DE19861091A1 - Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks, einer Palette oder dergleichen an einem Maschinentisch - Google Patents

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks (2), einer Palette oder dergleichen an einem Maschinentisch (3), die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine positionsgenau am Maschinentisch (3) fixierbare Spannschiene (4) vorgesehen ist, die an ihrer vom Maschinentisch (3) weg weisenden Oberseite Spanneinheiten (5) zur Fixierung jeweils eines am Werkstück (2) oder dergleichen gehaltenen Einzugsbolzens (11) trägt, und daß wenigstens eine Spanneinheit (8) ortsfest an der Spannschiene (4) angebracht ist und wenigstens eine weitere Spanneinheit (9) insbesondere geradlinig an der Spannschiene (4) verstellbar geführt ist, wobei in der Oberseite der Spannschiene (4) eine Führungsnut (12) ausgebildet ist, in die ein an einem Einzugsbolzen (14) vorgesehener Absatz (13) eingreift, und Spannmittel (15) vorgesehen sind, um den Einzugsbolzen (14) an der bewegbaren Spanneinheit (9) zu fixieren und dabei in Richtung der bewegbaren Spanneinheit (9) zu bewegen, wodurch der Absatz (13) gegen einen an der Spannschiene (4) vorgesehenen Anschlag gespannt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks, einer Palette oder der­ gleichen an einem Maschinentisch.

Die Bearbeitung von metallischen Werkstücken ist häufig sehr komplex und kann eine Vielzahl von zerspanenden und spanlosen Arbeitsgängen an unterschiedlichen Bearbei­ tungsmaschinen umfassen, um aus einem Rohling das fertige Bauteil herzustellen. Insbesondere bei automatisierten Fertigungsabläufen ist es dabei wesentlich, daß das Werk­ stück bei jedem Arbeitsgang eine definierte Lage an dem jeweiligen Werkzeug einnimmt.

Zu diesem Zweck ist es in der Praxis üblich, das zu bear­ beitende Werkstück zunächst auf eine Trägerpalette aufzu­ spannen und dann die ganze Einheit über vier Einzugsbol­ zen, die an der Rückseite der Lochrasterplatte vorgesehen und als Zentrierelemente ausgebildet sind, an der jewei­ ligen Werkzeugmaschine festzuspannen, indem die Einzugs­ bolzen in entsprechende Schnellspanneinheiten, die am Ma­ schinentisch vorgesehen sind, eingesetzt werden. In der Produktion kann so die Lage der Schnellspann­ einrichtungen als fester Maschinenparameter berücksich­ tigt werden, so daß es lediglich erforderlich ist, je­ weils das Werkstück exakt an der Trägerpalette zu posi­ tionieren. Das eigentliche Fest- und Umspannen der Ein­ heit aus Werkstück und Trägerpalette an den Maschinen kann dann sehr schnell und unproblematisch erfolgen, ohne daß eine weitere Positionierung notwendig ist.

Diese marktüblichen Spannsysteme haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Es wird jedoch zum Teil als nachteilig empfunden, daß die Position der Spanneinheiten am Maschi­ nentisch nur unter hohem Zeitaufwand verändert werden kann, so daß die Umrüstzeiten zum Teil erheblich sind, wenn unterschiedliche Werkstücke oder Trägerpaletten ge­ spannt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spanneinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die in einfacher Weise umgerüstet werden kann, um Werkstücke bzw. Paletten mit verschiedenartig daran positionierten Einzugsbolzen an einem Maschinentisch fixieren zu können.

Diese Aufgabe bei einer Spanneinrichtung der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß eine positionsgenau am Maschinentisch fixierbare Spannschiene vorgesehen ist, die an ihrer vom Maschinentisch weg weisenden Oberseite Spanneinheiten zur Fixierung jeweils eines am Werkstück oder dergleichen gehaltenen Einzugsbolzens trägt, und daß wenigstens eine Spanneinheit ortsfest an der Spannschiene angebracht ist und wenigstens eine weitere Spanneinheit insbesondere geradlinig an der Spannschiene verstellbar geführt ist, wobei in der Oberseite der Spannschiene eine Führungsnut ausgebildet ist, in die ein an einem Einzugs­ bolzen vorgesehener Absatz eingreift, und Spannmittel vorgesehen sind, um den Einzugsbolzen an der bewegbaren Spanneinheit zu fixieren und dabei in Richtung der Spann­ einheit zu bewegen, wodurch der Absatz gegen einen an der Spannschiene vorgesehenen Anschlag gespannt wird.

Erfindungsgemäß ist somit zwischen dem Maschinentisch und den Spanneinheiten für das Spannen des Werkstücks eine Spannschiene angeordnet, die fest am Maschinentisch ange­ bracht ist und die Spanneinheiten trägt, welche an ihr zum Teil ortsfest gehalten, beispielsweise festge­ schraubt, und zum Teil verstellbar angebracht sind. Wenn beispielsweise ein Werkstück mit zwei daran vorgesehenen Einzugsbolzen fixiert werden soll, ist eine der Spann­ einheiten ortsfest und die andere beispielsweise geradli­ nig verstellbar an der Spannschiene gehalten. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen Spanneinheiten auf einfa­ che Weise durch Verstellung der bewegbaren Spanneinheit so eingestellt werden, daß er zum Abstand der Einzugsbol­ zen am Werkstück korrespondiert. Das Umrüsten der Span­ neinrichtung kostet wenig Zeit und ist ohne aufwendige Montagearbeiten möglich, da es zum Verstellen der beweg­ baren Spanneinheit lediglich erforderlich ist, die Spann­ mittel zu lösen, so daß der Absatz von dem Anschlag frei­ kommt und in der Führungsnut bewegt werden kann.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die be­ wegbare Spanneinheit in einer Ebene verstellbar ist, wel­ che die Mittelachsen einer ortsfesten und der bewegbaren Spanneinheit enthält. Hierdurch gestaltet sich die Ein­ stellung der bewegbaren Spanneinheit besonders einfach.

Sofern mehrere bewegbare Spanneinheiten vorgesehen sind, sind diese entsprechend parallel zueinander an der Spann­ schiene bewegbar geführt.

Als Spannmittel kann beispielsweise eine übliche Spann­ einheit für einen Einzugsbolzen verwendet werden, so daß sich eine Zwillingsanordnung aus zwei sich gegenüberlie­ genden Spanneinheiten ergibt, wobei die eine Spanneinheit für den Absatz der Spannschiene zugewandt ist und die an­ dere Spanneinheit für das Werkstück in die entgegenge­ setzte Richtung weist. Im Falle einer solchen Zwillings­ anordnung sind die beiden Spanneinheiten zweckmäßigerwei­ se koaxial zueinander angeordnet und insbesondere spie­ gelsymmetrisch ausgebildet.

In an sich bekannter Weise können die Spanneinheiten zur Fixierung eines Einzugsbolzens jedenfalls zum Teil als mechanisch/hydraulische Spanneinheiten mit einer Aufnah­ me, in die der Einzugsbolzen einsetzbar ist, und einem Spannmechanismus, um den Einzugsbolzen in der Aufnahme zu arretieren, ausgebildet sein. In diesem Fall umfaßt die Spanneinheit eine Zylinder/Kolben-Anordnung mit einem Zylinder und einem im Zylinder unter Bildung eines Druck­ raums verschiebbar geführten Kolben, wobei die Aufnahme für den Einzugsbolzen an der dem Druckraum gegenüberlie­ genden Stirnseite des Kolbens ausgebildet ist und der Spannmechanismus durch Verstellung des Kolbens betätigbar ist. Dabei die Zylinder der mechanisch/hydraulischen Spanneinheit, durch welche die Spannschiene am Maschinen­ tisch fixiert wird, im Maschinentisch ausgebildet sein, und die Zylinder der beiden einander gegenüberliegenden Zwillings-Spanneinheiten in einem gemeinsamen Grundkör­ per. Hierdurch wird eine kompakte Ausbildung erzielt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol­ gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels unter Bezug­ nahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung zur Fi­ xierung eines Werkstücks an einem Maschi­ nentisch,

Fig. 2a und 2b den Umrüstvorgang der Spanneinrichtung aus Fig. 1 und

Fig. 3 im Längsschnitt eine der Spanneinheiten der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemä­ ßen Spanneinrichtung 1 dargestellt, die zur Fixierung ei­ nes Werkstücks 2, einer Palette oder dergleichen an einem Maschinentisch 3 vorgesehen ist. Zu der Spanneinrichtung 1 gehört eine Spannschiene 4, die am Maschinentisch 3 po­ sitionsgenau fixiert ist. Hierzu sind an der zum Maschi­ nentisch 3 weisenden Unterseite der Spannschiene 4 zwei Einzugsbolzen 5 vorgesehen, die in an sich bekannter Wei­ se positionsgenau (nullpunktorientiert) und zentriert an der Spannschiene 4 gehalten sind und von mecha­ nisch/hydraulischen Spanneinheiten 6, 7, die am Maschi­ nentisch 3 vorgesehen sind, gespannt werden. Es können auch mehr Einzugsbolzen vorgesehen sein.

Zur Fixierung des Werkstücks 2 an der Spannschiene 4 sind an der Oberseite der Spannschiene 4 zwei hydrauliche Spanneinheiten 8, 9 vorgesehen, in denen zwei an der Un­ terseite des Werkstücks 2 positionsgenau angeordneten Einzugsbolzen 10, 11 arretiert sind. Gemäß der Erfindung ist eine der beiden Spanneinheiten - in Fig. 1 die linke Spanneinheit 8 - mit der Spannschiene 4 fest verschraubt, während die Spanneinheit 9 an der Spannschiene 4 in einer Ebene, welche die Mittelachsen der ortsfesten Spannein­ heit 8 und der bewegbaren Spanneinheit 9 enthält, ver­ stellbar geführt ist, so daß der Abstand zwischen den Spanneinheiten 8, 9 derart eingestellt werden kann, daß er zum Abstand der Einzugsbolzen 10, 11 korrespondiert.

Hierzu ist in der Oberseite des Spannschiene 4 eine T- förmige Führungsnut 12 ausgebildet, in die ein der Unter­ seite der bewegbaren Spanneinheit 9 vorgesehener Absatz 13 in Form eines T-Nutensteins eingreift. Der Absatz 13 ist an einem Einzugsbolzen 14 festgeschraubt, der an der bewegbaren Spanneinheit 9 durch geeignete Spannmittel 15 so fixierbar ist, daß er bei Betätigung der Spannmittel 15 nach oben gezogen wird, wodurch der Absatz 13 gegen einen in der Zeichnung nicht dargestellten Steg der Füh­ rungsnut 12 gespannt wird, so daß die bewegbare Spannein­ heit 9 mit der Spannschiene 4 fest verbunden ist, und bei einem Lösen der Spannmittel 15 von dem Steg freikommt, so daß die bewegbare Spanneinheit 9 verstellt werden kann.

In der dargestellten Ausführungsform ist zur Fixierung des Einzugsbolzens 14 an der bewegbaren Spanneinheit 9 eine weitere mechanisch/hydraulische Spanneinheit 15 vor­ gesehen, wobei die beiden Spanneinheiten 9, 15 dieser Doppel- oder Zwillingsanordnung koaxial zueinander ausge­ richtet sind und in entgegengesetzte Richtungen weisen. Die beiden Spanneinheiten 9, 15 sind an einem gemeinsamen Grundkörper 16 ausgebildet.

In den Fig. 2a und 2b ist der Umrüstvorgang darge­ stellt, wenn das Werkstück 2 gegen ein neues Werkstück 2' ausgetauscht werden soll, dessen Einzugsbolzen 10', 11' einen anderen Abstand voneinander haben als die Einzugs­ bolzen 10, 11 des derzeit gespannten Werkstücks 2. In diesem Fall werden die Spanneinheiten 8, 9, welche das werkstück 2 spannen, gelöst und das Werkstück 2 nach oben hin aus den Spanneinheiten 8, 9 herausgenommen (Fig. 2a). Anschließend die den Absatz 13 spannende Spanneinheit 15 gelöst, so daß der Absatz 13 von dem Steg an der Spann­ schiene 4 freikommt, und derart in der Führungsnut 13 nach links verstellt, daß der Abstand der beiden Spann­ einheiten 8, 9 dem Abstand der Einzugsbolzen 10', 11' des neu zu spannenden Werkstücks 2' (Fig. 2b) entspricht. Dann wird der Grundkörper 16 wieder durch Spannen der Spanneinheit 15 an der Spannschiene 4 fixiert, und das neue Werkstück 2' wird durch Einsetzen seiner Einzugsbol­ zen 10', 11' in die Spanneinheiten 8, 9 fixiert.

In der Fig. 3 ist der Aufbau der mecha­ nisch/hydraulischen Spanneinheiten exemplarisch anhand der ortsfesten Spanneinheit 8 für das Werkstück 2 darge­ stellt, wobei die linke Hälfte der Fig. 3 die Spannein­ heit 8 im gespannten und die rechte Hälfte die Spannein­ heit 8 im gelösten Zustand zeigt. Zu der Spanneinheit 8 gehört ein als Zylinder ausgebildetes Gehäuse 17, das an seinem oberen Ende offen ist. In die Zylinderbohrung 18 des Gehäuses 17 ist unter Bildung eines Druckraumes 19 ein Kolben 20 axial bewegbar eingesetzt, wobei der Rings­ palt zwischen Zylinderbohrung 18 und. Kolben 20 durch ei­ nen nicht dargestellten O-Ring abgedichtet ist. In den Boden der Zylinderbohrung 18 mündet ein im Gehäuse 17 ausgebildeter Kanal 21, durch welchen im Druckraum 19 ein Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl zugeführt werden kann.

Die offene Oberseite des Gehäuses 17 ist durch einen Dec­ kel 22 verschlossen, der an dem Gehäuse 17 festgeschraubt ist. Zwischen dem Deckel 22 und dem Kolben 20 ist ein Tellerfederpaket 23 angeordnet, das den Kolben 20 in Richtung des Bodens der Zylinderbohrung 18 drückt.

In der dem Druckraum 19 gegenüberliegenden Oberseite des Kolbens 20 ist eine Sackbohrung vorgesehen, die eine Auf­ nahme 24 für den Einzugsbolzen 10 bildet, der in die Auf­ nahme 24 durch eine im Deckel vorgesehene Durchgangsboh­ rung 25 eingesetzt werden kann. Zur Erleichterung dieses Einsetzvorganges ist in der Durchgangsbohrung 25 ein hül­ senförmiges Führungselement 26 vorgesehen, und zur exak­ ten Positionierung des Einzugsbolzens in der Spanneinheit 8 ist der obere Bereich der Durchgangsbohrung 25 in Pas­ sung zu einem Flansch des Einzugsbolzens dimensioniert, d. h. als Paßfläche 25a ausgebildet.

Zur Fixierung des Einzugsbolzens in der Aufnahme 24 ist ein Spannmechanismus vorgesehen. Dieser umfaßt in an sich bekannter Weise einen in die Aufnahme 24 eingesetzten Ku­ gelkäfig 27, in dem mehrere Kugeln 28 radial verstellbar gehalten ist, die je nach Kolbenstellung in eine Nut 29 in der Wandung der Aufnahme 24 nach außen ausweichen kann (rechte Hälfte von Fig. 3), so daß ein Einzugsbolzen 10 in den Kugelkäfig 27 eingesetzt oder aus diesem herausge­ nommen werden kann, oder durch die Wandung der Aufnahme 24 an einem solchen Ausweichen gehindert und damit in Eingriff mit einer entsprechenden Gegenfläche, beispiels­ Weise einer Ringnut, am Einzugsbolzen 10 gehalten wird (linke Hälfte von Fig. 3).

In der Zeichnung zeigt die linke Hälfte der Fig. 3 die Spanneinheit 8 in ihrer Spannstellung, in der der Druck­ raum drucklos ist und der Kolben 20 durch das Tellerfe­ derpaket 23 nach unten gedrückt wird, so daß eine obere Schrägfläche der Nut 29 die Kugeln 28 in Eingriff mit dem Einzugsbolzen 10 hält. Wenn jetzt der Druckraum 19 über den Kanal 21 mit Druckmittel beaufschlagt wird, wird der Kolben 20 entgegen der Rückstellkraft des Tellerfederpa­ ketes 23 nach oben in die in der rechten Hälfte von Fig. 3 dargestellte Lage gedrückt, in der die Nut 29 der Kugel 28 Raum läßt, radial nach außen auszuweichen, so daß der Einzugsbolzen 10 aus der Spanneinheit 8 herausgenommen bzw. dann wieder in diese eingesetzt werden kann. Wie die Fig. 3 gut erkennen läßt, ist der Hub des Kolbens 20 da­ bei so gewählt, daß der Einzugsbolzen 10 durch den Boden der Aufnahme 24 nach oben gedrückt wird, um das Entfernen des Einzugsbolzens 10 zu erleichtern.

Claims (17)

1. Spanneinrichtung aur Fixierung eines Werkstücks (2), einer Palette oder dergleichen an einem Maschinen­ tisch (3), dadurch gekennzeichnet, daß eine positi­ onsgenau am Maschinentisch (3) fixierbare Spannschie­ ne (4) vorgesehen ist, die an ihrer vom Maschinen­ tisch (3) weg weisenden Oberseite Spanneinheiten (5) zur Fixierung jeweils eines am Werkstück (2) oder dergleichen gehaltenen Einzugsbolzens (11) trägt, und daß wenigstens eine Spanneinheit (8) ortsfest an der Spannschiene (4) angebracht ist und wenigstens eine weitere Spanneinheit (9) insbesondere geradlinig an der Spannschiene (4) verstellbar geführt ist, wobei in der Oberseite der Spannschiene (4) eine Führungs­ nut (12) ausgebildet ist, in die ein an einem Ein­ zugsbolzen (14) vorgesehener Absatz (13) eingreift, und Spannmittel (15) vorgesehen sind, um den Einzugs­ bolzen (14) an der bewegbaren Spanneinheit (9) zu fi­ xieren und dabei in Richtung der bewegbaren Spannein­ heit (9) zu bewegen, wodurch der Absatz (13) gegen einen an der Spannschiene (4) vorgesehenen Anschlag gespannt wird.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verstellbare Spanneinheit (9) zu der ortsfesten Spanneinheit (8) hin und von dieser weg bewegbar ist.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die bewegbare Spanneinheit (9) in einer Ebene verstellbar ist, welche die Mittelachsen einer ortsfesten und der bewegbaren Spanneinheit (8, 9) enthält.

4. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spanneinheiten parallel zueinander an der Spannschiene (4) bewegbar geführt sind.

5. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Spannein­ heit (8) mit der Spannschiene (4) verschraubt ist.

6. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der bewegbaren Spann­ einheit (9) zur Fixierung des Einzugsbolzens (13) ei­ ne weitere Spanneinheit (15) angeordnet ist.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Spanneinheiten (9, 15) koa­ xial zueinander angeordnet sind und in entgegenge­ setzte Richtungen weisen.

8. Spanneinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Spanneinrichtungen (9, 15) an einem gemeinsamen Grundkörper (16) angeordnet sind.

9. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinheiten (6, 7, 8, 9, 15) zur Fixierung eines Einzugsbolzens jeden­ falls zum Teil als mechanisch/hydraulische Spannein­ heiten mit einer Aufnahme (24), in die der Einzugs­ bolzen einsetzbar ist, und einem Spannmechanismus, um den Einzugsbolzen in der Aufnahme (24) zu arretieren, ausgebildet sind.

10. Spanneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mechanisch/hydraulische Spannein­ heit eine Zylinder/Kolben-Anordnung mit einem Zylin­ der (17) und einem darin unter Bildung eines Druck­ raums (19) verschiebbar geführten Kolben (20) auf­ weist, die Aufnahme (24) für den Einzugsbolzen an der dem Druckraum (19) gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens (20) ausgebildet ist und der Spannmechanismus durch Verstellung des Kolbens (20) betätigbar ist.

11. Spanneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Absatz (13) als T-Nutenstein und die Führungsnut (12) entsprechend dazu ausgebildet sind.

12. Spanneinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannmechanismus wenigstens ein radial in der Aufnahme bewegbares Klemmelement (28) aufweist, das bei der Axialbewegung des Kolbens (20) in einer Richtung mit einer Schrägfläche des Kolbens (20) zusammenwirkt und dadurch radial nach innen gedrückt wird, um mit einem in die Aufnahme (24) eingesetzten Einzugsbolzen in Eingriff zu kommen und diesen in die Aufnahme (24) zu ziehen.

13. Spanneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Klemmelemente mehrere Kugeln (28) vorgesehen sind, die in einem in die Aufnahme (24) eingesetzten Kugelkäfig (27) gehalten sind.

14. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinentisch (3) me­ chanisch/hydraulische Spanneinheiten (6, 7) zur Fi­ xierung von an dar Unterseite der Spannschiene (4) vorgesehenen Einzugsbolzen (5) vorgesehen sind.

15. Spanneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zylinder der mechanisch/hydrau­ lischen Spanneinheiten (6, 7) zur Fixierung der Spannschiene (4) im Maschinentisch (3) ausgebildet sind.

16. Spanneinrichtung nach Anspruch 8 und einem der An­ sprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zy­ linder der beiden einander gegenüberliegenden Spanneinheiten (9, 15) in dem Grundkörper (16) ausge­ bildet sind.

17. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag sich über die gesamte Länge der Führungsnut (12) erstreckt und insbesondere als ein die Führungsnut (12) übergrei­ fender Steg ausgebildet ist.