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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine modulare Spannvorrichtung mit einer
Mehrzahl von parallel zueinander ausgerichteten Spannstößeln
nach dem Oberbegriff des unabhängigen Schutzanspruchs 1.
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Eine
modulare Spannvorrichtung, bei der die an einem Werkstück
angreifende Spannfläche in eine Mehrzahl von Spannstößeln
aufgeteilt ist, die unabhängig voneinander längsverschieblich
gelagert sind, ermöglicht das Formspannen von Werkstücken
mit unterschiedlich dreidimensional geformter Oberfläche.
Dabei wird die Relativlage der Spannstößel üblicherweise
durch eine laterale Fixierkraft fixiert, die gegenüber
einem die Spannstößel umschließenden Rahmen
aufgebracht wird. Dieser Rahmen stützt dann auch die Spannkraft
ab, mit der die Spannstößel das jeweilige Werkstück
spannen. Der Rahmen mit den Spannstößeln bildet
einen Formspannbacken.
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STAND DER TECHNIK
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Eine
modulare Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
unabhängigen Schutzanspruchs 1 ist aus der
US 2,754,798 bekannt. Dort ist ein
Schraubstock offenbart, der zwei einander gegenüberliegende
Sätze von Spannstößeln aufweist, die
jeweils in einem von zwei in der Haupterstreckungsrichtung der Spannstößel
gegeneinander verfahrbaren Rahmen gelagert und in diesem durch eine
laterale Fixierkraft aneinander und an dem Rahmen fixierbar sind.
Ohne die Fixierkraft schieben auf einem hinteren Abschnitt der Spannstößel
mit verringertem Durchmesser angeordnete Druckfedern die Standstößel
gegenüber einer Trägerplatte vor, an deren Rückseite
die Spannstößel durch Sprengringe gesichert sind,
die in Ringnuten an ihren freien hinteren Enden eingreifen. Gegen
die elastische Kraft dieser Druckfedern sind die einzelnen Spannstößel
eindrückbar, wenn sie sich an die Oberfläche des
jeweiligen Werkstücks anlehnen und formen dieses dabei
negativ ab. Die Spannstößel gemäß der
US 2,754,708 sind insgesamt
einstückig ausgebildet. Die Trägerplatte für
jeweils einen Satz der Spannstößel ist von oben
in den jeweiligen, U-förmigen Rahmen eingesetzt und dort
mit Abstand zu einer Rückwand gelagert. Der Rahmen weist
eine mit seinen seitlichen Wänden und der Rückwand
verschraubte Deckelplatte auf. Parallel zu einer der Seitenwände
des Rahmens ist eine Fixierplatte vorgesehen, die mit einer Schraube
gegen die Spannstößel hin beaufschlagbar ist,
um sie aneinander und gegenüber dem Rahmen zu fixieren.
Die einzelnen Spannstößel weisen gemäß in
ihrem vorderen Bereich einen sechseckigen Querschnitt auf. In ihrem hinteren
Abschnitt, auf dem die jeweilige Druckfeder geführt ist,
sind sie vonkreisrundem Querschnitt.
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Aus
der
DE 198 02 320
C1 ist eine Spannvorrichtung für Werkstücke
bekannt, bei der die Spannstößel auch in ihrem
vorderen Bereich mit dem größeren Durchmesser,
in dem sie innerhalb des Rahmens gespannt werden, einen runden Querschnitt
aufweisen. Bei dichtester Packung der Spannstößel
in dem Rahmen ergibt sich dann eine günstigere Verteilung
der lateralen Fixierkraft als bei sechseckigen Spannstößeln.
Die aus der
DE 198
02 320 C2 bekannten Spannstößel sind
nicht einteilig, sondern bestehen aus einem an der Spitze abgerundetem
Zylinderstift, in den von hinten ein Innengewinde eingebracht ist,
in welches eine Schraube eingeschraubt ist. Der Kopf der Schraube
bildet das Sicherungselement aus, mit dem der jeweilige Spannstößel
an einer Trägerplatte gesichert ist, an der er über eine
Druckfeder, die vorne auf der Schraube geführt ist, elastisch
abgestützt ist. Die Trägerplatte dieser bekannten
Haltevorrichtung ist an dem die Spannstößel lateral
umschließenden Rahmen fixiert. Dabei können die
hinteren Enden der Spannstößel mit den dortigen
Köpfen der Schrauben als Sicherungselemente auf der Rückseite
der Trägerplatte auch durch eine Rückholplatte
hindurchtreten, mit der sie gemeinsam gegen ihre Abstützung
an der Trägerplatte zurückziehbar sind. Hierfür
kann eine hydraulische oder pneumatische Einrichtung vorgesehen
sein. Das Zurückziehen der Spannstößel
erlaubt es, ein Werkstück freizugeben und zu wechseln,
ohne den gesamten Formspannbacken zu verfahren.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine modulare Spannvorrichtung
aufzuzeigen, die bei kostengünstiger Herstellung eine hohe
Funktionalität und eine hohe Einsatzsicherheit aufweist.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen
des unabhängigen Schutzanspruchs 1 gelöst. Die
Schutzansprüche 2 bis 11 betreffen bevorzugte Ausführungsformen
der neuen Spannvorrichtung.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei
der neuen Spannvorrichtung sind die einzelnen Spannstößel
nicht über eine Schraubverbindung oder einen lösbaren
Sprengring an der Trägerplatte gesichert, sondern indem
jedes Sicherungselement für jeden Spannstößel
plastisch in die Ringnut an dem hinteren Ende des Spannstößels
eingeformt ist. Bei geeigneter Auswahl der Metalllegierung des Sicherungselements
wird durch dieses Einformen, das zwangsläufig zu einer
Verformungshärtung der Metalllegierung führt,
eine dauerhafte und belastbare Verbindung des Sicherungselements
mit dem jeweiligen Spannstößel herbeigeführt,
ohne dass es hierfür eines größeren Aufwands
bedarf. Dabei ist nicht nur auf den Aufwand des Anbringens des Sicherungselements
an dem jeweiligen Spannstößel abzustellen, sondern
auch auf den Aufwand für die Vorbereitung des Spannstößels
und des Verbindungselements. Dabei kommt es bei allen Schritten,
einschließlich der Anbringung des Verbindungselements an
den hinteren Enden der Spannstößel insbesondere
auf eine einfache Automatisierbarkeit an, die bei der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung im Gegensatz zum Stand der Technik vollständig
gegeben ist.
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Wenn
jeder Spannstößel an seinem hinteren Ende vor
der Ringnut einen nach hinten gewandten Radialbund aufweist, an
dem das Sicherungselement anliegt, kann es dort bereits anliegen
und so gegenüber der Radialnut ausgerichtet werden, bevor
es durch eine radial nach innen wirkende Kraft in die Ringnut eingeformt
wird.
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Jeder
Spannstößel der neuen Spannvorrichtung ist vorzugsweise
von einem vorderen Bereich mit vollem Durchmesser bis zu der Ringnut
in dem hinteren Abschnitt einstückig ausgebildet. Er kann
so nicht in seine einzelnen Bestandteile auseinanderfallen. Er muss
auch nicht aus einzelnen Bestandteilen zusammengesetzt werden. Dabei
kann das Material der Spannstößel in Anpassung
an das jeweils zu spannende Werkstück durchaus unterschiedlich sein.
Es kann sich um verschiedenste Metalle und Metalllegierungen sowie
auch um verschiedene Kunststoffe, insbesondere auch faserverstärkte Kunststoffe
und dgl. handeln. Auch bei Spannstößeln aus Kunststoffen
wird bei der neuen Spannvorrichtung eine metallische Verliersicherung
in die hintere Ringnut eingeformt.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn jeder Spannstößel der neuen
Spannvorrichtung im Bereich seiner einstückigen Ausbildung
ausschließlich kreisrunde Querschnitte aufweist. Dies weist
nicht nur Vorteile bei der Verteilung einer lateralen Fixierkraft auf
die Spannstößel auf. Sondern die kreisrunden Spannstößel
können auch leicht durch Drehen auf einem Drehautomat oder
durch Rollformverfahren unter Kaltumformung (soweit ihr Material
metallisch ist) hergestellt werden.
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Bei
der neuen Spannvorrichtung können auf einfache Weise mehrere
austauschbare Trägerplatten vorgesehen werden, die mit
unterschiedlichen Spannstößeln bestückt
sind, um die Spannvorrichtung auf unterschiedliche Werkstücke
optimal abzustimmen. Dabei geht es einerseits darum, die Spannstößel
in Abstimmung auf das jeweilige Werkstück aus unterschiedlichen
Materialen auszubilden. Zum anderen können die Spannstößel
für diese Anpassung an unterschiedliche Werkstücke
auch unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Die unterschiedlichen
Abmessungen können nicht nur unterschiedliche Mengen sondern
auch unterschiedliche Durchmesser sein, wobei dann ggf. eine andere
Anzahl von Spannstößeln an der jeweiligen Trägerplatte gelagert
ist, um den die Spannstößel umschließenden
Rahmen immer sinnvoll auszufüllen.
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Die
Trägerplatte ist vorzugsweise im hinteren Bereich des die
Spannstößel umschließenden Rahmens, gegenüber
dem eine laterale Fixierkraft auf die Spannstößel
aufbringbar ist, derart lösbar gelagert, dass die Spannstößel
mit der Trägerplatte nach hinten aus dem Rahmen entnehmbar
sind. Es versteht sich, dass diese Entnehmbarkeit nur dann gegeben ist,
wenn die laterale Fixierkraft nicht wirkt.
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Die
Trägerplatte kann dadurch an dem Rahmen gelagert sein,
dass eine Abdeckhaube für die gegenüber der Trägerplatte
eindrückbaren hinteren Enden der Spannstößel
hinten auf den Rahmen aufgeschraubt ist. Die Abdeckhaube erfüllt
damit eine Doppelfunktion, in dem sie zum einen die Spannstößel
nach hinten abschirmt und zum anderen als Sicherungselement für
die Trägerplatte dient.
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Bei
der neuen Spannvorrichtung kann die Trägerplatte in Längsrichtung
der Spannstößel verfahrbar an dem Rahmen gelagert
sein. Damit kann, ohne dass hierfür ein zusätzliches
Element neben der Trägerplatte vorgesehen ist, die Gesamtheit
der Spannstößel zurückgezogen werden,
um beispielsweise ein zuvor gespanntes Werkstück freizugeben, ohne
dafür den Rahmen verfahren zu müssen. Dabei kann
die Trägerplatte mit einem Betätigungselement von
Hand in Längsrichtung der Spannstößel
verfahrbar sein. Hierzu kann aber auch ein Aktuator vorgesehen sein.
Bei diesem kann es sich um einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder
aber auch um ein motorisches Stellglied handeln.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ
oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend
von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere
den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer
Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu
entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche
ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen
der Schutzansprüche möglich und wird hiermit angeregt.
Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen
dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese
Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche
kombiniert werden. Ebenso können in den Schutzansprüchen
aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert und beschrieben. Dabei zeigt
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1 einen
Rahmen mit einer darin angeordneten Mehrzahl von Spannstößeln,
die an einer Trägerplatte gesichert sind.
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2 die
aus dem Rahmen herausgezogenen Spannstößel und
einen weiteren Satz von Spannstößeln, der alternativ
in den Rahmen einbringbar ist.
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3 die
Lagerung und Abstützung eines einzelnen Spannstößels
an der Trägerplatte; und
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4 zeigt
ein vergrößertes Detail von 3,
das dort durch einen mit IV markierten Kreis hervorgehoben ist.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die
in den 1 und 2 anhand ihrer wesentlichen
Bestandteile dargestellte Spannvorrichtung 1 weist eine
Mehrzahl von Spannstößeln 2 auf, die
an einer Trägerplatte 3 gelagert und an der Trägerplatte 3 einzeln über
jeweils eine Druckfeder 4 abgestützt sind. Die
Trägerplatte 3 wiederum ist an einem Rahmen 4 in
einer Ringnut 5 gelagert, die bei der vollständigen
Spannvorrichtung 1 durch eine hier nicht dargestellte Abdeckhaube
nach hinten, d. h. in den 1 und 2 nach
oben begrenzt ist. In den 1 und 2 sind
jedoch Gewindebohrungen 13 für die Befestigung
der Abdeckhaube an dem Rahmen 4 zu erkennen. Der Rahmen 4 umschließt
die Spannstößel 2 in deren vorderen Bereich 6,
wo sie ihren maximalen Durchmesser aufweisen und linienförmig
aneinander und an dem Rahmen 4 anliegen. Durch eine laterale
Fixierkraft, die auf die Spannstößel 2 gegenüber
dem Rahmen 4 aufgebracht wird, werden die Spannstößel 2 aneinander
und gegenüber dem Rahmen 4 fixiert. Dabei können
sie unterschiedlich weit gegenüber der Trägerplatte 3 gegen die
Kraft der Druckfedern 4 eingedrückt sein, um eine Oberfläche
eines zu spannenden Werkstücks abzuformen. In 2 ist
angedeutet, dass ein Satz von Spannstößeln 2,
der dauerhaft mit einer Trägerplatte 3 verbunden
ist, leicht gegen einen anderen Satz von Spannstößeln 2',
der mit einer Trägerplatte 3' verbunden ist, ausgetauscht
werden kann, indem die Trägerplatte 3 mit den
Spannstößeln 2 aus dem Rahmen 4 entnommen
und durch die Trägerplatte 3' mit den Spannstößeln 2' ersetzt
wird. Beispielsweise können die Spannstößel 2 aus
Stahl und die Spannstößel 2' aus Kunststoff
ausgebildet sein, um die Spannvorrichtung 1 an unterschiedliche
Werkstückoberflächen anzupassen.
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Die
einzelnen Spannstößel 2 sind in einer
in den 3 und 4 skizzierten Weise an der Trägerplatte 3 gesichert.
Die Trägerplatte 3 weist für jeden Spannstößel 2 eine
Durchbrechung 7 beispielsweise in Form einer Bohrung auf.
Durch die jeweilige Durchbrechung 7 tritt ein hinterer
Abschnitt 8 des jeweiligen Spannstößels 2 hindurch,
der einen gegenüber dem vorderen Bereich 6 des
Spannstößels 2 reduzierten Durchmesser
aufweist, aber ebenfalls von kreisrundem Querschnitt ist. am hinteren
Ende 9 des Spannstößels 2 ist
eine Ringnut 10 vorgesehen, in die ein metallisches Sicherungselement 11 unter Kaltverformung
und entsprechender Verhärtung eingeformt ist. Das Sicherungselement 11 liegt
auch schon vor seiner Einformung in die Ringnut 10 an einem
Radialbund 13 des Spannstößels 2 an
und wird dadurch für das Einformen in die Ringnut 10 korrekt ausgerichtet.
Das Sicherungselement 11 weist einen Außendurchmesser
auf, der deutlich größer als der Innendurchmesser
der zugehörigen Durchbrechung 7 ist. Hierdurch
wird eine dauerhafte, hoch belastbare Verbindung des Sicherungselements 11 mit
dem jeweiligen Spannstößel 2 geschaffen,
unabhängig davon, ob dieser aus Metall oder Kunststoff
ausgebildet ist. Die 3 und 4 lassen
auch erkennen, wie über die jeweilige Druckfeder 4 jeder
Stößel 2 elastisch an der Trägerplatte 3 abgestützt
ist und gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 4 gegenüber
der Trägerplatte 3 eingedrückt werden
kann, soweit die Spannstößel 2 nicht
durch die laterale Fixierkraft an dem Rahmen fixiert sind, an dem
auch die Trägerplatte 3 gelagert ist.
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- 1
- Spannvorrichtung
- 2
- Spannstößel
- 3
- Trägerplatte
- 4
- Rahmen
- 5
- Ringnut
- 6
- vorderer
Bereich
- 7
- Durchbrechung
- 8
- hinterer
Abschnitt
- 9
- hinteres
Ende
- 10
- Ringnut
- 11
- Sicherungselement
- 12
- Gewindebohrung
- 13
- Radialbund
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2754798 [0003]
- - US 2754708 [0003]
- - DE 19802320 C1 [0004]
- - DE 19802320 C2 [0004]