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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Eine
Spannvorrichtung der eingangs genannten Art ist nach der
DE 297 00 886 U1 bekannt. Diese
besteht aus einem pneumatischen Antrieb zur Betätigung
einer axialbeweglichen, eine Auflagefläche durchgreifenden
Stellstange, die antriebsabgewandt mit mindestens einem Spannelement
zusammenwirkt, das zum Fixieren eines auf der Auflagefläche
aufliegenden, eine Eingriffsöffnung für das Spannelement
aufweisenden Bauteils stellachsenbezüglich radialbeweglich
ausgebildet ist. Eine solche Spannvorrichtung ist in der Fachwelt
auch als sogenannter Zentrierspanner bekannt, und zwar deswegen,
weil ihre/seine Kernaufgabe darin besteht, ein auf der Auflagefläche
aufliegendes Bauteil in einer exakten Position zu halten und insbesondere
gegen seitliches (also parallel zur Auflagefläche) Verrutschen
zu sichern. Dies erfolgt dadurch, dass die Spannelemente gegen den
Rand der Eingriffsöffnung gedrückt werden, wobei
die Krafteinleitung mit Hilfe einer doppelten Keilverbindung zwischen
dem Spannelement und der Stellstange bewirkt wird. Diese doppelte
Keilverbindung oder auch Konusverbindung hat dabei ferner zur Folge,
dass eine Axialbewegung der Stellstange in einem bestimmten Verhältnis
in eine rein radiale Bewegung (bezogen auf die Stellstangenachse)
der Spannelemente umgesetzt wird, wobei diese hierzu wiederum in
entsprechenden Ausnehmungen (radial-) verschieblich geführt
sind.
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Zwar
orientiert an einem bestimmten Anwendungsfall (der weiter unten
noch genauer erläutert wird), technisch aber auch anderweitig
relevant, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Spannvorrichtung
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass diese nicht
nur als Zentrier-, sondern insbesondere auch als Niederhaltevorrichtung einsetzbar
ist, was mit der Lösung nach der
DE 297 00 886 U1 zwar auch
möglich ist (siehe insbesondere
1), dort
aber eine hohen technischen Aufwand nach sich zieht. Mit anderen
Worten ausgedrückt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine technisch möglichst unkomplizierte Niederhaltevorrichtung
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe ist mit einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art
durch die im Kennzeichen des Schutzanspruchs 1 aufgeführten
Merkmale gelöst.
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Nach
der Erfindung ist also vorgesehen, dass das Spannelement bezogen
auf die Stellstange schwenkbar gelagert ist, wobei ein maximaler Schwenkbereich
eines auflageflächenfernen Spannelementteils größer
als der eines auflageflächennahen Spannelementteils ist.
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Mit
anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß mindestens
ein schwenkbares und nicht mehr verschiebliches Spannelement vorgesehen,
und zwar ein solches, das kinematisch derart gelagert ist, dass
ein auf der Auflagefläche aufliegendes Bauteil beim Anspannen
der Stellstange auf die Auflagefläche gepresst wird. Das
Spannelement ist somit mindestens mit einem spannwirksamen Teil (auflagenflächenferner
Spannelementteil) zur Auflagefläche hin konvergierend von
der Stellstange abschwenkbar ausgebildet. Die Verspannung erfolgt also
nicht mehr durch eine bezogen auf die Achse der Stellstange rein
radiale Bewegung, sondern dadurch, dass das Spannelement (das zum
Beispiel aus einer Reihe kranzförmig zueinander, an einer kreisförmigen
Schwenkachse angeordneter und mit der Stellstange wirkverbundener
Kippelemente bestehen kann) während der Spannbewegung eine
Kippung erfährt, die mit zunehmenden Abstand vom Antrieb
größer wird. Die Maßgabe "schwenkbar"
gilt dabei auch für Spannelemente aus elastischem Material,
wie sie weiter unten noch beschrieben werden, wobei "schwenkbar"
dann zum Ausdruck bringt, dass das Material in einem bestimmten
Bereich (typischerweise am antriebsseitigen Ende des auflageflächennahen
Spannelementteils) abgeknickt wird, d. h. die Knickstelle bildet
in diesem Fall gewissermaßen die "Schwenkachse".
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Andere
vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Schutzansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Spannvorrichtung einschließlich
ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der
abhängigen Schutzansprüche wird nachfolgend anhand
der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigt jeweils im Schnitt
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1 die
Spannvorrichtung in geöffneter Stellung ohne Bauteil; und
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2 die
Spannvorrichtung gemäß 1 in Spannstellung
mit Bauteil.
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Die
in den 1 und 2 in verschiedenen Spannstellungen
dargestellte Spannvorrichtung besteht aus einem Antrieb 1 zur
Betätigung einer axialbeweglichen, eine Auflagefläche 2 durchgreifenden Stellstange 3,
die antriebsabgewandt mit mindestens einem Spannelement 4 zusammenwirkt,
das zum Fixieren eines auf der Auflagefläche 2 aufliegenden, eine
Eingriffsöffnung für das Spannelement 4 aufweisenden
Bauteils stellachsenbezüglich radialbeweglich ausgebildet
ist.
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Die
dargestellte Spannvorrichtung ist, wie auch die eingangs erwähnte
DE 297 00 886 U1 mit einem
pneumatischen Antrieb
1 versehen, d. h. die Stellstange
3 ist
mit einem in einem Druckzylinder
9 des Gehäuses
6 unter
Druckbeaufschlagung verschieblich gelagerten Kolben
10 versehen.
Wie auch bei sonstigen Spannvorrichtungen kann aber genauso gut
ein hydraulisch Antrieb vorgesehen sein, wobei der Druckzylinder
9 bzw.
der Raum
12 in beiden Fällen mindestens einen
Anschluss
13 zur Zu- und Abführung eines Druckmediums
(Luft, Hydrauliköl oder dergleichen) aufweist.
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Ebenso
kommt aber auch ein elektrischer Antrieb in Betracht, also beispielsweise
ein Antrieb mit einem Elektromotor zur Axialverstellung der Stellstange 3 oder
eine Lösung, bei der die Stellstange 3 per Elektromagnet
bewegt wird.
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Ferner
kommt auch eine Ausführungsform in Betracht (nicht dargestellt)
bei der der Antrieb 1 mehrere Stellstangen 3 gleichzeitig
betätigt, d. h., dass zum Beispiel an einem Pneumatikzylinder
eine mit mehreren Stellstangen 3 wirkverbundene Verteilermechanik
angeordnet ist, wobei dann eine Stellbewegung des Pneumatikzylinders
gleichzeitig alle Stellstange 3 und damit letztlich alle
Spannelemente 4 betätigt.
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Bezüglich
des zu fixierenden Bauteils, das, wie gesagt, eine entsprechende
Eingriffs- bzw. Durchgriffsöffnung aufweist, bestehen an
sich keine Einschränkungen. Bezüglich des dargestellten
Ausführungsbeispiels ist allerdings vorgesehen, dass es sich
bei dem Bauteil um eine sogenannte Bürsten- bzw.
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Weichkunststoffplatte
handelt, die selbst wiederum die Auflagefläche für
zu bearbeitende Blechteile bildet. Solche "Zwischenplatten" haben
sich nämlich insbesondere zum Schutz von zu bearbeitenden
Blechen, aber auch zur Geräuschminimierung als vorteilhaft
erwiesen und werden als solche entsprechend eingesetzt. Bisher werden
diese Platten aber an der Bearbeitungsmaschinen festgeschraubt,
was einen entsprechend hohen Zeitaufwand für die Umrüstung
bedeutet, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass besagte
Platten relativ schnell verschleißen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung ist, wie sich aus nachfolgenden Erläuterungen
ergibt, ein deutlich schnellerer Wechsel der Platten möglich.
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Wesentlich
für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung ist nun, dass das Spannelement 4 bezogen
auf die Stellstange 3 schwenkbar gelagert ist, wobei ein
maximaler Schwenkbereich eines auflageflächenfernen Spannelementteils 4.1 größer
als der eines auflageflächennahen Spannelementteils 4.2 ist.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich, ist das Spannelementteil 4.1 in
Spannstellung bezogen auf die Achse der Stellstange 3 radial
deutlich weiter nach aussen gekippt als der Spannelementteil 4.2, der
seinerseits wiederum näher an der Auflagefläche 2 positioniert
ist als der Spannelementteil 4.1. Die neuartige Funktion
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht
also darin, dass Spannelement 4 nicht mehr nur radial nach
außen zu bewegen, sondern gleichzeitig für eine
Kippung (Knickung) desselben zu sorgen, die wiederum zu einem Niederhalten des
aufgelegten Bauteils (nur in 2 dargestellt) sorgt.
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Prinzipiell
kommt eine Vielzahl von technischen Möglichkeiten in Betracht,
diese Schwenkbewegung des Spannelements 4 zu bewirken.
Besonders bevorzugt ist, wie in den Figuren dargestellt, zwischen
der Stellstange 3 und dem Spannelement 4 eine
Keilverbindung vorgesehen, wobei hierzu, wiederum besonders bevorzugt,
die Stellstange 3 an ihrem antriebsabgewandten Ende konisch
ausgebildet ist und mit zunehmenden Abstand vom Antrieb 1 durchmesserbreiter
wird.
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Alternativ
(nicht dargestellt, weil ohne Weiteres vorstellbar) kann aber auch
das Spannelement 4 bei zylindrisch ausgebildeter Stellstange 3 konisch ausgebildet
sein (in diesem Fall wird die Durchgriffsöffnung am Spannelement 4 für
die Stellstange 3 mit zunehmendem Abstand vom Antrieb 1 durchmesserkleiner).
Auch in diesem Fall führt eine Axialbewegung der Stellstange
zu einer Schwenkbewegung des Spannelements.
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In
beiden Fällen ist dabei das Spannelement 4 mindestens
teilweise hohlzylindrisch ausgebildet, damit es von der Stellstange 3 durchgriffen
werden kann.
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Um
das Eindringen von Schmutz in den Stellmechanismus wirksam zu verhindern,
ist ferner besonders bevorzugt, wie dargestellt, vorgesehen, dass
das vorzugsweise einstückige Spannelement 4 aus
einem elastischen Material wie Kunststoff oder Gummi gebildet ist.
Ferner ist das auflagenflächenferne Spannelementteil 4.1 als
von der Stellstange 3 durchgriffener Torus ausgebildet,
der sich in Spannstellung an das Bauteil einerseits und an den Konus
der Stellstange 3 andererseits dicht anlegt. Außerdem
ist das auflagenflächennahe Spannelementteil 4.2 als
von der Stellstange 3 durchgriffener dünnwandiger,
vorzugsweise einstückig mit dem Torus verbundener Hohlzylinder
gebildet, wobei vorzugsweise in jeder Stellung der Stellstange 3 zwischen
dieser und dem Hohlzylinder ein ringförmiger Freiraum 5 verbleibt.
Dieser verbessert die Elastizität des Spannelements 4 und
reduziert die Reibung zwischen der Stellstange 3 und dem
Spannelement 4.
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Ferner
ist vorgesehen, das Spannelement 4 mit einem Gehäuse 6 des
Antriebs 1 verbunden ist, wobei das Gehäuse 6 des
Antriebs 1 eine Öffnung 7 aufweist, durch
die das Spannelement 4 hindurchgesteckt ist, wobei vorzugsweise
zur Durchsteckbegrenzung am Spannelement 4 ein überstehender Rand 8 vorgesehen
ist. Diese konkrete Ausführungsform lässt sich
besonders einfach montieren, und das bei gleichzeitig sehr gut abgedichtetem
Gehäuse, was auch darauf zurückzuführen
ist, dass mindestens das auflagenflächenferne Spannelementteil 4.1 in
jeder Stellung der Stellstange 3 mit dieser in Berührungskontakt
steht.
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Insgesamt
betrachtet, besteht das bevorzugte Spannelement 4 somit
aus dem torusartigen, auflageflächenfernen Spannelementteil 4.1,
dem sich stofflich direkt anschließenden, hohlzylindrischen Spannelementteil 4.2 und
einem von innen durch eine Gehäuseöffnung gesteckten,
mit dem Spannelementteil 4.2 direkt verbundenen Befestigungsbereich,
dessen in die Gehäuseöffnung passender Außendurchmesser
einerseits größer als der entspannte Torusdurchmesser,
andererseits aber kleiner als der gespannte Torusdurchmesser ist.
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Wie
schon erwähnt, ist bei einem pneumatischen oder hydraulischen
Antrieb 1 am antriebsseitigen Ende der Stellstange 3 ein
in einem Druckzylinder 9 geführter Kolben 10 angeordnet.
Zur Energieeinsparung bei der Betätigung bzw. Verwendung
als Niederhaltevorrichtung ist in diesem Zusammenhang besonders
bevorzugt vorgesehen, dass die Stellstange 3 mit einem
die Stellstange 3 in eine vordefinierte Endposition bewegenden
Fe derelement 11 verbunden ist. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich,
ist das Federelement 11 bevorzugt als Schrauben(druck)feder
ausgebildet. Dabei stützt sich das die Stellstange 3 umschließende
Federelement 11 einerseits am Gehäuse 6 des
Antriebs 1 und andererseits am Kolben 10 ab, wobei
das Federelement 11 ferner zwischen dem Spannelement 4 und
dem Kolben 10 angeordnet und ein mit Druckmedium beaufschlagter
Raum 12 auf der anderen Seite des Kolbens 10 vorgesehen
ist. Diese Konstruktion lässt sich besonders einfach montieren
und hat ferner den großen Vorteil, dass der Kontaktbereich
zwischen Stellstange 3 und Spannelement 4 nicht
druckmediumsdicht sein muss, da das Druckmedium überhaupt nicht
in diesen Bereich gelangt.
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- 1
- Antrieb
- 2
- Auflagefläche
- 3
- Stellstange
- 4
- Spannelement
- 4.1
- Spannelementteil
- 4.2
- Spannelementteil
- 5
- Freiraum
- 6
- Gehäuse
- 7
- Öffnung
- 8
- Rand
- 9
- Druckzylinder
- 10
- Kolben
- 11
- Federelement
- 12
- Raum
- 13
- Anschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 29700886
U1 [0002, 0003, 0013]