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Stand der Technik
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In der US-Patentschrift 2.411.790 ist beispielsweise eine Spannvorrichtung
zum gleichzeitigen Spannen einer Mehrzahl von gleichartigen Werkstücken beschrieben.
Diese Vorrichtung ist nach der Art eines Schraubstocks mit einer feststehenden Spannbacke
und einer gegen diese mechanisch bewegbaren Spannbacke ausgebildet. Die einander
zugekehrten Stirnflächen dieser Spannbacken sind mit einander paarweise gegenüberliegend
sowie in gewissem seitlichem Abstand voneinander angeordneten, im Querschnitt V-förmigen
Einspannuten versehen, wobei jedes Nutenpaar ein Werkstück aufnehmen kann.
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Die Einspannuten der bewegbaren Spannbacke sind hierbei jeweils separaten
Einsätzen zugeordnet, die jeweils mit einem innerhalb der Spannbacke angeordneten
Federglied in Verbindung stehen, so dass ein geringfügiges Auslenken der Einsätze
in Spannrichtung möglich ist.
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Durch die federnd angeordneten Einsätze ist es zwar möglich, beim
Einspannen von gleichartigen Werkstücken mit unterschiedlichen Durchmessertoleranzen,
diese auszugleichen, aber eine absolut feste Einspannung der Werkstücke wird dadurch
verhindert. Insbesondere, wenn die eingespannten Werkstücke mit einem abspanenden
Werkzeug bearbeitet werden sollen, ist es unbedingt erforderlich, dass die Werkstücke
absolut fest in der Spannvorrichtung gehalten sind. Ist dies nicht der Fall, so
können an den Werkstücken sogenannte Rattermarken entstehen, wodurch diese unbrauchbar
werden.
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Nicht zuletzt kann dadurch auch das Werkzeug beschädigt werden und
mögliche Unfälle sind nicht ausgeschlossen.
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Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift 1.179.879 eine Vorrichtung
zum gleichzeitigen Einspannen mehrerer gleichartiger und gleich grosser Werkstücke
bekanntgeworden, bei
der zwischen einer feststehenden Spannbacke
und einer gegen diese bewegbaren Spannbacke ein im Querschnitt rechteckförmiger
Schlitz gebildet wird, der zur Spannrichtung geneigt verläuft. In diesen Schlitz
werden die Werkstücke jeweils unmittelbar nebeneinander eingesetzt und dann aufgrund
der zur Spannrichtung geneigt verlaufenden Anpressflächen der Spannbacken, zwischen
diese und den seitlichen Begrenzungsflächen der Spannbacken eingespannt. Mit einer
derartigen Vorrichtung ist es zwar möglich, mehrere, absolut gleichgrosse Werkstücke
in einem Arbeitsgang fest einzuspannen, jedoch dürfte eine wirtschaftliche Verwendung
dieser Vorrichtung daran scheitern, dass nicht jedes Werkstück gleich fest eingespannt
wird, da gewöhnlich jedes Werkstück bestimmte Toleranzunterschiede aufweist.
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Beschreibung der Erfindung Durch die Erfindung soll für die Bearbeitung
von insbesondere zylindrischen Massenteilen eine für die Automatisierung der Fertigung
geeignete Spannvorrichtung angegeben werden, welche die vorerwähnten Mängel vermeidet
und mit der relativ kurze Spannzeiten möglich sind.
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Ausgehend von einer Spannvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs
wird diese Aufgabe erfindungsgemäss in einfacher Weise dadurch gelöst, dass die
Spannbacken zwischen zwei parallelverlaufenden Traversen angeordnet sind, die jeweils
zwischen den Spannbacken mehrere, in Spannrichtung bewegliche Hilfsbacken tragen,
welche sich paarweise gegenüberstehen.
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Die Erfindung basiert auf dem Prinzip einer sogenannten dichtesten
Kugelpackung; das bedeutet: durch die in der Spannvorrichtung beweglich, d.h. schwimraend,
angeordneten
Hilfsbacken einerseits und durch das Spannen der einzelnen
Werkstücke ausschliesslich durch die Bewegung einer Spannbacke zwischen zwei Traversen
andererseits, ist es vorteilhaft möglich, dass sich jedes zu spannende Werkstück
beim Spannvorgang automatisch zentriert, d.h. eine optimale Lage zwischen den Spannflächen
einnimmt. Mit anderen Worten, jede Hilfsbacke wird sich beim Spannvorgang so lange
in Spannrichtung bewegen, bis sie auf einer Seite zwischen zwei Werkstücken vollkommen
an diese anliegt, d.h. zumindest mit diesen eine Linienberührung hat.
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Nach dem Spannvorgang sind somit die einzelnen Werkstücke absolut
fest gehalten, so dass diese zusammen eine starre Einheit bilden und einwandfrei,
z.B. mittels eines Fräswerkzeugs,bearbeitet werden können. Bei einer derartigen
Ausbildung der Spannvorrichtung ist gewährleistet, dass gewisse Toleranzunterschiede
der einzelnen zu spannenden Werkstücke auf einfache Weise durch ein Verschieben
der Hilfsbacken ausgeglichen werden.
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Für die Ausbildung der Spannbacken und der Hilfsbacken bieten sich
dem Durchschnittsfachmann zahlreiche Möglichkeiten; besonders vorteilhafte Ausführungen
sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.
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Da bei einer automatisierten Fertigung die Rüstzeit für das Spannen
und Lösen der zu bearbeitenden Werkstücke möglichst kurz gehalten werden soll, ist
eine hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Spannvorrichtung zweckmässig. Besonders
vorteilhafte Einzelheiten hierzu finden sich in den Untenansprüchen 4 bis 6.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Weiter Einzelheiten und Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand einer Zeichnung; darin zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht der erfindungsgemässen
Spannvorrichtung; Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Spannvorrichtung
in Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2.
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Die gezeigte Spannvorrichtung hat eine rechteckförmige Grundplatte
1 mit mehreren Durchgangslöchen 2 zum Befestigen derselben auf dem Tisch einer nichtdargestellten
Bearbeitungsmaschine. Auf der Grundplatte 1 sind in einem bestimmten Abstand voneinander
ein Bock 3 und ein hydraulischer Spannkopf 4 durch Schrauben 5 bzw. 6 befestigt.
An der innenliegenden Stirnfläche des Bocks 3 ist mittig über ein Zwischenstück
7 eine feststehende Spannbacke 8 durch Schrauben 9 befestigt, die an ihrem freien
Ende eine im Querschnitt V-förmige Einspannut 10 hat. Ferner sind zwei parallelverlaufende,
im Querschnitt U-förmige Traversen 11 und 12-vorgesehen, die jeweils mit ihren Endabschnitten
an den Seitenflächen des Spannkopfes 4 und der feststehenden Spannbacke 8 anliegen,
und die an dieselben mittels Schrauben 13 bzw. 14 geschraubt sind.
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In dem durch die Traversen 11, 12 seitlich begrenzten Schlitz, bezeichnet
mit 15, ist im Bereich des Seannkonfes 4 eine im Schlitz 15 bewegbare Spannbacke
16 vorgesehen, die eine im Querschnitt V-förmige Einspannut 17 bezitzt. Die bewegbare
Spannbacke 16 ist mit ihrem unteren Ende durch eine Schwalbenschwanz führung 18
in bekannter Weise mit der Grundplatte 1
bei 19 verbunden. Ferner
ist an der Rückseite der Snannbacke 16 ein winkelförmiger Stellkeil 20 vorgesehen,
der mittels einer Stellschraube 20a an der Spannbacke 16 befestigt ist.
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Durch die mit einem Band versehene Stellschraube 20a ist es möglich,
den Stellkeil 20 vertikal zu verschieben, d.h., es kann damit in vorteilhafter Weise
der Snannweg der Soannbacke 16 eingestellt werden.
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In dem Schlitz 15, zwischen den Spannbacken 8 und 16 sind mehrere
gleiche, in Snannrichtung verschiebbare prismatische Hilfsbacken 21 vorgesehen (Fig.
1), die sich oaarweise gegenüberstehen. Die Hilfsbacken 21 haben jeweils einen dreieckförmigen
Querschnitt und hängen mittels einer an der oberen Stirnseite der Hilfsbacken bei
22 (zig. 3) anaeschraubten flachen Nase 23 an der Traverse 11 bzw. 12. Hierbei liegen
die Hilfsbacken 21 jeweils mit ihrer qeschliffenen Hypotenusenfläche an einer ebenfalls
geschliffenen Platte 24 an, die auf jeder Innenseite der Traversen 11 und 12 befestigt
ist. Durch eine derartige Flächennaarunq sind die Hilfsbacken 21 an die Platten
24 ähnlich wie Endmasse angesorengt, so dass sie beim Einsetzen der mit 25 bezeichneten,
im vorliegenden Eall zylindrischen Werkstücke, nicht abfallen, jedoch sich beim
Spannvorgang verschieben können.
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Durch die jeweils oaarweise gegenüberliegende Anordnung zweier Hilfsbacken
21 begrenzen diese zwei sich spiegelbildlich in Spannrichtung gegenüberliegende,
im nuerschnitt V-förmige Aussparungen 26 und 27, deren Offnungswinkel mit dem der
V-förmigen Einsoannuten 10, 17 der Spannbacken 8 und 16 übereinstimmen.
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Der Spannkopf 4, der einen handelsüblichen Kurzhub-Zylinder 28 mit
einem eingebauten Eederrückzug 28a bezitzt, wird mittels einer Handpumpe 29 betätigt.
Als Druckmittel dient ein öl 30, das sich in einer Bohrung 31 der Handpumpe 29
befindet
(Fig. 1) und über einen Kanal 32 (Fig. 2) zum Kurzhub-Zylinder 28 gelangt, wobei
ein Druckbolzen 33 mit hohem Druck gegen den Stellkeil 20 der Spannbacke 16 gedrückt
wird. Gefördert wird das öl 30 durch einen in der Bohrung 31 der Handpumpe 29 sich
befindenen Kolben 34, der durch Drehen des Gehäuses, bezeichnet mit 35, der Handpumpe
29 mittels eines Griffs 36 bewegt wird. Der erzielte 51-druck kann mittels eines
Manometers 37 ermittelt werden.
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Schliesslich ist noch eine Entlüftungsschraube 38 vorgesehen.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Spannvorrichtung ist folgende:
Vor dem Spannvorgang ist die Handpumpe 29 so weit zurückzudrehen, dass in dem Spannkopf
4 ein druckloser Zustand herrscht. Durch den in dem Kurzhub-Zylinder 28 eingebauten
Federrückzug 28a wird dabei der Druckbolzen 33 in seine Ausgangstellung bewegt.
Danach wird die Spannbacke 16 nach links zurückgeschoben und dabei gleichzeitig
der vorher gelöste Stellkeil 20 hochgezogen, so dass die Werkstücke 25 leicht in
die Spannvorrichtung eingezetzt werden können.
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Nach erfolgtem Einlegen der Werkstücke 25 wird der Stellkeil 20 nach
unter gedrückt und mittels der Stellschraube 20a an der Spannbacke 16 befestigt.
Schliesslich wird durch Drehen des Gehäuses 35 der Handpumpe 29 der Druckbolzen
33 mit öl 30 beaufschlagt, wodurch dieser die bewegbare Spannbacke 16 nach rechts
verschiebt. Dabei werden zuerst das an der Spannbacke 16 anliegende Werkstück 25
gegen die an dieses angrenzenden zwei einander gegenüberliegen Hilfsbacken 21 gedrückt,
welche wiederum das nächste Werkstück 25 gegen das nächste Hilfsbackenpaar drückt.
Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das letzte in Spannrichtung gesehene
Werkstück 25 gegen die feststehende Spannbacke 8 gedrückt wird. Durch ein unterschiedliches
Verschieben der einzelnen Hilfsbacken 21 erfolgt bei einem derartigen Zusammenspannen
der Werkstücke 25 gleichzeitig ein Ausgleich bezüglich möglicher
verschiedener
Durchmessertoleranzen der einzelnen Werkstücke, so dass diese nach Abschluss des
Snannvorgangs jeweils eine eindeutig definierte feste Lage besitzen.
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Dieser beschriebene Snannvorganq erfolgt in einer relativ kurzen Zeit,
da insbesondere durch den verwendeten Stellkeil 20 der Druckbolzen 33 nur einen
verhältnismässig kurzen Spannhub ausführen muss. Ferner wird durch eine derart ausgebildete
Spannvorrichtung zusätzlich erreicht, dass diese eine sehr hohe Steifigkeit besitzt.
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Unmittelbar nach dem Spannvorgang kann eine Bearbeitung der aus der
Spannvorrichtung herausragenden Abschnitte der Werkstücke 25 erfolgen. Beim vorliegenden
Ausführunqsbeispiel ist ein abspanendes Arbeitsverfahren vorgesehen, was durch ein
Fräswerkzeug 39 in Fig. 2 und 3 angedeutet ist.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen ist es durchaus möglich, anstatt
der Handpumpe 29 eine automatisch arbeitende Druckzufuhreinrichtung zu verwenden.
Auch ist es möglich, gleichartige Werkstücke mit einer anderen Querschnittsfläche
in der erfindungsgemässen Spannvorrichtung einzuspannen, wobei dann die Hilfsbacken
eine andere, diesen Werkstücken angepasste Form aufweisen können, z.B. mit ballig
ausgebildeten Anlageflächen.
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