DE2756627B2 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festspannen eines Werkstückes auf einem Arbeitstisch, in einer Bearbeitungsvorrichtung oder dergleichen, mit einem annähernd horizontal angeordneten Spanneisen, dessen vorderes Ende auf dem Werkstück und dessen hinteres Ende auf einer Stütze aufliegt, wobei in dem Spanneisen zwischen den beiden Enden eine Durchführung vorgesehen ist, durch die ein Spannelement, z. B. in Form eines Spannbolzens mit einer Mutter oder einer Spannschraube, zum Niederdrücken des Spanneisens hindurchragt, und wobei am vorderen Ende des Spanneisens eine Spannfläche angeordnet ist, die annähernd rechtwinklig zur Wirkungsrichtung des Spannelementes verläuft.

Derartige Spannvorrichtungen sind bereits seit sehr langer Zeit in Gebrauch. Sie werden entweder aus bereitliegenden Einzelteilen für eine Spannaufgabe 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 Spannmittel 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 gedruckt wird, wobei die Anlagefläche am Werkstück und die Gleitfläche einen sich verengenden Keilschlitz bilden, in den das Spannteil hineingedrängt wird.

ίο 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 verloren geht 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 Ei findung, eine Vorrichtung zum Festspannen eines Werkstückes zu schaffen, bei der sowohl die vertikal auf die Spannfläche gerichtet'* als auch die horizontal zur Ebene der Spannfläche verlaufenden Bearbeitungskräfte formschlüssig abgefangen werden.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die

■♦ο Stütze als schräg stehende Pendelstütze ausgebildet ist, wobei ihr Fußpunkt einen größeren Abstand zu dem Werkstück aufweist als ihre Auflagestelle des Spanneisens, daß an dem vorderen Ende des Spanneisens eine zusätzliche, im wesentlichen vertikal ausgerichtete Anlagefläche zur Anlage an dem Werkstück a ngeordnet ist und daß das Spannelement in eine auf dem Arbeitstisch oder an der Bearbeitungsvorrichtung festgespannten Fußplatte verankert ist, wobei der Fußpunkt der Pendelstütze ebenfalls auf der Fußplatte aufsteht.

Die Erfindung bedient sich also für sich gesehen bekannter Mittel bei der Ausbildung der neuartigen Spannvorrichtung, wobei die bisher schon bekannte Stütze schräg steht und als Pendelstütze ausgebildet ist, und wobei zu der horizontal angeordneten Arilagefläche des Spanneisens eine weitere, im rechten Winkel dazu angeordnete, im wesentlichen vertikal ausgerichtete Anlagefläche hinzukommt, die für sich gesehen bereits aus den Spannmitteln zum Festspannen einer Platte auf einer Hobelmaschine bekannt ist. Die schräg stehende Pendelstütze stützt einmal das Spanneisen auf der auf 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 erfindungsgemäDe Spannvorrichtung festgezogen werden kann, müssen beide Anlageflächen zur Anlage an den entsprechenden Stellen des Werkstücks genommen sein. Unabhängig davon, wie nachlässig das Spanneisen an dem Werkstück angesetzt wird, tritt also in jedem Fall ein Festspannen in zwei Komponenten 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 gültig, 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 Limenberührung, 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 ausgeführt sein, so daß es an dem Werkstück jeweils zu einer Punktberührung kommt.

Das Spannelement ist 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 Stellungbringen 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 erfindungsgemäße 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. I eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.2 ein Ausschnitt einer Seitenansicht gemäß Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In Fig. I ist eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem annähernd horizontal angeordneten Spanneisen I, 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 dargestellten 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 seiner höchsten, durch eine Spannmutter 14 definierten Lage hält Der Spannbolzen 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 einachsig ·;> 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 reiniger 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 gebrückt, 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 gedruckt wird. Ein weiteres Spannen der Spannmutter 14 h: t eine Zunahme der beiden Spannkomponenten entsprechend ihrem Verhältnis zur Folge, wobei das Verhältnis von der Jchrägstellung der Gelenkstütze 2 abhängt. Eine Schrägstellung von ca. 20° zur Vertikalen hat sich als besonders brauchbar erwiesen.

Zur besseren Anpassung an geringfügig unterschied!! ehe Werkstückhöhen sind die beiden Anlagefläcnen 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 de s Spanneisens i 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, 10, 20, 30, 40, 50 und 60 mm Hohe. Damit kann innerhalb eines vorgegebenen Bereiches jede Höhe auf 3 mm genau eingestellt werden. Eine noch feinere Staffelung i*it 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 Spann-

bolzen 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 niemals vorkommt.

Zum Herausnehmen des Werkstückes 4 aus der Bearbeitungsvorrichtung 6 wird zunächst die Spann mutter 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 Snannhnlzen 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 herausgenommen werden kann. Nach dem Einlegen eines neuen Werkstückes wird das Spanneisen t 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 eingeschoben. Zur Sicherung der rußplatte 15' und 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 90° 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 /u/pirr RpZiiccflarhpn mncxlirh ist vnn Hpnpn Hip pinp im

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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 Spa'iiiibolzcn 10 durch eine Augenschraube ersetzt sein, die ir-i 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Festspannen eines Werkstükkes auf einem Arbeitstisch, in einer Bearbeitungsvorrichtung oder dergleichen, mit einem annähernd horizontal angeordneten Spanneisen, dessen vorderes Ende auf dem Werkstück und dessen hinteres Ende auf einer Stütze aufliegt, wobei in dem Spanneisen zwischen den beiden Enden eine Durchführung vorgesehen ist, durch die ein Spannelement, z. B. in Form eines Spannbolzens mit einer Mutter oder einer Spannschraube, zum Niederdrükken des Spanneisens hindurchragt, wobei am vorderen Ende des Spanneisens eine Spannfläche angeordnet ist, die annähernd rechtwinklig zur Wirkungsrichtung des Spannelementes verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (2) als schräg stehende Pendelstütze ausgebildet ist, wobei ihr Fußpunkt (16) einen größeren Abstand zu dem Werkstück (4) aufweist, als ihre Auflagestelle des Spanneisens (1), daß an dem vorderen Ende des Spanneisens eine zusätzliche, im wesentlichen vertikal ausgerichtete Anlagefläche (26) zur Anlage an dem Werkstück angeordnet ist, und daß das Spannelement (10, 14) in einer auf dem Arbeitstisch oder an der Bearbeitungsvorrichtung festgespannten Fußplatte (15) verankert ist, wobei der Fußpunkt der Pendelstütze (2) ebenfalls auf der Fußplatte aufsteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden im wesentlichen vertikal und horizontal angeordneten Anlageflächen (24, 26) über die gesamte Breue des Spanneisens (1) im Querschnitt radiusförmig lusgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch ' dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen ballig ausgebildet sind.