflageelements 8 mit
dem Deckel 26 über
ein an dem Auflageelement 8 angeordnetes Außengewinde 27 und
ein Innengewinde 28 des Deckels 26 erfolgt.
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Das
Werkstück 6 wird
wie folgt innerhalb der Aussparung 5 gespannt: Zunächst wird
das Werkstück
auf das Auflageelement 8 aufgelegt. Anschließend wird über die
zentrale Ölversorgungsleitung
der Kolben 11 der Zylinder-Kolben-Einheit 9 betätigt. Dadurch
legt sich das Spannstück 16 an
dem Werkstück 6 an
und drückt
dasselbe gegen das Auflageelement 8. Der Hub des Kolbens 11 ist
dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass stets ein gewisser Überhub vorhanden
ist, um ein sicheres Span nen des Werkstücks 6 mit einer ausreichenden
Kraft zu erreichen.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der Spannvorrichtung 1, mittels welcher zwei Werkstücke 6 und 6' gespannt werden
können.
Dabei sind neben den Bohrungen 3 und 4 mit der
dazwischen liegenden Aussparung 5 eine weitere Bohrung 29 sowie eine
Aussparung 30 zwischen der Bohrung 4 und der Bohrung 29 vorgesehen.
In dieser zweiten Aussparung 30 ist das zweite Werkstück 6' angeordnet,
welches im vorliegenden Fall identisch zu dem in der ersten Aussparung 5 angeordneten
Werkstück 6 ausgeführt ist.
Gegebenenfalls könnten
die beiden Werkstücke 6 jedoch
auch unterschiedlich ausgeführt sein.
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In
der Bohrung 4 befindet sich statt des Deckels 26 ein
weiteres Spannelement 7' mit
einer Zylinder-Kolben-Einheit 9', welche identisch
zu der Zylinder-Kolben-Einheit 9 in
der Bohrung 3 ausgeführt ist,
weshalb die Einzelteile derselben nicht bezeichnet sind. Somit dient
das Auflageelement 8 neben seiner Funktion des Aufnehmens
des ersten Werkstücks 6 gleichzeitig als
Element, mit welchem die Zylinder-Kolben-Einheit 9' in der Bohrung 4 befestigt wird,
so dass hierfür
kein eigener Deckel erforderlich ist. Mit anderen Worten bildet
der Deckel für
die Zylinder-Kolben-Einheit 9' das Auflageelement für das benachbarte
Werkstück 6.
Falls erforderlich könnte hier
selbstverständlich
auch ein Zwischenstück
zum Einsatz kommen.
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In
der Bohrung 29 ist ein weiteres Auflageelement 8' angeordnet,
das identisch mit dem Auflageelement 8 in der Bohrung 4 ausgeführt ist.
Das Auflageelement 8' ist
mittels eines Deckels 26' in
der Bohrung 29 befestigt. Zwischen dem Auflageelement 8' und dem Deckel 26' könnte falls
erforderlich ein Zwischenstück ähnlich demjenigen
aus 1 angeordnet sein.
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In 2 ist
des weiteren erkennbar, dass von der zentralen Ölversorgungsleitung 12 eine Ölversorgungsleitung 31 innerhalb
des Gehäuses 2 zu der
Zylinder-Kolben-Einheit 9' verläuft. Auf
diese Weise ist eine gleichzeitige Bewegung der beiden Spannelemente 7 und 7' zum gleichzeitigen
Spannen der Werkstücke 6 und 6' gewährleistet.
Zusätzlich
zu den beiden Werkstücken 6 und 6' könnte mit
der Spannvorrichtung 1 eine nahezu beliebige Anzahl an Werkstücken gespannt
werden, wenn eine entsprechende Anzahl an Bohrungen und dazwischen
liegenden Aussparungen sowie eine entsprechende Anzahl an Auflageelementen
und Spannelementen vorgesehen wäre.
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Die
Anordnung der Spannvorrichtung 1 kann in beiden Ausführungsbeispielen
sowohl vertikal (wie dargestellt) als auch horizontal sein bzw.
dieselbe ist vollkommen unabhängig
von einem bestimmten Winkel.