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Vorrichtung zum Einspannen eines Werk-
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stücks zwischen einem festen Anschlag und einem beweglichen Spannelement
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes zwischen
einem festen Anschlag und einem beweglichen Spannelement, das in Spannrichtung und
in der hierzu entgegengesetzten Richtung an einer Führung verschiebbar ist.
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Es ist oft erforderlich, Werkstücke unterschiedlicher Größe einzuspannen.
Hierzu wird nach dem Anlegen des Werkstückes an den festen Anschlag das bewegliche
Spannelement soweit an das Werkstück herangeführt, daß es sich in unmittelbarer
Nähe desselben befindet. Je nach Größe des Werkstücks ist also das bewegliche Spannelement
über eine mehr oder weniger lange Strecke zu verschieben, bevor das Einspannen mit
einer entsprechend großen Spannkraft erfolgen kann.
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Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zu diesem Zweck geeignete
Vorrichtung zu schaffen, die nur einen geringen technischen Aufwand erfordert und
die sich in einfacher Weise handhaben läßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
das Spannelement über eine Kupplungseinrichtung mit einem
Antriebsrad
verbindbar ist, das mit der Verschiebung des Spannelementes an einer parallel zur
Spannrichtung verlaufenden Schiene reibschlüssig oder formschlüssig angreifend entlangläuft,
und daß dem Spannelement eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die bei eingeschalteter
Kupplungseinrichtung den dem Antriebsrad zugeordneten Teil derselben oder das Antriebsrad
in Drehung versetzt.
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Solange also das bewegliche Spannelement an das Werkstück herangeführt
wird, kann das von der Antriebseinrichtung abgekuppelte Antriebsrad an der Schiene
mitlaufen. Beim Einschalten der Kupplungseinrichtung und der Antriebseinrichtung
ist der zuvor abgekuppelte Teil der Antriebseinrichtung mit der Schiene so verbunden,
daß jetzt das Spannelement das Andrücken des Werkstückes an den festen Anschlag
bewirkt.
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Eine derartige Vorrichtung erfordert einen verhältnismäßig geringen
technischen Aufwand, wobei es unter anderem auch vorteilhaft ist, daß der für das
eigentliche Einspannen erforderliche Spannweg des Spannelementes wesentlich kürzer
ist als derjenige Weg, den das Spannelement zum Anpassen an die jeweilige Werkstückgröße
verschoben werden muß.
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Insbesondere wenn größere Spannkräfte aufzubringen sind, ist es vorteilhaft,
wenn die Schiene eine Zahnstange ist und wenn
das Antriebsrad als
Zahnrad ausgebildet ist. Es kann im übrigen in einigen Fällen auch zweckmäßig sein,
Führung und Schiene konstruktiv zu einer einzigen Führungsschiene zusammenzufassen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das
Spannelement konstruktiv mit einer Stützplatte verbunden ist, daß eine um die Drehachse
eines Kupplungselementes drehbare Kupplungsplatte vorgesehen ist und daß die Antriebseinrichtung
zwischen Stützplatte und Kupplungsplatte angreift.
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Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, je nach Anwendungszweck
der Vorrichtung besonders geeignete Antriebe in konstruktiv günstiger Weise anzuordnen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antriebseinrichtung eine Kolben-Zylinder-Anordnung
ist,deren Kolben und Zylinder an der Stützplatte und an der Kupplungsplatte -j3weils
gelenkig angreifen. Es kann also mit Hilfe der Antriebseinrichtung die gegenüber
dem Spannelement drehbare Kupplungsplatte von der gegenüber dem Spaiinelement nicht
drehbare Stützplatte aus in Drehung versetzt werden, wobei sich der jeweils gewünschte
Drehbereich und die Größe der aufzubringenden Spannkraft durch entsprechende Anordnung
der Kraftangriffspunkte und die Auslegung der Kolben-Zylinder-Anordnung vorgeben
lassen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Kupplungselement
eine auf einer zur Spannrichtung querverlaufenden Welle angeordnete Kupplungshülse
auf, die am Spannbock gehalten und gelagert ist. Es kann dann die Kupplungsplatte
an der Kupplungshülse drehbar gehalten und gelagert sein.
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Als Kupplungseinrichtung ist zum Beispiel eine elektromagnetisch betätigbare
Kupplung geeignet, die die Drehbeweglichkeit zwischen Kupplungsplatte und Kupplungshülse
blockiert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es erfindungsgemäß aber auch
denkbar, daß die Kupplungshülse eine mit einem Spannband zusammenwirkende zylindrische
Kupplungsfläche aufweist und daß auf der KupplungspEtte eine Kolben-Zylinder-Anordnung
angeordnet ist, durch die das an der Kupplungsfläche anliegende Spannband spannbar
ist.
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Dies hat unter anderem den Vorteil, daß die zur Kupplungseinrichtung
gehörende Kolben-Zylinder-Anordnung mit demselben Druckmedium betrieben werden kann,
das auch den Antrieb der für den Drehantrieb vorgesehenen Kolben-Zylinder-Anordnung
bewirkt.
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Es ergibt sich im übrigen auch für die Kupplungseinrichtung ein
verhältnismäßig
einfacher und betriebssicherer Aufbau.
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Vorteilhaft kann zumindest ein Ende des Spannbandes an einem schwenkbaren
Hebel befestigt sein, an dem die Kolben-Zylinder-Anordnung gelenkig angreift. Hierdurch
können der Hub der Kolben-Zylinder-Anordnung und auch ihre Kraft an die erforderliche
Länge des Spannweges und an die Größe der aufzubringenden Spannkraft angepaßt werden.
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Die mit Hilfe des Spannbandes erzielbare kraftübertragende Wirkung
ist besonders günstig, wenn das durch die Schwenkbewegung des Hebels mitgenommene
Ende des Spannbandes in derjenigen Richtung um die Kupplungsfläche herumgezogen
wird, in der sich die Kupplungshülse während der Drehbewegung des Antriebsrades
dreht.
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Ferner kann erfindungsgemäß der Hebel um eine auf der Kupplungsplatte
senkrecht stehende Achse schwenkbar und als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein derart,
daß an einem Hebelarmende die Kolben-Zylinder-Anordnung angreift und am anderen
Ende das zu spannende Spannbandende befestigt ist. Hierdurch ergeben sich räumliche
Vorteile für die Anordnung der auf der Kupplungsplatte befindlichen Elemente.
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Das Spannelement kann in seiner Form im jeweiligen Anwendungszweck
beliebig
angepaßt werden. Es ist allerdings denkbar, daß es zum Einspannen größerer Werkstücke
entsprechend groß bemessen sein muß. In diesem Fall könnte es schwierig sein, die
erforderliche Spannkraft nur an einer Stelle auf das Spannelement aufzubringen.
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Es wird deshalb in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
daß das Spannelement zu einer Spannleiste verlängert ist, daß zwei in einem Abstand
voneinander parallel zur Spannrichtung verlaufende Schienen vorgesehen sind und
daß auf jeder Schiene ein Antriebsrad entlangläuft.
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Es können also an einer solchen Spannleiste ein zusätzliches Antriebsrad
oder sogar auch mehrere zusätzliche Antriebsräder im Abstand voneinander angeordnet
werden, wobei jedes Antriebsrad mit einer eigenen Schiene zusammenwirkt.
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Je nach Art der Anwendung ist es denkbar, für jedes Antriebsrad oder
auch für jede Gruppe von Antriebsrädern eine eigene Antriebseinrichtung vorzusehen.
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Erfindungsgemäß ist es jedoch meist vorteilhaft, wenn die mit dem
Kupplungselement verbundene Welle in einer zur Spannleiste parallelen Richtung verlängert
ist und im Bereich der zweiten Schiene das weitere Antriebsrad aufweist. Es wird
dann insgesamt
nur eine einzige Antriebseinrichtung benötigt.
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Hierbei ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn das eine Antriebsrad
unmittelbar mit der Kupplungshülse verbunden ist und wenn die Welle in die Kupplungshülse
reibschlüssig und derart eingesetzt ist, daß die relative Drehstellung zwischen
der Kupplungshülse und der Welle einstellbar ist.
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Hierdurch ist eine einfache Möglichkeit gegeben, den Lauf der beiden
Antriebsräder gegenüber der jeweilskugeordneten Schiene bzw. gegeneinander so zu
justieren, daß über die Länge der Spannleiste hin eine möglichst gleichmäßige Spannkraft
aufgebracht wird.
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Im Bedarfsfall kann natürlich auch einem oder mehreren der weiteren
Antriebsräder jeweils eine eigene Antriebseinrichtung mit Kupplungseinrichtung zugeordnet
werden.
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Bei Verwendung jeweils einer Kolben-Zylinder-Anordnung für die Kupplungseinrichtung
und den Antrieb ist es erfindungsgemäß weiterhin vorteilhaft, wenn beide Kolben-Zylinder-Anordnungen
über ein gemeinsames Schaltelement an eine Druckmittelzuführung angeschlossen sind
und wenn der den Drehantrieb bewirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung ein Verzögerungsglied
zugeordnet ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß mit einem einzigen Betätigungsvorgang
zuerst
das Einkuppeln und kurz darauf der Beginn der Antriebsbewegung ausgelöst werden
können.
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Für die Rückführung in die Ausgangslage können entweder Federn verwendet
werden. Es ist aber auch denkbar, die Kolben der Kolben-Zylinder-Anordnungen zweiseitig
beaufschlagbar aufzuführen, so daß mit dem Abschalten des Druckmittels bei Beendigung
eines Einspannvorganges eine Beaufschlagung der Kolben in entgegengesetzter Richtung
und damit eine Rückstellung aller bewegten Teile in die Ausgangslage erfolgt.
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Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung können Führungen
und Schienen Bestandteil eines zur Spannebene parallelen Grundrahmens sein, wobei
diesem Grundrahmen eine Montageplatte zugeordnet ist, die mindestens einen festen
Anschlag zum Anlegen des Werkstücks aufweist.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand
einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen: Figur 1 eine Teil- Vorderansicht
eines Grundrahmens und einer Montageplatte einschließlich der Vorrichtung, teilweise
geschnitten;
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur
1; Figur 3 in verkleinertem Maßstab eine Teil-Draufsicht auf die Darstellung nach
Figur 1, jedoch ohne die Antriebsplatte und die oberhalb derselben liegenden Teile;
Figur 4 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht im Bereich der Antriebsplatte und
der Kupplungsplatte.
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Entlang einer Montageplatte lo erstrecken sich zwei als Recheckprofil
ausgebildete Führungen 11 parallel zueinander. An der einen Seite der Montageplatte
10 ist eine zu den Führungen 11 im rechten Winkel verlaufende vertikale Anschlagleiste
12 angeordnet. Jeweils oberhalb bzw. unterhalb einer der Führungen 11 verlaufen
zu diesen parallel zwei Zahnstangen 13. Diese Teile bilden einen einheitlichen Grundrahmen,
dessen Abmessungen je nach Bedarf gewählt werden können und der sich in beliebiger
Lage feststehend oder auch transportabel oder beweglich anordnen läßt.
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Parallel zur Anschlagleiste 12 erstreckt sich eine Spannleiste 14,
die durch ein Hohlprofil gebildet ist und die von einer Welle 15 durchsetzt wird.
Die Welle 15 ist an zwei Stellen mit jeweils einem Lagerbock 16 gelagert, der über
ein Profilstück 17 mit dem unteren und über ein weiteres Profilstück 18 mit dem
oberen Ende der Spannleiste 14 verbunden ist. Die Lagerung erfolgt mit Hilfe von
Kugellagern 19. Die Spannleiste 14
hat ferner in ihrem oberen und
in ihrem unteren Bereich jeweils ein mit einer Nut versehenes Führungsstück 20,
das mit seiner Nut die jeweils zugeordnete Führung 11 an der Montageplatte 10 bzw.
dem Grundrahmen übergreift und hierdurch an diesem in horizontaler Richtung verschiebbar
gehalten und geführt ist.
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Das obere Profilstück 18 geht in eine etwa horizontal angeordnete
Antriebsplatte 21 über. Auf das obere Ende der Welle 15 ist eine Kupplungshülse
22 aufgesetzt, an der eine weitere Platte, nämlich die Kupplungsplatte 23 über ein
Kugellager 24 drehbar angeordnet ist. Die Welle 15 ist in der Kupplungshülse 22
reibschlüssig eingespannt, und zwar mit Hilfe von Ringfederspannelementen 25, die
mittels einer Schraube 26 festgespannt werden können. Bei gelöster Schraube 26 ist
eine Relativdrehung zwischen der Welle 15 und der Kupplungshülse 22 möglich.
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Somit kann auch ein auf das untere Ende der Welle 15 aufgesetztes
Zahnrad 27 in seiner Drehlage gegenüber einem weiteren Zahnrad 28 justiert werden,
das seinerseits auf die untere Stirnseite der Kupplungshülse 22 aufgeschraubt ist
und die Welle 15 mit Spiel umgibt.
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Auf der Kupplungsplatte 21 ist eine erste Kolben-Zylinder-Anordnung
29 vorgesehen, deren Zylinder an einem senkrechten Zapfen 30 schwenkbar gehalten
ist, während die Kolbenstange mit ihrem
freien Ende an einem Zapfen
31 gelenkig angreift, der sich von der Kupplungsplatte 23 aus senkrecht nach unten
erstreckt.
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Da die Kupplungsplatte 23 gegenüber der Antriebsplatte 21 drehbar
ist, während die Antriebsplatte 21 über das Profilstück 18 mit der Spannleiste 14
fest verbunden ist, kann durch die Kolben- Zylinder-Anordnung 29 eine Drehbewegung
der Kupplungsplatte 23 bewirkt werden.
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Die Kupplungshülse 22 hat oberhalb des Kugellagers 24 eine zylindrische
Kupplungsfläche 32, die über einen wesentlichen Teil ihres Umfangs von einem Spannband
33 umgeben ist. Wie insbesondere Figur 4 erkennen läßt, ist das Spannband 33 mit
einem Ende an einem Zapfen befestigt, der auf der Kupplungsplatte 23 senkrecht steht.
Das andere Ende des Spannbandes 33 ist mit einem Zapfen 35 verbunden, der an einem
Ende eines Hebels 36 befestigt ist. Der Hebel 36 ist um eine Schwenkachse 37 beweglich.
An einem auf dem gegenüberliegenden Ende des Hebels 36 angeordneten Zapfen 38 greift
das freie Ende der Kolbenstange einer Kolben-Zylinder-Anordnung 39 gelenkig an.
Letztere ist auf der Kupplungsplatte 23 um einen Drehpunkt 40schwenkbar angeordnet.
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Die Kolben-Zylinder-Anordnungen 29 und 39 sind jeweils zweiseitig
beaufschlagbar und an ein Druckluftsystem angeschlossen. Die Betätigung erfolgt
über ein ebenfalls nicht dargestelltes Schaltelement, das beim Einschalten kurz
nacheinander zunächst Druckluft
auf die Kolben-Zylinder-Anordnung
39und dann auf die Kolben-Zylinder-Anordnung 29 gibt. Im einzelnen ergibt sich dann
folgende Arbeitsweise: Nach dem Anlegen eines Werkstückes 41 an die feststehende
Anschlagleiste 12, wird die Spannleiste 14 mit der Hand an die gegenüberliegende
Seite des Werkstückes 41 herangeführt, wobei die Zahnräder 27 und 28 auf den Zahnstangen
13 frei mitlaufen.
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Anschließend werden beide Kolben-Zylinder-Anordnungen 29 und 39 mit
Druckluft beaufschlagt. Zunächst bewirkt die Kolben-Zylinder-Anordnung 39 das Festziehen
des Spannbandes 33 um die Kupplungsfläche 32 an der Kupplungshülse 22. Hierdurch
wird eine reibschlüssige Verbindung zwischen der an sich gegenüber der Kupplungshülse
22 drehbaren Kupplungsplatte 23 und der Kupplungshülse 22 geschaffen. Wenn dann
die Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 bei Druckbeaufschlagung aus dem
Zylinder herausgeschoben wird, bewegt sich die Kupplungsplatte 23 in Richtung auf
die in Figur 4 strichpunktiert dargestellte Lage, wobei die Zahnräder 27 und 28
die Spannleiste 14 soweit in Richtung auf das Werkstück 41 mitnehmen, bis die Spannleiste
14 fest an diesem anliegt. Solange beide Kolben-Zylinder-Anordnungen 29 und 39 in
diesem Sinne mit Druckluft beauftragt werden, ist das Werkstück 41 fest eingespannt.
Die beim Einspannen aufzubringenden Reaktionskräfte gehen über die Zahnräder 27
und 28 auf die Zahnstangen 13 und damit auf die feststehenden Teile des
Grundrahmens
über.
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Wenn das Werkstück 41 wieder ausgespannt werden soll, werden die Kolben-
Zyl inder-Anordnungen 29 und 39 durch einfaches Umschalten der Beaufschlagungsrichtung
in ihre ursprüngliche Ausgangslage zurückgeführt, in der das Spannband 33 eine freie
Drehung der upplungshülse 22 und der Welle 15 und damit der Zahnräder 27 und 28
wieder zuläßt, während die Kupplungsplatte 23 in die in Figur 4 dargestellte Ausgangslage
zurückkehrt.
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Die Drehrichtung der Zahnräder 27 und 28 bzw. der Kupplungshülse 22
und derWelle 15 während eines Spannvorganges ist in den Figuren 3 und 4 durch den
Pfeil 42 bezeichnet.
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Bezugs ziffern liste: 1o Montageplatte 11 Führung 12 Anschlagleiste
13 Zahnstange 14 Spannleiste 15 Welle 16 Lagerbock 17 Profilstück 18 Profilstück
19 Kugellager 20 Führungsstück 21 Antriebsplatte 22 Kupplungshülse 23 Kupplungsplatte
24 Kugellager 25 Ringfederspannelement 26 Schraube 27 Zahnrad 28 Zahnrad 29 Kolben-Zylinder-Anordnung
30 Zapfen 31 Zapfen 32 Kupplungsfläche 33 Spannband 34 Zapfen 35 Zapfen 36 Hebel
37 Schwenkachse 38 Zapfen 39 Kolben-Zylinder-Anordnung 40 Drehpunkt 41 Werkstück
42 Drehrichtung