DE19941234A1

DE19941234A1 - Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE19941234A1
Application number: DE19941234A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Bender
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: DE19941234B4

Abstract

Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken mit einem ortsfesten Spannbacken (1), einem entlang eines Verstellhubes (4) verschieblichen Spannbacken (2) und einer Kolben-Zylinder-Einheit (7), mittels welcher eine Spannkraft in den verschieblichen Spannbacken (2) einleitbar ist, derart weitergebildet, daß die Spannweite stufenlos verstellbar ist. Hierzu ist die Kolben-Zylinder-Einheit (7) mit einer mittels einer Gewindespindel (7.4) gebildeten Kolbenstange (7''') ausgestattet und es ist eine mit der Gewindespindel (7.4) zusammenarbeitende Spindelmutter (6) vorgesehen, mittels welcher der verschiebliche Spannbacken (2) unter Drehung der Gewindespindel (7.4) verschiebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken mit einem ortsfesten Spannbacken, einem entlang eines Verstellhubes verschieblichen Spannbacken und einer Kolben-Zylinder-Einheit, mittels welcher eine Spannkraft in den verschieblichen Spannbacken einleitbar ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 85 17 217 U1 bekannt. Der verstellbare Backenträger der bekannten Spannvorrichtung ist an bestimmten Orten entlang des Verstellhubes mittels einer Zahnstange fixierbar. Hierzu sind die Zahnstange und der verstellbare Backenträger mit korrespondierenden Verzahnungen versehen und die Zahnstange ist bezüglich ihrer Längsachse drehbar gelagert, so daß deren Verzahnung in einer ersten Drehlage der Zahnstange in die Verzahnung des verstellbaren Backenträgers eingreift und in einer zweiten Drehlage außer Eingriff mit der Verzahnung des verstellbaren Backenträgers ist. Die Orte auf die der verstellbare Backenträger einstellbar ist, haben demnach einen gegenseitigen Abstand, der der Teilung der korrespondierenden Verzahnungen entspricht, d. h. die Spannvorrichtung weist eine lediglich in Stufen verstellbare Spannweite auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß deren Spannweite stufenlos verstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Kolben-Zylinder-Einheit mit einer mittels einer Gewindespindel gebildeten Kolbenstange ausgestattet und es ist eine mit der Gewindespindel zusammenarbeitende Spindelmutter vorgesehen, mittels welcher der verschiebliche Spannbacken unter Drehung der Gewindespindel verschiebbar ist.

Diese Lösung ermöglicht überdies die Erzielung einer höheren Spannkraft als sie bei gleichem Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit mit der obengenannten bekannten Spannvorrichtung erreichbar ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Konzept der bekannten Spannvorrichtung die Unterbringung der Kolben-Zylinder-Einheit in einem nicht von der Zahnstange durchsetzten Bereich eines Backenträgers erzwingt, der aber im Hinblick auf die Zugänglichkeit der zu spannenden Werkstücke eine möglichst geringe Höhe aufweisen muß, während bei der erfindungsgemäßen Lösung der Dimensionierung der Kolben-Zylinder-Einheit keine Grenzen durch die Bauhöhe der Spannbacken gesetzt sind, da hierbei die Kolben-Zylinder-Einheit bevorzugt in einem die Spannbacken aufnehmenden Fundament untergebracht ist.

Mit einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine weitere über die stufenlose Einstellbarkeit der Spannweite hinausgehende Anpassung der Spannvorrichtung an die zu spannenden Werkstücke möglich. Hierzu ist vorgesehen, daß ein jeweiliger Spannbacken einen mit einer Backenwechselvorrichtung ausgestatteten Grundbacken umfaßt, an welchem ein zur Anlage an einem zu spannenden Werkstück bestimmter Aufsatzbacken mittels der Backenwechselvorrichtung fixierbar ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Spannvorrichtung sind in der nachfolgenden näheren Erläuterung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten, ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen dargelegt.

Von diesen zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Spannvorrichtung,

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht der Spannvorrichtung,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 1.

Wie in Fig. 1 erkennbar, umfaßt die Spannvorrichtung einen aus einem Grundbacken 1' und einem Aufsatzbacken 1'' zusammengesetzten ortsfesten Spannbacken 1 und einen aus einem Grundbacken 2' und einem Aufsatzbacken 2'' zusammengesetzten verschieblichen Spannbacken 2. Die beiden Grundbacken 1' und 2' werden von einem Fundament 3 getragen, das in Form eines nach oben offenen Gehäuses ausgebildet ist. Der Grundbacken 2' des verschieblichen Spannbackens 2 ist in Form eines Schlittens mit einem den Aufsatzbacken 2'' tragenden Fortsatz ausgebildet. Der Schlitten ist mittels entsprechender im oberen Bereich des Fundamentes 3 ausgebildeter Führungsflächen derart geführt, daß er lediglich einen Freiheitsgrad der Längsverschiebung im Sinne einer Veränderung des Abstandes zwischen den Spannbacken 2 und 1 besitzt. Der bei dieser Längsverschiebung insgesamt zurücklegbare, in Fig. 1 mit einem Doppelpfeil angedeutete Verstellhub 4, die Wandstärken der zur Richtung des Verstellhubes 4 senkrechten Stirnwände des das Fundament 3 bildenden Gehäuses und die Längserstreckung des Schlittens sind so aufeinander abgestimmt, daß der verschiebliche Spannbacken 2 mit seinem Schlitten in jeder möglichen Stellung desselben das nach oben offene Gehäuse an dessen Oberseite abdeckt. Damit ist in vorteilhafter Weise ein Gehäuse mit einem vor einem Eindringen von insbesondere Spänen bei der Bearbeitung eines eingespannten Werkstückes geschützten Innenraum geschaffen.

Der ortsfeste Spannbacken 1 ist auf die oberen Stirnflächen von zur Richtung des Verstellhubes 4 parallelen Seitenwänden des das Fundament bildenden oben offenen Gehäuses aufgesetzt, an eine die Spannkraft aufstützende Schulter 5 des Fundamentes 3 angelegt und - wie insbesondere aus Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 1 ersichtlich - mit diesem verschraubt und verstiftet und er überdeckt das dem Fortsatz des Schlittens zur Aufnahme des Aufsatzbacken 2'' abgewandte Ende des Schlittens.

Im Innenraum des das Fundament 3 bildenden Gehäuses ist - wie in den Fig. 1 und 2 erkennbar - eine zur Richtung des Verstellhubes 4 parallele drehbar gelagerte Gewindespindel 7.4 angeordnet, die einen Gewindeabschnitt 7.4' (siehe Fig. 2) umfaßt, der mit einer Spindelmutter 6 zusammenarbeitet. Die Gewindespindel 7.4 stellt sich dar als Bestandteil einer Kolbenstange 7''' einer Kolben-Zylinder-Einheit 7 mit einem Zylinder 7', der im vorliegenden Beispiel mittels einer zur Drehachse der Gewindespindel 7.4 konzentrischen zylindrischen Ausnehmung 7.1 in der Außenseite einer der Stirnwände des Gehäuses und mittels eines die Ausnehmung 7.1 verschließenden Zylinderdeckels 7.2 gebildet ist. In die zylindrische Ausnehmung 7.1 ist ein Kolben 7'' eingepaßt. Im vorliegenden Beispiel besitzt dieser einen einstückig mit diesem ausgebildeten Kolbenschaft 7.3. Dieser ist geführt in einer zur zylindrischen Ausnehmung 7.1 konzentrischen Bohrung in der diese Ausnehmung 7.1 aufweisenden Stirnwand und bildet gemeinsam mit der mit dem Kolben 7'' verschraubten Gewindespindel 7.4 eine Kolbenstange 7''' der Kolben-Zylinder-Einheit 7 aus, so daß letztere mit der mittels der Gewindespindel 7.4 gebildeten Kolbenstange 7''' ausgestattet ist.

Die Spindelmutter 6 ist an der Unterseite des Schlittens des verschieblichen Spannbackens 2 angeordnet und mittels einer Schraubverbindung 8 mit diesem verbunden, so daß der verschiebliche Spannbacken 2 unter Drehung der Gewindespindel 7.4 mittels der Spindelmutter 6 verschiebbar ist.

Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist im vorliegenden Beispiel ein dem Kolben 7'' abgewandtes Ende der Gewindespindel 7.4 in Form eines Spindelschaftes 7.4'' ausgebildet, der drehbar in einer Lagerplatte 9 aufgenommen ist. Hierzu ist eine der den Kolben 7'' aufnehmenden Stirnwand des das Fundament 3 bildenden Gehäuses gegenüberliegende Stirnwand mit einer Durchbrechung 10 versehen, die an der Außenseite des Fundamentes 3 ein die mit dem Fundament 3 verschraubte Lagerplatte aufnehmendes Bankett ausbildet.

Auf den Spindelschaft 7.4'' ist ein gegenüber diesem drehfest angeordnetes an der Lagerplatte 9 abgestütztes Kegelrad 11 mit einer dem Innenraum des das Fundament 3 bildenden Gehäuses zugewandten Verzahnung aufgeschoben. In eine Seitenwand des Gehäuses ist eine Lagerbuchse 12 eingesetzt, die eine Antriebswelle 13 drehbar lagert. Mit der Antriebswelle 13 ist ein weiteres Kegelrad 14 fest verbunden, welches mit dem Kegelrad 11 kämmt. Damit ergibt sich ein mittels einer Kegelradpaarung gebildetes Zahnradgetriebe 15 mit einer mittels der Gewindespindel 7.4 gebildeten Abtriebswelle.

Im vorliegenden Beispiel ist die Antriebswelle 13 außerhalb des das Fundament 3 bildenden Gehäuses zugänglich. Ein das Gehäuse überragendes )Ende der Antriebswelle 13 ist mit einem Sechskantprofil versehen, so daß der verschiebliche Spannbacken 2 durch Drehung der Antriebswelle 13 mittels eines entsprechenden an diesem Sechskantprofil angesetzten Sechskantschlüssels, die damit einhergehende Drehung der Gewindespindel 7.4 und durch die seitens dieser bewirkte Verlagerung der Spindelmutter 6 entlang der Gewindespindel 7.4 auf beliebige Positionen innerhalb des Verstellhubes 4 einstellbar ist, d. h. die Spannweite der Vorrichtung ist mittels des Getriebes 15 stufenlos verstellbar.

Liegt ein einzuspannendes Werkstück mit innerhalb des Spannbereiches der Vorrichtung liegenden Spannflächen nach entsprechender Betätigung des Zahnradgetriebes 15 an dem ortsfesten Spannbacken 1 und dem verschieblichen Spannbacken 2 an, so erfolgt das eigentliche Spannen mittels der Kolben-Zylinder-Einheit 7, mittels welcher eine Spannkraft in den verschieblichen Spannbacken 2 einleitbar ist. Hierzu wird im vorliegenden Beispiel eine der Spindelmutter 6 abgewandte Kolbenfläche des Kolbens 7'' mittels eines unter einem Überdruck stehenden Fluids, bevorzugt mittels einer Hydraulikflüssigkeit, beaufschlagt, welche dem Zylinder 7' über eine Hydraulikleitung 16 zugeführt wird.

Obwohl der Verstellhub durch den konstruktiv bedingten Verfahrweg der Spindelmutter 6 festgelegt ist, läßt sich der Spannbereich der Vorrichtung in gewissen Grenzen verändern. Hierzu ist ein jeweiliger Spannbacken 1 bzw. 2 unterteilt in einen Grundbacken 1' bzw. 2' und einen zur Anlage an einem zu spannenden Werkstück bestimmten auswechselbaren Aufsatzbacken 1'' bzw. 2''. Der jeweilige Grundbacken 1' bzw. 2' ist mit einer Backenwechselvorrichtung 17 ausgestattet, mittels welcher ein jeweiliger Aufsatzbacken 1'' bzw. 2'' am jeweiligen Grundbacken 1' bzw. 2' fixierbar ist.

Eine jeweilige Backenwechselvorrichtung 17 umfaßt einen Spannbolzen 17.1, eine Federanordnung 17.2 und einen verstellbaren Anschlag 17.3. Ein jeweiliger Spannbolzen 17.1 ist in dessen Längsrichtung parallel zur Richtung des Verstellhubes 4 verschiebbar im Grundbacken 1' bzw. 2' angeordnet und überragt mit einem ersten Abschnitt des Spannbolzens 17.1 einen jeweiligen der Grundbacken 1' bzw. 2' in Richtung auf den jeweils anderen Grundbacken 2' bzw. 1'. Ein dem ersten Abschnitt des Spannbolzens 17.1 abgewandter zweiter Abschnitt desselben erstreckt sich in eine Aussparung 18 des Grundbackens 1' bzw. 2'. In einem dem ersten Abschnitt des Spannbolzens 17.1 abgewandten Endbereich des zweiten Abschnittes des Spannbolzens 17.1 ist eine Abstützung für eine Federanordnung 17.2 vorgesehen. Hierzu ist im vorliegenden Beispiel der genannte Endbereich des zweiten Abschnittes mit einem Gewinde versehen, auf welches eine Mutter aufgeschraubt ist, an die eine der Abstützung der Federanordnung 17.2 dienende Scheibe angelegt ist. Die einerseits an der genannten Scheibe und andererseits an einem Boden 18.1 der Aussparung 18 abgestützte Federanordnung 17.2 spannt den Spannbolzen 17.1 im Sinne eines Eintauchens desselben in den Grundbacken 1' bzw. 2' vor.

Der verstellbare Anschlag 17.3 ist in Form eines Exzenterbolzens ausgebildet, der quer zum Spannbolzen 17.1 angeordnet drehbar im Grundbacken 1' bzw. 2' aufgenommen ist. Ein exzentrischer Abschnitt des verstellbaren Anschlages 17.3 stützt den Spannbolzen 17.1 an dessen in die Aussparung 18 hineinragender Stirnseite ab, so daß der mittels der Federanordnung 17.2 im Sinne eines Eintauchens in die Aussparung 18 vorgespannte Spannbolzen 17.1 mittels des verstellbaren Anschlages 17.3 unter Verdrehung desselben um 180 Grad zwischen einer einer ersten Eintauchtiefe entsprechenden ersten Stellung und einer einer zweiten gegenüber der ersten Eintauchtiefe vergrößerten Eintauchtiefe entsprechenden zweiten Stellung verstellbar ist.

Der den Grundbacken 1' bzw. 2' überragende erste Abschnitt des Spannbolzens 17.1 ist mit einem Bund versehen und der Aufsatzbacken 1'' bzw. 2'' weist von dessen Unterseite ausgehende Schlitze auf, in welche der Schaft und der Bund des Spannbolzens 7.1 nach Art eines Nutensteines einschiebbar sind. Damit ist der Aufsatzbacken 1'' bzw. 2'' in der ersten Stellung des Spannbolzens 17.1 unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung mit diesem quer zur Längsrichtung des Spannbolzens 17.1 auf dessen den Grundbacken 1' bzw. 2' überragenden ersten Abschnitt aufsteckbar. Unter Verstellung des verstellbaren Anschlages 17.3 ist sodann der Aufsatzbacken 1'' bzw. 2'' an den Grundbacken 1' bzw. 2' anstellbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

ortsfester Spannbacken

1

' Grundbacken

1

'' Aufsatzbacken

2

verschieblicher Spannbacken

2

' Grundbacken

2

'' Aufsatzbacken

3

Fundament

4

Verstellhub

5

Schulter

6

Spindelmutter

7

Kolben-Zylinder-Einheit

7.1

zylindrische Ausnehmung

7.2

Zylinderdeckel

7.3

Kolbenschaft

7.4

Gewindespindel

7.4

' Gewindeabschnitt der Gewindespindel

7.4

'' Spindelschaft

7

' Zylinder

7

'' Kolben

7

''' Kolbenstange

8

Schraubverbindung

9

Lagerplatte

10

Durchbrechung

11

Kegelrad

12

Lagerbuchse

13

Antriebswelle

14

Kegelrad

15

Zahnradgetriebe

16

Hydraulikleitung

17

Backenwechselvorrichtung

17.1

Spannbolzen

17.2

Federanordnung

17.3

verstellbarer Anschlag

18

Aussparung des Grundbackens

1

' bzw.

2

'

18.1

Boden der Aussparung

18

Claims

1. Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken mit einem ortsfesten Spannbacken (1), einem entlang eines Verstellhubes (4) verschieblichen Spannbacken (2) und einer
Kolben-Zylinder-Einheit (7), mittels welcher eine Spannkraft in den verschieblichen Spannbacken (2) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolben-Zylinder-Einheit (7) mit einer mittels einer Gewindespindel (7.4) gebildeten Kolbenstange (7''') ausgestattet ist und
eine mit der Gewindespindel (7.4) zusammenarbeitende Spindelmutter (6) vorgesehen ist, mittels welcher der verschiebliche Spannbacken (2) unter Drehung der Gewindespindel (7.4) verschiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeweiliger Spannbacken (1, 2) einen mit einer Backenwechselvorrichtung (17) ausgestatteten Grundbacken (1', 2') umfaßt, an welchem ein zur Anlage an einem zu spannenden Werkstück bestimmter Aufsatzbacken (1'', 2'') mittels der Backenwechselvorrichtung (17) fixierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenwechselvorrichtung (17) einen zur Richtung des Verstellhubes (4) parallel angeordneten Spannbolzen (17.1) umfaßt, der in dessen Längsrichtung verschiebbar im Grundbacken (1', 2') aufgenommen ist,

- eine Federanordnung (17.2) vorgesehen ist, welche den Spannbolzen (17.1) im Sinne eines Eintauchens desselben in den Grundbacken (1', 2') vorspannt,
- ein verstellbarer Anschlag (17.3) vorgesehen ist, mittels welchem der Spannbolzen (17.1) zwischen einer einer ersten Eintauchtiefe entsprechenden ersten Stellung und einer einer zweiten, gegenüber der ersten Eintauchtiefe vergrößerten Eintauchtiefe entsprechenden zweiten Stellung verstellbar ist, und
- der Aufsatzbacken (1'', 2'') in der ersten Stellung des Spannbolzens (17.1) unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung mit diesem quer zur Längsrichtung des Spannbolzens (17.1) auf ein den Grundbacken (1', 2') überragendes Ende des Spannbolzens (17.1) aufsteckbar und unter Verstellung des Anschlages (17.3) in dessen zweite Stellung an den Grundbacken (1', 2') anstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zahnradgetriebe (15) mit einer mittels der Gewindespindel (7.4) gebildeten Abtriebswelle.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe (15) mittels einer Kegelradpaarung (11, 14) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (7) zur Erzeugung der Spannkraft hydraulisch betätigbar ist.