-
Spannvorrichtung
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festspannen eines Werkstückes
auf einem Arbeitstisch, beispielsweise einer Werkzeugmaschine, in einer speziellen
Bearbeitungsvorrichtung oder dergleichen. Sie besteht im wesentlichen aus einem
annähernd horizontal angeordneten Spanneisen, dessen vorderes Ende auf dem Werkstück
und dessen hinteres Ende auf einer mit ihrem Fußpunkt auf dem Arbeitstisch mittel-
oder unmittelbar gelagerten Stütze aufliegt, wobei in dem Spanneisen zwischen den
beiden Enden eine Durchführung vorgesehen ist, durch die ein Spannbolzen mit einer
Mutter oder eine Spannschraube, ggfs. auch ein Schnellspannelement zum Niederdrücken
des Spanneisens hindurchragt.
-
Derartige Spannvorrichtungen sind bereits seit sehr langer Zeit in
Gebrauch. Sie werden entweder aus bereitliegenden Einzelteilen für eine Spannauf
gabe zusammengestellt oder sie sind zu einer Einheit vormontiert, die dann nur noch
in Stellung gebracht wird. Die mit derartigen Spannmitteln auf ein Werkstück übertragbaren
Spannkräfte sind grundsätzlich vertikal auf den entsprechenden Arbeitstisch gerichtet,
wobei Bearbeitungskräfte, die parallel zur Ebene des Arbeitstisches gerichtet sind,
durch die Reibkräfte zwischen dem Werkstück und dem Arbeitstisch infolge der Spannkräfte
kompensiert werden.
-
Neben diesen Spannmitteln mit einer vertikal auf die Spannfläche
wirkenden Komponente sind Spannmittel bekannt, bei
denen eine im
wesentlichen parallel zu der Spannfläche gerichtete Komponente vorhanden ist. Die
Spannwirkung kommt hierbei dadurch zustande, daß ein Spannteil entlang einer zu
der Anlagefläche am Werkstück schräggestellten Gleitfläche abwärts gedrückt wird,
wobei die Anlagefläche am Werkstück und die Gleitfläche einen sich verengenden Keilschlitz
bilden, in den das Spannteil hineingedrängt wird. Dadurch wird auf das Werkstück
eine parallel zur Ebene der Spannfläche gerichtete Spannkraft aufgebracht, wobei
das Werkstück auch gegen geringe, vertikal zu der Spannfläche gerichtete Bearbeitungskräfte
gesichert ist, da zwischen dem Spannteil und dem Werkstück ein Reibschluß vorhanden
ist. Derartige Spannmittel werden vorzugsweise zum Aufspannen von Platten bei Hobelmaschinen
eingesetzt, wo es in erster Linie auf die Abstützung parallel zur Ebene des Arbeitstisches
und weniger auf das Kompensieren vertikal dazu gerichteter Kräfte ankommt.
-
Beiden bekannten Spannvorrichtungen ist gemeinsam, daß die Kompensierung
der vertikal und horizontal zu der Spannfläche gerichteten Bearbeitungskräfte mindestens
in Richtung der einen Komponente mit Hilfe eines Reibschlusses entweder zwischen
dem Werkstück und dem Arbeitstisch oder zwischen dem Werkstück und dem Spannteil,
also kraftschlüssig erfolgt. Darin liegt stets die Gefahr, daß der Reibschluß durch
irgendwelche Kraftspitzen verlorengeht oder zumindest für kurze Zeit unterbrochen
ist, was bei einer spanenden Bearbeitung gefährlich ist und sehr nachteilige Folgen
haben kann.
-
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung z9m Festspannen
eines Werkstückes zu schaffen, bei der sowohl die vertikal auf die Spannfläche gerichtete
als auch die horizontal zur Ebene der Spannfläche verlaufenden Bearbeitungskräfte
formschlüssig abgefangen werden.
-
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Stütze als schräg
stehende Pendelstütze ausgebildet ist, wobei ihr Fußpunkt einen größeren Abstand
zu dem Werkstück aufweist, als ihre Auflagestelle des Spanneisens, und: daß an dem
vorderen Ende des Spanneisens eine zusätzliche, im wesentli*en vertikal ausgerichtete
Anlagefläche zur Anlage an dem Werkstück angeordnet ist.
-
Die Erfindung bedient sich also für sich gesehen bekannter Mittel
zur Erzeugung der neuartigen Spannvorrichtung, wobei die bisher schon bekannte Stütze
schräg steht und als Pendel stütze ausgebildet ist, und wobei zu der horizontal
angeordneten Anlagefläche des Spanneisens eine weitere, im rechten Winkel dazu angeordnete,
ii wesentlichen vertikal ausgerichtete Anlagefläche hinsukomst die für sich gesehen
bereits aus den Spanneitteln zum Festspannen einer Platte auf einer Hobelmaschine
bekannt ist. Die schräg stehende Pendelstütze stützt einmal das Spanneisen auf der
dem Werkstück gegenüberliegenden Seite des Spannelementes zur Erzeugung einer vertikalen
Spannkraft ab, zum anderen bewirkt die Schrägstellung eine horizontal in Richtung
auf das Werkstück gerichtete Komponente, die über die vertikal angeordnete Anlagefläche
auf das Werkstück wirksam wird. Dabei kann keine der beiden Komponenten für sich
wirksam werden, sondern sie bedingen sich einander; das bedeutet, bevor die erfindungsgemäße
Spannvorrichtung festgezogen werden kann, müssen beide Anlageflächen zur Anlage
an den entsprechenden Seilendes Werkstücks gekommen sein. Unabhängig davon, wie
nachlässig das Spanneisen an dem Werkstück angesetzt wird, tritt also in jeden Fall
ein Festspannen in zwei Kosponenten auf, wobei das Verhältnis zwischen beiden Komponenten
vom Betrag der Schrägstellung der Pendelstütze abhängt.
-
Bei der Verwendung eines Spanneisens innerhalb der zugeordneten Spannvorrichtung
ist bisher zu beachten, daß das Spanneisen einigermaßen parallel zu der Spannfläche,
also z.B. zu dem Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine ausgerichtet ist. Dieser Grundsatz
ist ebenfalls für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung gultig, wobei allerdings
geringfügige Abweichungen ohne weiteres in Kauf genommen werden können. Dies gilt
insbesondere dann, wenn die beiden in einem rechten Winkel zueinander angeordneten
Anlageflächen über die gesamte Breite des Spanneisens im Querschnitt radiusförmig
ausgebildet sind. Es kommt dann an dem Werkstück Jeweils zu einer Linienberührung,
die unempfindlich gegen eine gewisse Schrägstellung des Spanneisens ist. Falls an
dem Werkstück keine bearbeiteten, für eine linienartige Berührung geeigneten Stützflächen
vorhanden sind, können die Anlageflächen des Spanneisens auch in sich ballig ausgefuhrt
sein, so daß es an dem Werkstück jeweils zu einer Punktberührung kommt.
-
In bevorzugter Ausführung ist das Spannelement in einer auf dem Arbeitstisch
oder an der entsprechenden Bearbeitungsvorrichtung festgespannten Fußplatte verankert,
auf der ebenfalls der Fußpunkt der Pendelstütze aufsteht. Dadurch wird das in Stellung
bringen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich vereinfacht, da lediglich die
Fußplatte auf dem entsprechenden Tisch verankert werden muß, was in der Regel durch
einfaches Festschrauben geschieht. Insbesondere wenn die Pendelstütze als Gelenkstütze
mit einem einachsigen Kopfgelenk zwischen dem Spanneisen und dem oberen Ende der
Stütze und einem einachsigen Fußgelenk zwischen dem Fußpunkt und der Fußplatte ausgebildet
ist, besteht die erfindungsgemäBe Vorrichtung aus einer Einheit, deren Zusammenhalt
auch im nicht gespannten Zustand stets gewährleistet ist.
-
Die Anpassung der Spannhöhe an unterschiedlich hohe Werkstücke erfolgt
am einfachsten dadurch, daß unterhalb der Fußplatte Futterstücke, die in vorgegebenen
Höhen bereitliegen, untergelegt werden. Es können aber ebenso an dieser Stelle stufenlos
verstellbare Keilschuhe oder dergleichen angebracht sein. Es kommt lediglich darauf
an, daß das Spanneisen annähernd parallel zu der Spannfläche ausgerichtet ist, wobei
ein Höhenintervall von zirka 6 bis 10 mm ohne weiteres von einer einzigen Positionierung
abgedeckt werden kann.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; es bedeuten: Fig. 1 eine
Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 2 ein Ausschnitt
einer Seitenansicht gemäß Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
-
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht
schematisch dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem annähernd horizontal
angeordneten Spanneisen 1, dessen eines Ende auf einer schräg stehenden Pendelstütze
2, und dessen anderes Ende sich auf einem Werkstück 4 abstützt. Das Werkstück 4
liegt auf einer Bearbeitungsvorrichtung 6 auf, die mit nicht weiter dargestell ten
Mitteln auf einem Bearbeitungstisch 7 unverrückbar befestigt ist. An der der Spannstelle
abgewandten Seite ist sie mit einem das Werkstück 4 hintergreifenden Anschlag 8
versehen, gegen den das Werkstück gegengedrückt wird.
-
Wie bei den bekannten Spanneisen üblich, ist auch bei der Erfindung
eine Durchgangsöffnung 9 zwischen den beiden Enden vorgesehen, durch die ein Spannbolzen
10 hindurchragt.
-
Unterhalb des Spanneisens 1 ist der Spannbolzen 10 mit einer Druckfeder
12 umgeben, die das Spanneisen in seinerhöchsten, durch eine Spannmutter 14 definierten
Lage hält. Der Spannbilden 10 und die als Gelenkstütze ausgebildete Pendelstütze
2 sind in einer Fußplatte 15 verankert, wobei zwischen der Gelenkstütze und der
Fußplatte 15 ein einachsiges Fußgelenk 16 und zwischen der Stütze und dem Spanneisen
1 ebenfalls ein einachsiges Kopfgelenk 18 vorgesehen ist. Dadurch bilden alle zu
der Vorrichtung gehörigen Bauteile auch im nicht gespannten Zustand des Spanneisens
1 einen lockeren Zusammenhalt, der aber immerhin eine solche Formstabilität beinhaltet,
daß bei richtiger Höhenlage des Spanneisens 1 lediglich das Spanneisen in seine
vordere Position geschoben und die Spannmutter 14 festgezogen werden muß.
-
Bei einer solchen Betätigung der Spannmutter 14 wird das Spanneisen
1 nach unten gedrückt, bis eine horizontal angeordnete Anlagefläche 24 auf dem Werkstück
4 aufsetzt. Dadurch tritt an der Gelenkstütze 2 eine Reaktionskraft ein, die neben
einer vertikalen Stützkomponente eine horizontal in Richtung auf das Werkstück 4
gerichtete Komponente enthält. Diese wird mit Hilfe einer vertikal angeordneten
Anlagefläche 26 auf das Werkstück 4 übertragen, das dadurch gegen den Anschlag 8
der Bearbeitungsvorrichtung 6 gedrückt wird. Ein weiteres Spannen der Spannmutter
14 hat eine Zunahme der beiden Spannkomponenten entsprechend ihrem Verhältnis zur
Folge, wobei das Verhältnis von der Schrägstellung der Gelenkstütze 2 abhängt.
-
Eine Schrägstellung von ca. 200 zur Vertikalen hat sich als besonders
brauchbar erwiesen.
-
Zur besseren Anpassung an geringfügig unterschiedliche Werkstückhöhen
sind die beiden Anlageflächen 24 und 26 über die gesamte Breite des Spanneisens
1 im Querschnitt radiusförmig ausgebildet, so daß sich an dem Werkstück eine Linienberührung
ergibt. Falls auch die vertikale Stützfläche des Werkstückes 4, an der die Anlagefläche
26 anliegt, in ihrer Lage geringfügig differiert, so führt das lediglich zu einer
geringfügig geänderten Schrägstellung der Gelenkstütze und einer entsprechenden
Absenkung des hinteren Endes des Spanneisens 1.
-
Zur Anpassung des Spanneisens 1 an die vorgegebene Spannhöhe ist
unter der Fußplatte 15 ein Futterstück 20 angeordnet, von dem mehrere bereitgehalten
werden, die z.B.
-
folgende Höhen aufweisen: 3, 6, 8, 30, 20, 30, 40, 50 und 60 mm Höhe.
Damit kann innerhalb eines vorgegebenen Bereiches jede Höhe auf 3 mm genau eingestellt
werden. Eine noch feinere Staffelung ist nicht notwendig, da die erfindungsgemäße
Spannvorrichtung ohne weiteres in der Lage ist, ein Höhenintervall von ca. 6 mm
ohne Veränderung der Grundeinstellung zu überdecken.
-
Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ist für besonders hohe
Spannkräfte ausgelegt und der Spannbolzen 10 ist deshalb durch die Fußplatte 15
und durch das Futterstück 20 hindurch in dem darunter liegenden Bearbeitungstisch
7 verankert, außerdem ist zusätzlich noch eine Befestigungsschraube 22 zur weiteren
Befestigung der Fußplatte und des Futterstückes vorgesehen. Die von dem Spannbolzen
10 aufzubringende Zugkraft wird also direkt in den Bearbeitungstisch 7 eingeleitet,
so daß auf die Fußplatte 15 keine Biegekräfte wirken. Eine solche Anordnung wird
bevorzugt für Spannaufgaben verwendet, die in Einzweckanlagen eingesetzt werden,
bei denen ein Versetzen der Spannvorrichtung so gut wie wie niemals vorkommt.
-
Zum Herausnehmen des Werkstückes 4 aus der Bearbeitungsvorrichtung
6 wird zunächst die Spannmutter 14 um einen geringen Betrag gelöst, und dann das
Spanneisen 1 soweit nach rechts geschoben, bis die linke, innere Wand der Durchgangsöffnung
9 an dem Spannbolzen 10 anschlägt. Die Gelenkstütze 3 wird dabei um das einachsige
Fußgelenk 16 durch die vertikale Totlage hindurch herumgeschwenkt. Wegen der Reibung
zwischen dem Spanneisen und der Feder bzw. der Spannmutter bleibt diese Lage selbsttätig
erhalten. Dabei ist die Stirnseite des linken Endes des Spanneisens soweit von dem
Werkstück 4 abgerückt, daß dieses nach oben aus der Bearbeitungsvorrichtung 6 herauagenommen
werden kann. Nach dem Einlegen eines neuen Werkstückes wird das Spanneisen 1 unter
gleichzeitigem Schwenken der Gelenkstütze 2 wieder vorgeschoben, bis die vertikal
ausgerichtete Anlagefläche 26 an dem Werkstück anliegt. Nach neuerlichem Festspannen
der Spannmutter 14 ist das Werkstück 4 für eine neue Bearbeitung ausreichend gespannt.
-
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das besonders für den universellen Einsatz auf dem Arbeitstisch z.B. einer Werkzeugmaschine
geeignet ist. Hierbei ist der Spannbolzen 10' als Stehbolzen ausgebildet, dessen
unterer Gewindeteil in der Fußplatte 15' verankert ist. Als einzige Befestigung
der Fußplatte dient die Schraube 22, die in bekannter Weise in einen T-Stein 28
eingeschraubt ist. Der T-Stein ist in eine entsprechende T-Nut 30 innerhalb des
Arbeitstisches eingesohoben. Zur Sicherung der Fußplatte 152tund damit der gesamten
Vorrichtung gegen Verschieben auf dem Arbeitstisch ist an die Unterseite der Fußplatte
ein Paßstück 32 angeformt, das gerade in den oberen Teil der T-Nut hineinpaßt. Es
ist dabei zweckmäßig, dieses Paßstück in der Draufsicht quadratisch auszubilden,
so
daß die Fußplatte 15' auch um die Mittelachse der Schraube 22 um 900 gedreht verwendet
werden kann; allerdings ist dann zwischen dem Paßstück 32 und dem oberen Teil der
T-Nut in Beanspruchungsrichtung der Vorrichtung kein Formschluß, sondern nur noch
ein Kraftschluß vorhanden.
-
Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung bedarf
es jeweils eines Anschlages für das Werkstück 4, gegen den die horizontale Komponente
der Spannvorrichtung wirken kann. Ein solcher Anschlag ist in vielen Fällen allein
schon durch die Bearbeitungsaufgabe zwingend notwendig, da eine ordnungsgemäße Bearbeitung
nur mit Hilfe mindestens zweier Bezugsflächen möglich ist, von denen die eine im
allgemeinen die Auflagefläche auf dem Arbeitstisch und die andere eine Anlagefläche
an einer entsprechenden Anschlagfläche ist.
-
Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind weitere
Versionen möglich, deren Ausgestaltung sich dann nach dem speziellen Verwendungszweck
der Vorrichtung richtet. Z.B. kann der Spannbolzen 10 durch eine Augenschraube ersetzt
sein, die im Zusammenhang mit einem bis zu seinem vorderen Ende durchgeschlitzten
Spanneisen 1 verwendet werden kann. Es kann dann nach Lösen der Spannmutter 14 das
Spanneisen vollständig aus dem Bereich der Augenschraube herausgezogen und die Augenschraube
zur Seite weggeklappt werden. Eine solche Ausführungsform ist immer dann vorteilhaft,
wenn das Werkstück aus irgendwelchen Gründen nicht nach oben sondern nur zur Seite
aus der Bearbeitungsvorrichtung
herausgezogen werden kann. Auch
ist eine in der Länge verstellbare Stütze einsetzbar, so daß die Anpassung an unterschiedliche
Spannhöhen ohne Höhersetzen oder Tiefersetzen der gesamten Vorrichtung möglich ist.
Natürlich muß dann der Spannbolzen 10 mit einem entsprechend langen Gewindeteil
versehen sein.
-
Leerseite