DE2925291C2 - Werkstückspannvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Werkstückspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Transfermaschinen, welche an bestimmten Stationen eine Anzahl von Arbeitsvorgängen an einem Werkstück ausführen, wird das Werkstück üblicherwei se auf einem Werkstückträger zur Station hin- und von der Station weggeführt Der Werkstückträger wird an einer bestimmten Station genau positioniert und verspannt, während der jeweilige Arbeitsvorgang am Werkstück ausgeführt wird, sei dies nun Fräsen, Bohren oder dgl. Der Werkstückträger gleitet üblicherweise aus Transferschienen, die sich durch die Maschine erstrecken. Das Werkstück muß außerdem auf der so Werkstückträger selbst aufgespannt werden. Da die Werkstücke zuweilen sehr schwer sind und sehr gut befestigt werden müssen, werden erhebliche Spanndrücke angelegt. Ein Problem, welches bisher auf diesem Gebiet aufgetreten ist, besteht im ungleichen Verschleiß der Transferschienen an Randabschnitten. Ein Teil dieses unerwünschten Verschleisses beruht auf der Verformung der Werkstückträger, die auf den Spanndruck zurückgeht. Je fester die Aufspannung erfolgt, desto größer ist die Verformung und desto größer ist der linienförmige oder punktförmige Verschleiß der Transferschienen.

Eine Werkstückspannvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art ist aus der US-PS 27 792 bzw. der Veröffentlichung »Werkstückspanner« von K. Schreyer, S. 80, Bild 272 bekannt. Wenn bei diesen bekannten Spannvorrichtungen ein Werkstück auf dem Werkstückträger aufgespannt wird, werden die jeweiligen Spannanker geringfügig durchgebogen. Durch diese Durchbiegungen werden entsprechende Biegekräfte auf die Werkstückträger ausgeübt, so daß diese Formänderungen erfahren. Wie bei dem vorstehend erwähnten Fall werden daher auch bei diesen Ausführungsformen durch das Aufspannen der Werkstücke Formänderungen der Werkstückträger erzeugt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunie, eine Werkstückspannvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei der die von der Spannvorrichtung ausgeübten Spannkräfte keine Formänderungen des Arbeitstisches oder des Werkstückträgers hervorrufen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spannanker ausschließlich über eine jegliche Formänderung des Spannankers in sich aufnehmende nachgiebige Befestigungseinrichtung am Arbeitstisch bzw. am Werkstückträger gehalten ist

Durch die Anordnung der nachgiebigen Befestigungseinrichtung werden Formänderungen, die durch das Aufspannen an der Spannvorrichtung und dabei insbesondere am Spannanker auftreten, nicht auf den Arbeitstisch bzw. Werkstückträger übertragen, so daß der Arbeitstisch bzw. der Werkstückträger frei von Formänderungen bleibt, auch wenn sehr hohe Spannkräfte auf das Werkstück ausgeübt werden.

Die nachgiebige Befestigungseinrichtung umfaßt zweckmäßigerweise eine am Arbeitstisch bzw. am Werkstückträger montierte Buchse aus elastomerem Material.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Werkstückspannvorrichtung nach dem Stand der Technik;
F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1;
F i g. 3 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Werkstückspannvorrichtung nach der Erfindung;

Fig.4 eine Unteransicht der in Fig.3 gezeigten Vorrichtung;

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung;

Fig.6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung;

F i g. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung;

F i g. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung;

Fig.9 eine vereinfachte, schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels;

Fig. 10 eine vereinfachte, schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels;
F i g. 11 ein achtes Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 ein neuntes Ausführungsbeispiel;
F i g. 13 ein zehntes Ausfüiirungsbeispiel; und
F i g. 14 ein elftes Ausführungsbeispiel.
In F i g. 1 ist ein typischer Werkstückträger nach dem Stande der Technik gezeigt. Er trägt ein Werkstück, während er schrittweise durch mehrere Stationen einer Transfermaschine geführt wird. Der Trägerrahmen 2 umfaßt eine schwere, gegossene oder in anderer Weise hergestellte Einheit, auf welcher vier Trägerfüße 4 montiert sind. Diese sind üblicherweise als gehärtete und austauschbare Stahlbeläge ausgebildet. Die ruße 4 tragen den Werkstückträger 2 Ruf zwei parallelen Stahl-Übertragungsschienen 5. Diese sind in geeigneter Weise am Maschinenrahmen gelagert. Es versteht sich.

daß der Trägerrahmen Ober die Transferschienen von Maschinenstation zu Maschinenstation durch einen geeigneten Transfermeehanismus, der nicht gezeigt ist, verschoben wird. An jeder Arbeitsstation der Maschine wird der Trägerrahmen in geeigneter Weise positioniert und gegenüber den Transferschienen und dem Ma^ciüüiiifEhmen verspannt

Vier im wesentlichen identische Spanneinrichtungen sind am Trägerrahmen 2 montiert, über welche ein Werkstück 8 auf dem Träger aufgespannt ist Ein Schnitt durch eiafi ai&ser Spanneinrichtungen ist in Fig.2 gezeigt. Jede Spanneinrichtung besitzt einen Trägerklotz 10 und einen Reaktionsklotz 12, die im Trägerrahmen 2 montiert sind. Der Trägerklotz 10 ist mit einer Kontur versehen, welche der entsprechenden Oberfläche des Werkstücks 8 entspricht und steht mit den Trägerklötzen der anderen Spanneinrichtungen derart in Beziehung, daß sich eine stabile Lagerung des Werkstücks 8 ergibt Ein beweglicher Spannarm 14 trägt einen Spannklotz 16 und einen Widerlagerklotz 18 und ist Ober einen Spannanker 20 mit dem Trägerrahmen verbunden. Die Fläche des Spannklotz&'v 16 ist so geformt, daß sie zur entsprechenden Oberfläche des Werkstücks 8 paßt

Zum Aufspannen des Werkstücks 8 am Trägerrahmen wird der Anker 20 mittels seines Sechskantkopfes 22 entweder von Hand oder durch einen automatischen Spannvorgang, bei dem der Anker bis zu einem bestimmten, voreingestellten Drehmoment angezogen wird, in den Trägerrahmen eingedreht Der Spannarm 14 dient als Hebel und legt sowohl an das Werkstück 16 als auch an den Reaktionsklotz 12 eine Kraft an. Dieses System bewirkt beim Einschrauben des Ankers 20 sowohl eine Durchbiegung des Spannarmes 14 als auch eine Durchbiegung des Trägerrahmens 2 zwischen dem Klotz 10 und dem Reaktionsklotz 12. Die gestrichelten Linien in F i g. 2 zeigen übertrieben die Durchbiegung des Spannarmes 14 und des Trägerrahmens 2 aufgrund der auftretenden Biegebeanspruchungen.

Zum Löser des Werkstücks 8 von dem Rahmen 2 wird der Anker 20 entweder von Hand oder durch einen automatischen Schraubenschlüssel zurückgedreht bis zwischen dem Spannklotz 16 und dem Werkstück 8 ein Zwischenraum auftritt Der Spannarm 14 wird dann um die Achse des Ankers 20 gedreht entweder von Hand oder durch ein automatisches Drehger dt, und zwar über einen Winkel von ungefähr 90°. Diese Verdrehung führt zu dem Freiraum, der zur Entladung des Werkstücks 8 aus dem Werkstückträger sowie zur Beladung eines neuen Werkstücks, was entweder von Hand oder durch ein automatisches Lade- und Entladesystem geschehen kann, erforderlich ist

Eine derartige bekannte Spannvorrichtung führt somit zu einer Biegebeanspruchung des Trägerrahmens 2. Derartige Biegebeanspruchungen verhindern jedoch eine genaue Positionierung des Werkstücks 2. Wenn sich der Träger durchbiegt bewirkt dies Durchbiegungen des Werkstücks selbst Es kann selbstverständlich nicht hingenommen werden, Bearbeitungsvorgänge an einem verformten Werkstück auszuführen, da dies zu Fehiern führt, wenn das Werkstück später gelöst wird und nicht mehr verformt ist Die lokalen Durchbiegungen des Trägers können eine Gesamtformänderung erzeugen, welche ausreicht, den flächenhaften Kontakt zwischen den Trägerfüßen 4 und den Transferschienen 6 « zu stören. Ein nicht gleichförmiger Kontakt zwischen diesen Trägerfüßen 4 luj den Transferschienen 6 bewirkt einen rascheren Verschleiß beider Teile.

In F i g. 3 ist ein SctmiU Αιιτφ ein !rüss Ausf'ihrungsbeispiel der Erfindurig £Urrgev',.«nt, ti! w?Hreiu aäa reaktiven Siegebelasuingen des Werkstuckirägers c!i- »funkrt sind. Ein Klotz 30 ist am Träger 32 montiert Dieser liefert eine Positionsfläche 34 für das Werkstück β. Eine Spannkraft wird durch einen Spannkioiz 33 επί Ende des Tauchkolbens 38, der in einem Joch 40 (Spannarm) geführt ist auf das Werkstück 8 aufgebracht Der Spanndruck wird durch eine Schraube 42 erzeugt, welche über eittsn Verschleißklotz 44 und gegen eine Rückholfeder 46 den Tauchkolben 38 betätigt Die Schraube 42 ist durch einen Adapter 48 geschraubt der ebenfalls im Joch 40 montiert ist Die Schraube 42 ist mit einem Sechskantkopf 50 versehen, an welchem eine automatische, drehmomentenbegrenzende Mutteranziehmaschine ansetzt

Das Joch 40 ist über zwei Querstifte 54 an einem Spannanker 52 montiert Der Anker 52 erstreckt sich durch den Träger 32 und trägt über einen Zapfen 58 und einen Schulterkopf 60 ein Reaktiorijoch 56 (Gegenspannarm). Der Anker 52 ist innerhalb des Trägers 32 in einer elastischen Buchse 62 aus einem geeigneten Elastomer, beispielsweise aus Neopren oder Polyurethan, gelagert Die aus dem Anker 52 und den Jochen 40 und 56 bestehende Einrichtung ist am Träger 32 durch zwei verhältnismäßig dicke, elastische Druck-Unterlagsscheiben 64 und 66 abgestützt Beim Spannen liegt das Reaktionsjoch 56 gegen einen Verschleißklotz 68 an, der am Träger 32, direkt auf den Klotz 30 ausgerichtet, auf der Spannachse B montiert ist Der Anker 52 kann um die Achse A mittels eines Sechskantkopfes 70 verdreht werden, der am einen Ende ausgebildet ist

Beim Be- und Entladen des Werkstücks wird die aus dem Anker 52, den Jochen 40 und 56 sowie allen hieran montierten Komponenten bestehende Untereinheit »C« um die Achse A des Ankers 52 derart verdreht, daß sie sich in der in F i g. 4 in gestrichelten Linien gezeigten Position befindet Nachdem ein Werkstück aufgeladen ist, wird die Einheit »C«um die Achse A zurückgedreht, bis c??r Klotz 36 auf den Klotz 30 ausgerichtet ist Die Einheit »C« befindet sich dann in der Position, die in F i g. 4 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist Diese Drehung kann von Hand erfolgen oder auch durch ein automatisches System, welches mit dem vergleichbar ist das zur Verdrehung des Spannarms 14 von Fig.2 verwendet werden kann.

Wenn die Einheit »C« so ausgerichtet ist, bewegt sich ein automatisches Antriebssystem heran, welches die Schraube 42 über ihren Sechskantkopf 50 bis zu einem bestimmten Drehmoment verdreht Das Werkstück 8 wird gegen den Klotz 30 durch die von der Schraube 42 erzeugt? Kraft geklemmt Die Reaktionskraft an der Schraube 42 wird über das joch 40, den Anker 52 und das Joch 56 auf den Klotz 68 übertragen, wo ate auf der Wirkungslinie der Spannkraft, welche über den Klotz 30 auf das Werkstück 8 aufgebracht wird, am Träger angreift Es werden somit keine Biegebelastungen auf den Träger arigeüLi. Die einzige Beanspruchung, die auf dem Aufspannen beruht und auf den Träger 32 ausgeübt wird, ist eine reine Kompressionsbeanspruchung zwischen den beiden Klöt?.en 30 und (A.

Die Einheit »C«i** einer erheblichen Biegebeanspruchunp ausgesetzt, -iie eine Zugbeanspruchung des Ank-jrs 52 überlegen. D'^se ist gleich der Kw<pressionsbeanspmchung zwischen den Klotzen 3d und bo. Die Einheit »C« erfahrt somit eine erhebliche Formälideiune: die Einheit ίτ» iedoch so ppstnll/' Haft

alle Belastungen innerhalb der Elastizitätsgrenzen liegen. Die Formänderungen der Einheit »C« können auf den Träger 32 nur über die elastomere Buchse 62 und die Unterlagsscheiben 64 und 66 übertragen werden. Diese haben jedoch einen sehr geringen Elastizitätsmodul, so daß die auf den Träger aufgrund der Formänderung der Einheit »C« übertragenen Kräfte vollständig vernachlässigbar sind.

Das Entspannen geschieht in umgekehrter Reihenfolge wie das Aufspannen. Die automatische Mutleran- to ziehmaschine dreht die Schraube 42 aus dem Joch 40 heraus, wobei sie an dem Sechskantkopf 50 angreift. Wenn sich die Schraube 42 zurückzieht, führt die Feder 46 den Tauchkolben 38 und den Klotz 36 zurück, was soviel Freiraum schafft, daß die Einheit »C« zum Entladen und darauffolgenden Wiederbeladen weggeschwenkt werden kann.

Ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem einige Komponenten der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 Verwendung finden, ist in F i g. 5 gezeigt. Ein Abschnitt des Werkstückträgers 80 trägt einen Positionierklotz 10 für das Werkstück 8. Das Werkstück 8 wird gegen diesen Positionierklotz 10 durch einen Spannarm 14 geklemmt, an welchem ein Spannklotz 16 angebracht ist. Das gegenüberliegende Ende des Spannarmes 14 liegt über einen Widerlagerklotz 18 gegen einen Reaktionsklotz 12 an, der am Träger 80 montiert ist. Die Klemmkraft wird in der Nähe des Mittelpunktes des Spannarmes über einen Schraubanker 82 aufgebracht. Funktion, Wirkungsweise und Bedienung des Spannarmes 14 entsprechen im wesentlichen denen des Mechanismus der F i g. 2. Bei der Vorrichtung der F i g. 5 wird jedoch der Schraubanker 82 nicht direkt in den Träger 80 eingeschraubt, sondern durchquert diesen und wird in einen Gegenspannarm 84 eingeschraubt. Der Anker 82 wird durch eine elastische Buchse 86 geführt, die aus Neopren, Polyurethan oder einem äquivalenten Elastomer bestehen kann. Der Gegenspannarm 84 ist zwischen den Abschnitten 88 und 90, die direkt am Träger, auf die Spann- und Reaktionspunkte des Armes 14 ausgerichtet, anliegen, hinterschnitten. Ein Stift 92, der im Träger 80 montiert ist greift lose in einen Paßschlitz 94 im Arm 84 und wirkt dem Drehmoment, welches durch den Anker 82 auf den Arm 84 aufgebracht wird, entgegen. +5

Wenn der Anker 82 zur Erzeugung einer Spannkraft am Werkstück 8 gegen den Klotz 10 gedreht wird, wird auf den Spannarm 14 eine große Biegebelastung aufgebracht Diese Biegebelastung wird nicht vom Werkstückträger 80 sondern stattdessen vom Gegen- so spannarm 84 aufgenommen. Die Arme 14 und 84 können sich durchbiegen und tun dies auch, ohne daß hierdurch eine Durchbiegung des Trägers 80 bewirkt würde. Die gestrichelten Linien in Fig.5 zeigen übertneben die Durchbiegungen der Arme 14 und 84 bei voller Spannkraft Es ist zu erkennen, daß diese Formänderungen zu keiner Biegebeanspruchung des Trägers 80 führen. Die einzigen Beanspruchungen, denen der Träger 80 ausgesetzt ist, bestehen aus zwei rein lokalen Kompressionsbeanspruchungen: Die erste wirkt zwischen der Fläche 88 des Armes 84 und dem Klotz 10, die zweite zwischen der Fläche 90 des Armes 84 und dem Klotz 12. Diese im wesentlichen reinen Kompressionsbeanspruchungen erzeugen weit geringere Fonnänderungen des Trägers 80 als die Biegebeansprachungen, die ohne den Gegenspannarm 84 auftreten würden.
In F i g. 6 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel gezeigt, bei dem die Spannkraft auf das Werkstück aufgebracht wird, ohne daß ein reaktives Biegemoment am Werkstückträger bewirkt wird. Hierbei sind die Einrichtung, welche die Spannkraft erzeugt, und die Einrichtung, welche die Vorrichtung zur Be- und Entladung verdreht, koaxial angeordnet.

Der Werkstückträger 32 trägt noch immer einen Klotz 30 mit einer Fläche 34, welche das Werkstück 8 positioniert. Die Spannvorrichtung umfaßt einen rohrförmigen Anker 100, der am Träger 32 über eine elastische Buchse 62 und elastische Unterlagsscheiben 64 und 66 montiert ist. Ein Vorderjoch 102 ist durch Stifte 104 am Anker 100 befestigt und trägt einen Spannklotz 106.

Auf der anderen Seite des Trägers ist ein hinteres joch 108 durch Stifte 110 am Anker 100 befestigt. Das hintere Joch 108 seinerseits trägt einen Hebel 112 über einen Schwenkzapfen 114, auf welchem der Hebel 112 gegenüber dem Joch 108 verschwenkt werden kann. Das äußere Ende des Hebels 112 liegt gegen die Fläche eines Reaktionsklotzes 116 an, der auf den Spannklotz 106 ausgerichtet ist. Das innere Ende des Hebels 112 wird von einer Stange 118 berührt und angetrieben, welche in den Anker 100 eingeschraubt ist und über einen Sechskantkopf 120 verdreht wird Eine Feder 122 ist innerhalb des Ankers 100 auf der anderen Seite des Hebels IP montiert und wird durch eine Kappe 124, die am Anker 100 angebracht ist, festgehalten. Die Feder 122 hält den Hebel 112 in Anlage an der Stange 118. Schließlich i.;t der Anker 100 mit einer hexagonalen Antriebsfläche 126 versehen, dl·? im wesentlichen koaxial zum Stangenkopf 120 angeordnet ist.

Zum Be- und Entladen wird die Vorrichtung aus der in F i g. 6 gezeigten Position die Achse des Ankere ίΟϋ um etwa 90° verdreht. Zum Aufspulen wird die Vorrichtung so, wie in Fig.6 gezeigt angeordnet; die Spannkraft wird aufgebracht, indem die Stange 118 über den Kopf 120 verdreht wird. Hierdurch bewegt sich die Stange 118 auf den Hebel 112 zu. Dies führt dazu, daß sich der Hebel 112 im Uhrzeigersinn um den Stift 114 verdreht, was eine Spannkraft zw'->chen dem Klotz 106 und der Fläche des Hebels 112, der den Klotz 116 berührt, hervorruft. Es ist leicht zu erkennen, daß die einzige auf den Werkstückträger ausgeübte Kraft die Kompressionskraft ist. die entlang der Spannachse B ausgeübt wird. Der Spannanker 100, die Joche 102 und 108 sowie der Hebel 112 können sich aufgrund der Biegebelastungen, die auf sie einwirken, durchbiegen und tun dies auch. Diese Formänderungen werden jedoch von der elastischen Buchse 62 und .'en Unterlagsscheiben 64 und 66 absorbiert, wobei vollständig vernachlässigbare Kräfte auf den Träger 32 ausgeübt werden.

Zum Entspannen wird die Stange 118 im Anker 100 in der entgegengesetzten Richtung verdreht wobei sie von der Endkappe 124 wegbewegt wird. Der Hebel 112 verdreht sich gegen den Uhrzeigersinn um den Stift 114, getrieben durch die Feder 122, und hebt die Spannkraft auf. Es entsteht ein Zwischenraum zwischen dem Hebel 112 und dem Klotz 116.

In F i g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt welches einen intern angelenkten Hebel verwendet Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Hebel an der Werkstückseite des Werkstückträgers montiert Der Träger 32 weist wiederum einen Kiotz 30 auf, an dessen Positionierfläche 34 das Werkstück 8 anliegt Der Spannanker 130 ist wiederum im Träger 32 über eine elastische Buchse 62 und elastische Unterlagsscheibe 64

und 66 gelagert. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. j ist ein hinteres Joch 56 durch einen Stift 58 am Anker 130 befestigt und wirkt gegen einen Klotz 68 am Träger 32. Das hintere Joch wird weiter durch einen Schulterabschnitt 60 am Anker 130 gelagert. s

Ein vorderes Joch 132 ist am Anker 130 über einen Stift 134 befestigt. Dieses Joch 132 trägt seinerseits einen «,',/annhebel 136 über einen Schwenkzapfen 138. Das äußere Ende des Hebels 136 besitzt eine solche Kontur, daß es das Werkstück 8 auf der Klemmachse B to richtig berührt. Durch das innere Ende des Hebels 136 ist eine Schraube 139 geschraubt, die mit einem hexagonalen Kopf 140 versehen ist. Diese Schraube 139 liegt an einem Verschleißklotz 142 an, der im Anker 130 montiert ist.

Das Be- und Entladen geschieht wiederum dadurch, daß die Spannvorrichtung vom Werkstück weggedreht wird. Das Aufspannen geschieht in der Stellung, die dargestellt ist, indem die Schraube 139 auf dci'i Verschleißklotz 142 zu gedreht wird. Die Schraube kann sich nicht axial bewegen. Hierdurch wird der Hebel 136 gegen den Uhrzeigersinn auf dem Zapfen 138 verdreht, was eine Spannkraft am Werkstück 8 entlang der Achse B erzeugt. Es ist zu erkennen, daß dieser Kraft vom Klotz 68 und Joch 56 entgegengewirkt wird und daß die gesamte Vorrichtung eine rein kompressiv? Beanspruchung entlang der Spannachss B erzeugt und keine Biegebelastungen auf den Träger 32 ausübt. Die Vorrichtung biegt sich zwar selbst durch, dies wird jedoch durch die Elastizität der Buchse 62 und der Unterldgsscheiben 64 und 66 absorbiert.

Zum Entspannen wird die Schraube 139 gedreht, so daß sie sich vom Verschleißklotz 142 wegbewegt. Hierdurch kann sich der Hebel 136 im Uhrzeigersinn um den Zapfen 138 verdrehen. Zusätzlich kann eine Feder vorgesehen sein, welche diese Bewegung unterstützt.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Drehung der Spannvorrichtung und die Betätigung der Schraube, welche die Spannkraft erzeugt, von der Seite des Werkstückträgers aus bewirkt, auf weicher auch das Werkstück angeordnet ist. Diese Funktionen können auch von der entgegengesetzten Seite des Trägers aus erzielt werden, wie dies in F i g. 8 gezeigt ist Dabei handelt es sich im wesentlichen um dieselbe Vorrichtung wie in Fig.3 mit der Ausnahme, daß die gesamte Spannvorrichtung gegenüber dem Werkstückträger 33 umgekehrt ist Kleinere Veränderungen sind bei den Abmessungen einiger Bauelemente erfolgt. Das Werkstück 8 wird nunmehr gegen die Fläche 34 des Klotzes 30 durch das Joch 56 gespannt und zwar als Reaktion auf die Kraft die durch die Schraube 42 über den Tauchkolben 38 auf den Klotz 68 ausgeübt wird Es ist somit zu erkennen, daß die in Fig.8 gezeigte Vorrichtung wiederum nur eine kompressive Belastung auf den Träger 32 entlang der Achse B ausübt

Fig.9 ist eine vereinfachte Schemazeichnung, in welcher eine weitere Ausführungsform einer Spannvorrichtung ftki. g2i?--V^:? gelagertem Hebel gezeigt ist Ein rohrförmiger Spanna»iKci i^. -."_ώ· ~'m '»«tstehendes Joch 152 und eine feste Klammer 154. Es versteht sich, daß der Anker 150 wiederum in dem Werkstückträger über geeignete elastische Buchsen und Unterlagsscheiben montiert ist Ein Spannhebel 156 ist über einen Schwenkzapfen 158 mit der Klammer 154 verbunden. Am anderen Ende trägt der Hebel 156 einen Spannklotz 160, der direkt auf einen Spannklotz 162 ausgerichtet ist Letzterer ist am Joch 152 montiert Eine Betätigungsstange 164 erstreckt sich durch die Mitte des Ankers 150 und ist über einen Zapfen 166 am einen Ende gelenkig mit dem Hebel 156 verbunden. Am anderen Ende besitzt die Stange 164 ein Gewinde und trägt eine Mutter 166, die an der Endfläche des Ankers 150 anliegt. Es ist zu erkennen, daß die Mutter die Stange 164 auf das feststehende Joch zu bewegt, wenn sie auf der Stange 164 heruntergeschraubt wird. Hierdurch dreht sich der Hebel 160 um den Zapfen 158 im Uhrzeigersinn, was die Entfernung zwischen den Klötzen 160 und 162 verringert.

Eine weitere Version einer hebelartigen, in sich geschlossenen Spannvorrichtung ist in Fig. 10 gezeigt. Ein zylindrischer Spannanker 170 trägt ein feststehendes Joch 172 am einen Ende und eine feststehende Klammer 174 am anderen Ende. Der Anker 170 ist über geeignete elastische Buchsen und Unterlagsscheiben am Träger gelagert. Ein Spannhebel 176 ist mit der Klammer i/4 durch einen Schwenkzapfen i7S gelenkig verbunden. Am anderen Ende trägt der Hebel 176 einen Spannklotz 180, der direkt auf einen Spannklotz 182 ausgerichtet ist. Letzterer ist am feststehenden Joch montiert. Ein Bolzen 184 ist am Anker 170 montiert und erstreckt sich durch ein übergroßes Loch im Hebel 176 und durch eine kugelförmige Unterlagsscheibe 186. Das äußere Ende des Bolzens 184 ist mit Gewinde versehen und trägt eine Mutter 188. Wenn diese Mutter auf dem Bolzen 184 angezogen wird, bewegt sie sich auf den Anker 170 zu und bewirkt über die Unterlagsscheibe 186, daß sich der Spannhebel 176 auf dem Zapfen 178 gegen den Uhrzeigersinn verdreht. Hierdurch wird die Entfernung zwischen den Klötzen 180 und 182 verringert

Bei allen bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Spannkraft direkt oder indirekt über ein Schrauben- oder Gewindesystem erzeugt Es sind jedoch auch andere Einrichtungen zur Spannkrafterzeugung verwendbar. Zwei weitere Einrichtungen zur Erzeugung der Spannkraft sind in den F i g. 11 und 12 dargestellt. In Fig. 11 sind der Spannanker 52, das hintere Joch 56 und weitere Details ebenso ausgebildet wie bei der Vorrichtung der F i g. 3. Das vordere Joch 200 ist abgeändert und enthält nunmehr anstelle des Schraubenmechanismus von F i g. 3 einen Zylinder. Das vordere Joch ist mit einem zylindrischen Hohlraum versehen, in dem ein Kolben 202 und eine Kolbenstange 204 montiert sind. Das vordere Ende der Kolbenstange trägt einen Druckklotz 206. Der Kolben 202 ist mit einer Dichtung 208 versehen. Die Stange 204 ist mit einer Dichtung 210 abgedichtet Der zylindrische Hohlraum im Joch 200 ist mit einer Deckplatte 212 abgeschlossen. Die zylindrischen Abschnitte auf beiden Seiten des Kolbens sind mit öffnungen 214 und 216 versehen. Wenn unter Druck stehendes Strömungsmittel aus einer Pumpe oder einem Akkumulator in die öffnung 216 eingeführt wird, bewegen sich der Kolben 202, die Stange 204 und der Druckklotz auf das Werkstück 8 zu und spannen dieses gegen die Fläche 34 des Klotzes 30. Die Reaktionskraft wird über den Spannanker übertragen und erscheint am Klotz 68. Wiederum wird nur eine einfache kompressive Kraft auf den Werkstückträger 32 ausgeübt Wenn unter Druck stehendes Strömungsmittel in die öffnung 214 eingeführt wird, ziehen sich der Kolben 202, die Stange 204 und der Klotz 206 vom Werkstück 8 zurück, wodurch die Vorrichtung um die Achse des Ankers 52 am hexagonalen Abschnitt 70 verdreht werden kann. Hierdurch ist eine Werkstückbe-und -entladung möglich.

Eine andere Einrichtung zur Erzeugung der Spannkraft ist in Fig. 12 gezeigt. Hier ist das Joch 220 mit einem zylindrischen Hohlraum versehen, in welchen ein beweglicher Tauchkolben 222 eingepaßt ist. Dieser trägt einen Druckklotz 224. Ein Ringdeckel 226 ist am s Joch 220 montiert. Eine schwere Kompressionsfeder 228 ist innerhalb des Hohlraums des Joches 220 zwischen Tauchkolben 222 und Deckel 226 angebracht. Eine Zugstange 230 ist mit dem Tauchkolben 222 verbunden und verläuft durch die Feder 228 und durch das Loch im Deckel 236. Am äußeren Ende ist die Stange 230 zu einem vergrößerten Kopf 232 ausgeformt.

Der Mechanismus ist in Fig. 12 in der Spannposition dargestellt. Die Spannkraft, die von der Feder 228 erzeugt wird, sowie die Reaktionskraft am Klotz 68 erzeugen eine reine kcmpressive Kraft am Werkstückträger 32.

Zum Entspännen des Werkstückes gfciii cm exierner Mechanismus am Stangenkopf 232 an und übt eine Kraft aus, die ausreicht, die Feder 228 weiter als in der Spannstellung zu komprimieren. Der Druckklotz 224 bewegt sich vom Werkstück 8 weg und die gesamte Vorrichtung wird zur Werkstückbe- und -entladung weggedreht. Der Spannvorgang erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Eine Abwandlung der Ausführungsform der F i g. 5 ist in Fig. 13 gezeigt Bei dieser Ausführungsform wird die Spannkraft durch eine unter Kompression stehende Schraube erzeugt, wobei der Spannarm und der Gegenspannarm an einem Punkt zwischen dem Spannpunkt und der Schraubenachse verbunden sind.

In Fig. 13 trägt ein Abschnitt des Werkstückträgers 80 einen Positionierklotz 10 für das Werkstück 8. Das Werkstück 8 wird gegen diesen Positionierklotz 10 durch einen Spannarm 250 gespannt, an welchem ein Spannklotz 16 befestigt ist. In das gegenüberliegende Ende des Armes 250 ist eine Schraube 252 eingeschraubt, welche an dem im Träger 80 montierten Reaktionsklotz 12 anliegt.

An dem Arm 250 ist an einem Punkt zwischen dem Spannklotz 16 und der Schraube 252 ein Spannanker 254 durch einen Zapfen 256 gelenkig angebracht. Dieser Anker 254 verläuft durch den Träger 80 und wird an einem Gegenspannarm 258 durch einen geflanschten Kopf 260 gehalten. Der Anker 254 kann sich somit gegenüber dem Arm 258 verdrehen. Der Arm 258 ist zwischen den Abschnitten 262 und 264, die direkt zu dem Reaktionsklotz 12 bzw. dem Positionierklotz 10 ausgerichtet sind, hinterschnitten. Der Arm ZV> kann sich aufgrund eines Stiftes 92, der am Träger 80 montiert ist und in einen Paßschlitz 266 an einem Ende des Armes 258 eingreift, nicht gegenüber dem Träger 80 verdrehen. Der Anker 254 ist über eine elastische Buchse 268 im Träger gelagert

Wenn die Schraube 252 gegenüber dem Arm 250 und dem Klotz 12 in einer Richtung verdreht wird, in der sie sich auf den Klotz 12 zubewegt, wird dieses Ende des Armes ?5C (Oir Klotz 12 weggedrückt. Dadurch wird der Anker auf Zug beansprucht. Durch den Klotz 16 wird auf das Werkstück 8 eine Spannkraft ausgeübt. Die Zugkraft im Anker 254 wirkt sich als Biegebelastung im Arm 258 aus, wobei zwei Reaktionskräfte an den Auflagerpunkten 262 und 264 auftreten. Diese Kräfte sind direkt auf die Kräfte an der Schraube 252 und dem Spannklotz 16 ausgerichtet. Die Arme 250 und 258 biegen sich durch; aufgrund der Ausrichtung der Druckpunkte ergeben sich hierdurch jedoch keine Biegebclastungen am Träger 80. Wie bei dem Ausfuhrungsbeispiel von Fig. 5 sind die einzigen Beanspruchungen, denen der Träger ausgeseift ist, zwei rein kompressive Beanspruchungen, eine entlang der Spannachse zwischen dem Berührungspunkt 264 durch den Positionierklotz und dem Spannklotz 16 und die andere entlang der Reaktionsachse durch den Beruh rungspunkt 262, durch den Klotz 12 und die Schraube 252.

Die Schraube 252 muß nicht am Klotz 12 anliegen, wie in Fig. 13 gezeigt, sondern kann direkt am Gegenspannarm anliegen, wie in Fig. 14 gezeigt. Letztere stimmt im übrigen mit Fig. 13 überein.

In Fig. 14 erstreckt sich der Träger 80a nicht bis zur Reaktionsachse. Eine verlängerte Schraube 252a ist in den Arm 250 eingeschraubt. Diese Schraube 252a liegt direkt an einer Auflagerfläche 270 eines Gegenspannarmes 258a an. Die Spannkraft wird dadurch erzeugt, daß die Schraube 252a auf den Arm 258a zugedreht wird. Dies erzeugt im wesentlichen dieselben Kräfte, wie sie anhand der Fig. 13 beschrieben wurden, mit der Ausnahme, daß nunmehr die einzige auf den Träger 80a ausgeübte Kraft eine einzige Kompressionskraft ist, die entlang der Spannachse durch den Positionierklotz und den Spannklotz 16 wirkt.

Bei den beiden in den !-"ig. 13 und 14 gezeigten Ausführungsformen wird das Werkstück 8 dadurch entspannt, daß die Schraube 252 bzw. 252a zurückgeschraubt wird und die Arme 250 und 254 um die Achse des Ankers 254 um einen Winkel von ungefähr 45 bis 90° verdreht werden. Hierdurch ergibt sich Jer nötige Freiraum zur Entladung und Wiederbeladung der Vorrichtung.

Im Zusammenhang mit Fig. 13 ist zu erkennen, daß die Position der Schraube umgekehrt werden kann. Sie kann in den Gegenspannarm 258 eingeschraubt werden und den Träger an der lokalisierten Berührungszone 262 berühren. Ein fester Positionierklotz am Spannarm 250 berührt dann den Reaktionsklotz 12. In ähnlicher Weise kann bei Fi g. 14 die Schraube 252a derart in den Arm 258a geschraubt werden, daß sie an einer zugeordneten Fläche am Arm 250 auf der Wirkungslinie der Schraube 252a anliegt In beiden Fällen beeinflußt die Umkehrung der Schraubenposition die Kraft- und Belastungsverteilung nicht, macht jedoch möglich, daß die Vorrichtung von der Seite des Werkstückträgers aus betätigt werden kann, die dem Werkstück gegenüberliegt, was bei einigen AnwLndungsfäHen wünschenswert ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Werkstückspannvorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken auf dem Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine oder auf einem Werkstückträger, mit einem Spannarm, der eine Spannfläche aufweist, über die das zu spannende Werkstück gegen eine Positionierfläche am Arbeitstisch bzw. am Werkstückträger spannbar ist, sowie mit einem Gegenspannarm, dessen Spannfläche in der Verlän- to gerung der Spannkraftwirkungslinie an einer der Positionierfläche abgewandten Fläche des Arbeitstisches bzw. des Werkstückträgers zur Anlage kommt, wobei der Spannarm und der Gegenspannarm durch einen den Arbeitstisch bzw. den Werkstückträger is durchdringenden Spannanker miteinander verbunden sind, über den die Werkstückspannvorrichtung am Arbeitstisch bzw. am Werkstückträger gehalten ist, sowie mit einer zwischen den Spannflächen des Spannarmes und des Gegenspannarmes wirksamen Spannkraft-Erzeugungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannanker (52,82, 100, 130, 150, 170, 254) ausschließlich über eine jegliche Formänderung des Spannankers in sich aufnehmende nachgiebige Befestigungseinrichtung (62, 64, 66; 86; 268) am Arbeitstisch bzw. am Werkstückträger (32,80) gehalten ist

2. Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Befestigungseinrichtung (62,64,66; 86; 268) eine am Arbeitstisch bzw. am Werkstückträger (32, 80) montierte Buchse (62t. 86; 2*8) aus elastomerem Material umfaßt