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Stand der Technik
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Gegenstand des Gebrauchsmusters ist eine Spannzange zum Spannen von Werkstücken an Werkzeugmaschinen, insbesondere CNC-Bearbeitungszentren oder Fräsmaschinen.
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Aus der Patentbeschreibung
US 6,435,496 B1 ist eine Kipphebel-Spannzange zum Spannen eines Werkstücks an einer Montageplatte bekannt, wobei die Spannzange eine vertikale gebogene Kante aufweist, die an einem vertikalen Kontaktpunkt und einem horizontalen Kontaktpunkt drehbar an der Stütze anliegt. Darüber hinaus verfügt diese Spannzange über eine Anziehungskante für das Werkstück, die sich in einer Konfiguration befindet, die der oben erwähnten vertikalen gebogenen Kante gegenüberliegt. Die genannte Kipphebel-Spannzange weist zwischen der genannten, vertikalen gebogenen Kante und der genannten, das Werkstück anziehenden Kante auch ein Durchgangsloch auf, wobei das Durchgangsloch so dimensioniert ist, dass es einen gewindelosen Durchgang des Schafts der Hubspindel ermöglicht und den Durchgang des Spindelkopfs der Hubspindel begrenzt, wobei sich das Durchgangsloch außerdem in der Achsenrichtung von der genannten, vertikalen gebogenen Kante zur genannten, das Werkstück anziehenden Kante erstreckt. Durch das Einführen der Hubspindel durch das vorgenannte Durchgangsloch in der Kipphebel-Spannzange und deren Anziehen gegen die Montageplatte treibt der Kipphebel die anziehende Kante in das Werkstück hinein. Die genannte Spannzange wird mit einer Hubspindel direkt an der Montageplatte des CNC-Bearbeitungszentrums oder der Fräsmaschine befestigt. Diese Spannzange kann auch in einer modularen Aufnahme montiert werden, die wiederum auf der Montageplatte eines CNC-Bearbeitungszentrums oder einer Fräsmaschine fixiert werden kann. Die in dem Patent
US 6,435,496 B1 vorgestellte Lösung erfordert die Herstellung einer speziellen Montageplatte, auf der nur ein Werkstück mit bestimmten Abmessungen bearbeitet werden kann.
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Bekannt ist auch ein modulares Werkstückspannsystem (http://www.gerardispa.com/products/workholding/multiflex-vises/), bei dem auf einer Montageschiene mit einer T-förmigen Längsaussparung Halteelemente mit T-förmigen Verriegelungselementen montiert werden, wobei mindestens eines der Halteelemente ein Schraubstock ist, der dazu ausgestaltet ist, das Werkstück gegen das Verriegelungselement zu drücken. Dieses System ermöglicht es, die Kapazität des Spanntisches und so die Leistungsfähigkeit zu steigern. Dieses System ist darauf ausgelegt, mehrere Werkstücke gleichzeitig auf dem Spanntisch zu spannen und so die Umrüstzeiten zu reduzieren. In Systemen dieser Art können Werkstücke, die deutlich höher als 3 mm sind, stabil und dauerhaft gespannt werden.
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Aus dem Patent
EP 3 003 641 B1 ist eine Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks bekannt, die ein Rahmenteil, das an einer Basis befestigt werden kann, eine an dem Rahmenteil befestigte Spannzange mit einem ersten und einem zweiten Backenelement auf gegenüberliegenden Seiten und einem dazwischen befestigten Keilelement sowie einen Spannanschlag umfasst. Das Werkstück wird zwischen dem ersten Backenelement der Spannzange und dem Spannanschlag eingespannt. Zwischen dem zweiten Backenelement der Spannzange und dem Spannanschlag, die funktionell miteinander verbunden sind, befindet sich eine Anordnung zur Bewegung des Spannanschlags mittels der Spannzange.
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Aus dem Patent
DE 10 2020 101 064 B3 ist dagegen eine Werkstückspannvorrichtung bekannt, die einen ersten Basiskörper und einen zweiten Basiskörper umfasst. Die Kontaktfläche befindet sich an jedem Basiskörper auf der dem jeweiligen zweiten Basiskörper zugewandten Stirnseite, wobei der Abstand der Basiskörper (x) voneinander in der Spannrichtung (R) zwischen den Kontaktflächen definiert ist. Der erste Befestigungskörper ist auf dem ersten Basiskörper in Spannrichtung (R) verschiebbar gelagert, der zweite Befestigungskörper ist auf dem zweiten Basiskörper in Spannrichtung (R) verschiebbar gelagert. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Gewindeschaft, der sich in der Spannrichtung (R) erstreckt und einen ersten Gewindeabschnitt aufweist, der in ein Gegengewinde im ersten Spannkörper eingreift, und einen zweiten Gewindeabschnitt, der in ein Gegengewinde im zweiten Spannkörper eingreift, wobei der Gewindeschaft einen Zentrierkörper aufweist, der zwischen dem ersten Gewindeabschnitt und dem zweiten Gewindeabschnitt angeordnet ist und an einander zugewandten Kontaktflächen anliegt. Diese Lösung ermöglicht eine stufenlose Einstellung des Abstands zwischen den Spannkörpern.
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Aufgabe des Gebrauchsmusters ist es, eine Spannzange zum Einspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen zu entwickeln, die es ermöglicht, Werkstücke unterschiedlicher Größe und Form einfach auf dem Spanntisch einzuspannen, wobei die Werkstückshöhe nur 3 mm beträgt und gleichzeitig eine Bündelung, d.h. eine gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Werkstücke, ohne den Bau spezieller Vorrichtungen möglich ist.
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Das Gebrauchsmuster bezieht sich auf eine Spannzange für Werkstücke, die einen Körper mit einer Aussparung und eine Stützelement zur Abstützung des Werkstücks umfasst. In der Aussparung sitzt drehbar ein Niederdruckelement mit einer Niederdruckkante seitens des Stützelementes; außerdem befindet sich in der Aussparung zwischen dem Körper und dem Niederdruckelement am Stützelement ein Federelement. Das Niederdruckelement weist eine Durchgangsbohrung auf, in die eine in den Körper eingeschraubte Niederdruckschraube eingesetzt ist, wobei die Abmessungen der Durchgangsbohrung die freie Beweglichkeit des Schaftes der Niederdruckschraube ermöglichen, während der Kopf der Niederdruckschraube nicht durch die Bohrung hindurchtreten kann. Außerdem umfasst der Körper ein T-Stück, das durch eine Sperrschraube mit dem Körper verbunden ist und eine stufenlose Längeneinstellung des eingespannten Werkstücks ermöglicht.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters umfasst das Kipp-Niederdruckelement eine Bogenfläche, die an den Kontaktpunkten mit dem Boden der Aussparung und der Wandung der Aussparung in Drehkontakt steht. Die vorgenannte Bogenfläche befindet sich in einer Gegenanordnung zur Niederdruckkante.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist das T-Stück entlang des Körpers angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters weist der Körper an dem dem Stützelement gegenüberliegenden Ende eine Aussparung auf, die ein weiteres Werkstück abstützt, und eine Anschlagkante, die eine Anschlagkante für das Werkstück darstellt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters umfassen der Körper und/oder das Niederdruckelement einen Halter, wobei der Halter vorteilhafterweise in Form einer Reihe von Zähnen ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist eine Stabilisierungsscheibe auf die Niederdruckschraube aufgesetzt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist zwischen dem Körper und dem T-Stück eine Fixierscheibe angebracht.
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Eine andere Ausführungsform des Gebrauchsmusters umfasst ein Federelement in Form einer Welle. Vorteilhafterweise besteht das Federelement aus Silikon.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist das Federelement in einer Aussparung im Niederdruckelement angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist das T-Stück ebenfalls durch eine Niederdruckschraube mit dem Körper verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist das T-Element ein monolithisches Element.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist die Durchgangsbohrung des Kipp-Niederdruckelementes in Richtung der Längsachse der Spannzange langgestreckt und die Querabmessung der Bohrung ist größer als der Außendurchmesser des Gewindes der Niederdruckschraube und kleiner als die Außenabmessung des Kopfes der Niederdruckschraube. Dies ermöglicht eine freie Bewegung des Schafts der Niederdruckschraube und verhindert gleichzeitig, dass der Kopf der Niederdruckschraube durch die Durchgangsbohrung gelangt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist das Niederdruckelement und/oder der Spannzangenkörper aus einem Material mit einer Härte nach der Rockwell-Härteskala von mindestens 30HRC und vorzugsweise 50HRC gefertigt.
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Der Hauptvorteil des Gebrauchsmusters besteht darin, dass es eine sichere Befestigung des Werkstücks mit einer Höhe von nur 3 mm ermöglicht. Darüber hinaus zeichnet sich die Spannzange nach dem Gebrauchsmuster durch eine einfache Konstruktion und geringe Abmessungen, insbesondere eine geringe Bauhöhe, aus, so dass sie auch als Flachspannzange bezeichnet werden kann.
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Die Lösung nach dem Gebrauchsmuster ermöglicht es, die Kapazität des Spanntisches zu maximalisieren und somit dessen Leistungsfähigkeit zu steigern. Mit dieser Lösung können mehrere Werkstücke gleichzeitig auf dem Spanntisch eingespannt werden, wodurch sich die Umrüstzeiten und die Zeit für das Einspannen der Werkstücke auf dem Spanntisch (Bündelung) erheblich verringern. Darüber hinaus ermöglicht die konstruktive Lösung das Einspannen mehrerer Werkstücke auf bestehenden Werkzeugmaschinen, ohne dass die Montageplatten umgebaut werden müssen.
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Die Spannzange nach dem Gebrauchsmuster ist so konstruiert, dass sie sich je nach Größe des Werkstücks frei entlang der T-Nuten im Spanntisch, der zusätzlichen T-Nutenplatten oder T-Leisten bewegen kann.
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Das Gebrauchsmuster ist in den folgenden Zeichnungen in den die Figuren Folgendes darstellen:
- 1 zeigt die Spannzange gemäß dem Gebrauchsmuster in perspektivischer Ansicht,
- 2 zeigt die Spannzange im Längsschnitt,
- 3 zeigt ein erstes beispielhaftes System zum Einspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen mit Einsatz von gebrauchsmustergemäßen Spannzangen,
- 4 zeigt ein zweites beispielhaftes System zum Einspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen mit Einsatz von gebrauchsmustergemä-ßen Spannzangen und
- 5 zeigt ein drittes beispielhaftes System zum Einspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen mit Einsatz von gebrauchsmustergemäßen Spannzangen.
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Die Spannzange 1 zum Einspannen von Werkstücken umfasst einen Körper 2 mit einer Aussparung 3, ein Stützelement 4, das ein Werkstück 5 abstützt, wobei das Stützelement 4 eine Wandung des Körpers 2 darstellt, die durch die Ausführung der Aussparung 3 gebildet ist. Die genannte Spannzange 1 weist außerdem ein monolithisches T-Stück 6 auf, das entlang des Körpers 2 angeordnet und mit dem Körper 2 durch eine Sperrschraube 7 verbunden ist.
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In der Aussparung 3 ist das Niederdruckelement 8 mit seiner Niederdruckkante 9 seitens des Stützelementes 4 drehbar gelagert. Zusätzlich ist in der Aussparung 3 zwischen dem Körper 2 und dem Niederdruckelement 8 am Stützelement 4 ein Federelement 10 in Form einer Welle aus Silikon angeordnet. In einer vorteilhaften Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist das Federelement 10 in einer Aussparung 11 des Niederdruckelementes 8 angeordnet. Das Federelement 10 ermöglicht das Anheben des Niederdruckelementes 8 nach dessen Lösen und erleichtert so das Ein- und Ausspannen des Werkstückes.
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Das Niederdruckelement 8 sowie der Körper 2 ist aus einem Material mit einer Härte nach der Rockwell-Härteskala von mindestens 30HRC und vorzugsweise 50HRC gefertigt. Dies entspricht dem Zugfestigkeitskennwert Rm [MPa], der 953 [MPa] für 30HRC bzw. 1785 [MPa] für 50HRC beträgt. Das Niederdruckelement 8 sowie der Körper 2 bestehen beispielsweise aus 1.7225+QT-Stahl oder 1.7053-Stahl mit Wärmebehandlung.
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Das Niederdruckelement 8 weist eine vertikale Bogenfläche 12 auf, die an Kontaktpunkten 13, 14 in Drehkontakt mit dem Boden und der Wandung der Aussparung 3 steht. Das Niederdruckelement 8 weist außerdem eine Durchgangsbohrung 15 auf, in dem, in den Körper 2 eingeschraubt, eine Niederdruckschraube 16 mit einer Stabilisierungsscheibe 17 angeordnet ist. Die Abmessungen der Durchgangsbohrung 15 ermöglichen eine freie Bewegung des Schraubschaftes der Niederdruckschraube 16, während der Kopf 18 der Niederdruckschraube 16 daran gehindert wird, durch die Durchgangsbohrung 15 zu gelangen. In einer vorteilhaften Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist die Durchgangsbohrung 15 in Richtung der Längsachse der Spannzange 1 langgestreckt und die Querabmessung der Durchgangsbohrung 15 ist größer als der Außendurchmesser des Gewindes der Niederdruckschraube 16 und kleiner als die Außenabmessung des Schraubkopfes 18 der Niederdruckschraube 16.
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Der Körper 2 und das Niederdruckelement 9 enthalten Halter 19 in Form einer Reihe von Zähnen.
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Der Körper 2 weist an dem dem Stützelement 4 gegenüberliegenden Ende eine Aussparung 20 auf, die als Auflage für das nächste Werkstück dient, und eine Anschlagkante 21, die eine Anschlagkante für das nächste Werkstück bildet.
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Darüber hinaus ist zwischen dem T-Stück 6 und dem Körper 2 eine Fixierscheibe 22 vorgesehen, die es ermöglicht, den Körper 2 parallel zu den T-Nuten zu fixieren und eine Drehung gegenüber dem Werkstück zu verhindern. Dies gewährleistet eine gute Haftung der Niederdruckkante 9 und der Anschlagkante 21 an den Werkstücken.
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3 zeigt ein Beispiel für ein System zum Einspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen mit Einsatz von Spannzangen 1. Bei dieser Anordnung werden die T-Stücke 6 der Spannzangen 1 bei der Vorbereitung der Werkstücke für die Bearbeitung in im Spanntisch angebrachten T-Nuten 23, in zusätzliche Platten 24 oder in T-Leisten 25, eingesetzt (5). Das Werkstück 5 wird auf mindestens vier Spannzangen 1 so angeordnet, dass eine Seite des Werkstücks 5 auf den Stützelementen 4 aufliegt und die Niederdruckkanten 9 von mindestens zwei Spannzangen 1 berührt, die die erste Reihe von Spannzangen 1 bilden. Die andere Seite des Werkstücks 5 wiederum liegt auf den Aussparungen 20 auf und berührt die Anschlagkanten 21 der Spannzangen 1, die die zweite Reihe von Spannzangen bilden. Die Position der Spannzangen 1 wird dann durch Anziehen der Sperrschrauben 7 fixiert. Anschließend wird das Werkstück 5 durch Anziehen der Niederdruckschrauben 16 endgültig eingespannt, wodurch die Niederdruckelemente 8 in Richtung des Werkstücks gedreht werden und die Niederdruckkanten 9 in das Werkstück eindringen, wodurch das Werkstück gegen die Anschlagkanten 21 gedrückt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das Werkstück für die Dauer der Bearbeitung fest eingespannt ist. Wenn die Bearbeitung abgeschlossen ist und die Niederdruckschrauben 16 gelöst werden, dehnen sich die Federelemente 10 aus und heben die Niederdruckelemente 8 an, so dass das Werkstück frei entnommen werden kann. Die nachfolgenden zu bearbeitenden Werkstücke werden zwischen der zweiten und dritten Reihe von Spannzangen 1, zwischen der dritten und vierten Reihe von Spannzange 1 usw. montiert. Die Spannzangen 1 können je nach Werkstückabmessungen entlang der T-Nuten 23 im Spanntisch, der zusätzlichen T-Nutenplatten 24 oder T-Leisten 25 bewegt werden. Durch den Einsatz von gebrauchsmustergemäßen Spannzangen können mehrere hintereinander liegende Werkstücke gebündelt und bearbeitet werden.
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4 zeigt ein Beispiel für ein weiteres System zum Einspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen mit Einsatz von Spannzangen 1. Bei dieser Anordnung werden die T-Stücke 6 der Spannzangen 1 bei der Vorbereitung des Werkstücks für die Bearbeitung in die im Spanntisch angebrachten T-Nuten 23, in zusätzliche Platten 24 oder in T-Leisten 25, eingesetzt (5). Das Werkstück 5 wird so in zwei Spannzangen 1 eingelegt, so dass eine Seite des Werkstücks 5 auf dem Stützelement 4 aufliegt und den Niederdruckrand 9 des Niederdruckelementes 8 einer der Spannzangen 1 berührt, und die andere Seite des Werkstücks 5 auf der Aussparung 20 aufliegt und die Anschlagkante 21 einer weiteren Spannzange 1 berührt, die in der gleichen T-Nut angeordnet ist. Die Position der Spannzangen 1 wird dann durch Anziehen der Sperrschrauben 7 fixiert. Anschließend wird das Werkstück 5 durch Anziehen der Niederdruckschrauben 16 endgültig eingespannt, wodurch die Niederdruckelemente 8 in Richtung der Werkstücks gedreht werden und die Niederdruckkanten 9 in die Werkstücke eindringen, wodurch die Werkstücke gegen die Anschlagkanten 21 gedrückt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Werkstücke für die Dauer der Bearbeitung fest eingespannt sind. Wenn die Bearbeitung abgeschlossen ist und die Niederdruckschrauben 16 gelöst werden, dehnen sich die Federelemente 10 aus und heben die Niederdruckelemente 8 an, so dass die Werkstücke frei entnommen werden können. Nachfolgende zu bearbeitende Werkstücke werden zwischen aufeinander folgenden Spannzangen 1, die sich in denselben T-Nuten befinden, befestigt. Die gleiche Anordnung der Werkstücke 5 wiederholt sich in aufeinander folgenden T-Nuten. Die Spannzangen 1 können je nach Werkstückabmessungen entlang der T-Nuten im Spanntisch, in den zusätzlichen T-Nutenplatten oder T-Leisten bewegt werden. Durch den Einsatz von gebrauchsmustergemäßen Spannzangen können mehrere hintereinander liegende Werkstücke gebündelt und bearbeitet werden.
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5 zeigt ein Beispiel für ein noch weiteres System zum Einspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen mit Einsatz von Spannzangen 1. Bei dieser Anordnung werden die T-Stücke 6 der Spannzangen 1 während der Vorbereitung des Werkstücks zur Bearbeitung in drei winkelversetzten T-Leisten 25 positioniert, die mit T-Nuten 23 versehen sind. Das Werkstück 5 wird so auf die Stützelemente 4 der drei Spannzangen 1 gelegt, dass die Wandungen des Werkstücks 5 die Niederdruckkanten 9 der einzelnen Niederdruckelemente 8 berühren. Die Position der Spannzangen 1 wird dann durch Anziehen der Sperrschrauben 7 fixiert. Anschließend wird das Werkstück 5 durch Anziehen der Niederdruckschrauben 16 endgültig eingespannt, wodurch die Niederdruckelemente 8 in Richtung des Werkstücks gedreht werden und die Niederdruckkante 9 in das Werkstück hineingetrieben. Dadurch wird sichergestellt, dass das Werkstück für die Dauer der Bearbeitung fest eingespannt ist. Die Spannzangen 1 können je nach Werkstückabmessungen entlang der T-Nuten im Spanntisch, in den zusätzlichen T-Nutenplatten oder T-Leisten bewegt werden.
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Die Verwendung der gebrauchsmustergemäßen Spannzange in jedem der oben genannten beispielhaften Werkstückspannsysteme ermöglicht es, das Werkstück bei 3 mm zu spannen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6435496 B1 [0002]
- EP 3003641 B1 [0004]
- DE 102020101064 B3 [0005]
