DE202019100296U1

DE202019100296U1 - Spannvorrichtung, insbesondere zum Spannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE202019100296U1
Application number: DE202019100296.4U
Authority: DE
Original assignee: ALTRATEC Automation GmbH
Current assignee: ALTRATEC Automation GmbH
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2029-01-19

Abstract

Spannvorrichtung, insbesondere zum Spannen von Werkstücken (11), Bauteilen oder Baugruppen, beispielsweise von Zylinderblöcken und dergleichen, auf einem Werkstückträger (12) mit einem Sperrbonzen (1), der gegen eine Spannfläche des Werkstücks (11) spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung manuell oder mit einem externen linearen Antrieb spannbar und lösbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere zum Spannen von Werkstücken aber auch Bauteilen und Baugruppen, beispielsweise Zylinderblocke u. Ä., auf einem Werkstückträger nach dem Oberbegriff des ersten Schutzanspruchs.
In den verschiedenen Stationen einer Fertigungsanlage, beispielsweise bei der Reinigung durch Waschen des auf dem Werkstückträgers aufgespannten Bauteils, müssen Kipp- und Schwenkbewegungen realisiert werden und es können durch die Bearbeitung Kräfte und Momente auf Werkstück und Spanner erzeugt werden.
Aus der Druckschrift DE29708566U1 ist eine manuell betätigbare Verriegelung für konventionale Spanner bekannt, die jedoch schlecht bis gar nicht automatisierbar ist. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass keine sichere Verriegelung bereits bei geringer Krafteinwirkung auf den Verriegelungshebel im Prozess gewährleistet ist.
Die Realisierung einer Kipp- bzw. Schwenkbewegung des gesamten Werkstückträgers mit aufgespannten Werkstück zur Durchführung von Reinigungsvorgängen des Werkstücks, z.B. der Außen- und Innenreinigung von Zylinderblöcken ist daher nicht realisierbar.
In der Druckschrift EP2001638B1 wird ein einfach aufgebauter Spanner mit Schraubantrieb beschrieben, der jedoch nicht vollkommen nach oben abklappbar ist und schlecht bis nicht automatisierbar bei Werkstückträgern von Fördersystemen zum Spannen von Werkstücken eingesetzt werden kann.
Aus EP3050673A1 ist ein handelsüblicher Kraftspanner mit integriertem Antrieb bekannt, der jedoch sehr komplex aufgebaut ist und im Vorrichtungsbau Anwendung findet.
Ein sehr einfach aufgebauter Spanner mit integriertem Fluidantrieb, der jedoch nicht vollständig nach oben abklappbar ist, wird in der Druckschrift EP0763400A1 beschrieben.
Eine Spannvorrichtung für einen Zylinderblock für die spanende Bearbeitung wird in DE69707106T2 beschrieben. Befindet sich der Zylinderblock einmal an seinem Platz, so werden Klammern nach vorne über Flanschkanten der Ränder des Zylinderblocks hinauspositioniert und durch Festziehen der Klammermuttern 84 betätigt.
Diese Spannvorrichtung ist für die Realisierung von Schwenkbewegungen und für ein manuelles oder automatisiertes Spannen und Lösen nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung, insbesondere zum Spannen eines Werkstücks, vorzugsweise zum Spannen eines Werkstücks auf einem Werkstückträger zu entwickeln, die eine manuelle und/oder eine automatische Betätigung gewährleistet, einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und eine zuverlässige Spannung des Werkstücks auf dem Werkstückträger auch bei Realisierung einer Kipp- bzw. Schwenkbewegung sowie bei Prozesskräften gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels anhand von zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 die Spannvorrichtung in der Seitenansicht und im Teilschnitt in der Ausgangsstellung,
2 die Spannvorrichtung in einer das Werkstück gegen den Werkstückträger spannenden Spannposition,
3 eine dreidimensionale Darstellung der Spannvorrichtung.

Die in den 1 bis 3 dargestellte Spannvorrichtung, welche in Form eines Spanners zum Schnellspannen eines Werkstücks 11 ausgebildet ist, besteht aus einem klotzartigen Grundkörper 7 aus Polyamid mit einer axialen Bohrung 7.1 für die axial bewegliche Aufnahme eines hohlen Sperrbolzens 1 und mit einem Durchbruch 7.2, der quer zur Bohrung 7.1 verläuft. Der Sperrbolzen 1 besteht bevorzugt aus Edelstahl. In einem sich axial erstreckenden Hohlraum 1.1 des hohlen Sperrbolzens 1 befindet sich ein axial verschiebbarer Spannbolzen 2 Polyamid, der sich über eine ebenfalls im Hohlraum 1.1 angeordnete Druckfeder 4 im Wirkverbund mit dem Sperrbolzen 1 befindet. Die Druckfeder 4 stützt sich zwischen einer in Richtung zum Werkstück 11 liegenden Anlagefläche 1.2 des Hohlraums 1.1 des Sperrbolzens 1 und einer nicht bezeichneten Anlagefläche des Spannbolzens 2 ab. Der Spannbolzen 2 ist über einen nicht bezeichneten Stift in einer Querbohrung 9 mit einem Spannhebel 3 verbunden, der über einen weiteren Bolzen 8 im Grundkörper 7 drehbar gelagert ist und in seiner in 1 dargestellten Ausgangsstellung von einer Schenkelfeder 5 in einer oberen Stellung gehalten wird. Die Schenkelfeder 5 stützt sich zwischen dem Spannhebel 3 und dem Grundkörper 7 ab.
Am Ende des Spannhebels 3 befindet sich ein handelsüblicher gefederter Rastbolzen 10 aus Edelstahl, der hier einen nicht bezeichneten Pilz-Griff aufweist, der beispielsweise aus Edelstahl oder Kunststoff besteht. Der Grundkörper 7 wird mittels eines Winkels 6 o.ä. auf der Grundfläche 12.1 des Werkstückträgers 12 befestigt.
In der Ausgangsstellung ( ) befindet sich der Sperrbolzen 1 in eingefahrener Stellung. Zum automatisierten Spannen des Werkstückes 11 mittels eines einfachen linear wirkenden externen pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen nicht dargestellten Antriebes, welcher sich in der entsprechenden Position fest am Gestell des Förderers an der Station befindet, an welcher das automatisierte Spannen erfolgen soll, drückt dieser Antrieb mit einer Kraft F in Richtung des Pfeiles auf den Spannbolzen 2. Dieser überträgt die Kraft über die Druckfeder 4 auf den Sperrbolzen 1. Der Sperrbolzen 1 bewegt sich in der Bohrung 7.1 in Richtung zum Werkstück 11 und über die entsprechende Aufspannfläche 11.1 des zu spannenden Werkstückes 11 soweit, bis sich die nach unten weisende schräge Fläche 1.3 des Sperrbolzens 1 und das Werkstück 11 berühren. Wenn sich der Sperrbolzen 1 nicht weiter bewegen kann, wird die Feder 4 zwischen Spannbolzen (2) und Sperrbolzen weiter zusammengedrückt. Dabei wird über die Keilwirkung der schrägen Fläche 1.3 des Sperrbolzens 1 eine vertikal nach unten gerichtete Kraft auf das Werkstück 11 ausgeübt und dieses somit fest auf seine Aufnahme auf dem Werkstückträger 12 gedrückt. Dabei werden Toleranzen des Werkstücks 11 mittels der Feder 4 ausgeglichen. Der Hebel 3 wird bei dieser Bewegung durch die gelenkige Verbindung entgegen der Federkraft der Schenkelfeder nach unten geschwenkt, bis der federnde Rastbolzen 10 an einer abgerundeten, schrägen Fläche (nicht bezeichnet) des Grundkörpers 7 eingedrückt wird und schließlich in der Endposition hinter einem Absatz des Grundkörpers 7 einrastet (2). Der nicht dargestellte externe Antrieb kann nun zurückfahren und der Spannvorgang ist beendet.
Um das Werkstück manuell, also ohne externen Antrieb zu spannen, muss der Spannhebel 3 mit dem Rastbolzen 10 einfach entgegen der Federkraft der Schenkelfeder 5 nach unten gedrückt werden, bis der Rastbolzen 10 hinter dem Absatz des Grundkörpers einrastet.
Das Entspannen erfolgt wiederum durch eine einzige Linearbewegung zum herausziehen des Pilzgriffes 10 aus seiner hinter den Absatz des Grundkörpers greifenden Position manuell oder über einen externen Antrieb. Sobald der Rastbolzen 10 nicht mehr im Eingriff mit dem Grundkörper 7 steht, wird der Spannhebel durch die Federkraft der Schenkelfeder 5 nach oben gedrückt und der Sperrbolzen 1 wieder in seine Ausgangslage gemäß 1 gebracht.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Spannen von verschiedenen Bauteilen möglich. Es besteht vorteilhafter Weise die Möglichkeit, den Spanner manuell oder mit einer einzigen externen, linearen Bewegung automatisiert zu spannen und zu entspannen.
Durch die Verwendung der Materialien Polyamid und Edelstahl ist der Einsatz auch unter Einfluss von Säuren und Laugen mit bis zu 80°C. möglich.
Die Spannvorrichtung dient Aufspannen eines Bauteils (beispielsweise eines Zylinderblocks) auf einem Werkstückträger für den Transport des Bauteils und für das Einbringen des auf dem Werkstückträger aufgespannten Zylinderblocks mittels einer Handhabungseinrichtung wie einem Roboter in eine Fertigungs-Station, z.B. eine Reinigungsanlage, in welcher die Bearbeitung bzw. Behandlung des Bauteils und damit verbunden die Aufbringung von Kräften und Momenten auf Bauteil und Spanner erfolgt.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es möglich, die Werkstücke (Bauteile, Baugruppen) für eine einfach zu automatisierende Ausführung senkrecht auf den Werkzeugträger bzw. Werkstückaufnahmen zu setzten, da die Spannvorrichtung bzw. die Spanner - hier die Sperrbolzen - vollständig aus dem Aufspannbereich entfernt werden können - hier durch lineares wegschieben.
Dabei wäre auch ein wegklappen oder wegdrehen möglich.
Dabei ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung erstmalig möglich, das Werkstück durch die Spannvorrichtung manuell wie auch mit einem externen, einfachen, linearen Antrieb (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) zu spannen und/oder zu entspannen.
Der Spanner (Sperrbolzen 1) wird nach dem Lösen mittels Energiespeicher (Feder - hier Schenkelfeder) in seine Ausgangslage gebracht. Beim Spannen werden Maßabweichungen der Werkstücke in Spannrichtung und in Bewegungsrichtung des Sperrbolzens ausgeglichen.
Die gesamte Spannvorrichtung besteht aus wärme-, säure- und laugebeständigen Werkstoffen und ist ohne die Verwendung von Schmierstoffen ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Sperrbolzen
1.1: Hohlraum
1.2: Anlagefläche
1.3: Schräge Fläche
2: Spannbolzen
3: Spannhebel
4: Druckfeder
5: Schenkelfeder
6: Winkel
7: Grundkörper
7.1: axiale Bohrung
7.2: Durchbruch
8: Bolzen
9: Querbohrung
10: Pilz-Griff
11: Werkstück
11.1: Aufspannfläche
12: Werkstückträger
12.1: Grundfläche des Werkstückträgers 12

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29708566 U1 [0003]
EP 2001638 B1 [0005]
EP 3050673 A1 [0006]
EP 0763400 A1 [0007]
DE 69707106 T2 [0008]

Claims

Spannvorrichtung, insbesondere zum Spannen von Werkstücken (11), Bauteilen oder Baugruppen, beispielsweise von Zylinderblöcken und dergleichen, auf einem Werkstückträger (12) mit einem Sperrbonzen (1), der gegen eine Spannfläche des Werkstücks (11) spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung manuell oder mit einem externen linearen Antrieb spannbar und lösbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen der Spannvorrichtung mit einem elektrischen, pneumatischen, oder hydraulischen Antrieb betätigbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung einen entgegen einer Federkraft einer Druckfeder (4) betätigbaren Spannbolzen (2) aufweist, mit dem durch manuelle oder automatisierte Betätigung der in einem Grundkörper (7) versschiebbar aufgenommenen Sperrbolzen (1) aus einer Ausgangsposition in eine das Werkstück (11) spannende Spannposition bringbar ist und das der Sperrbolzen (1) über mit dem Spannbolzen (2) in Wirkverbindung stehende Verriegelungsmittel in der Spannposition arretierbar ist und dass die Verriegelungsmittel durch manuelle oder automatisierte Betätigung lösbar sind derart, dass der Spannbolzen in seine Ausgangsposition zurückgelangt.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus wärme-, säure- und laugebeständigen Werkstoffen besteht.
Spannvorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese ohne die Verwendung von Schmierstoffen ausgeführt.