DE3880366T2 - Vorrichtung zum loesbaren und wiederholbaren klemmen von zwei elementen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weitere Beispiele von Gegenständen, welche am Maschinentisch festgeklemmt werden können, sind z.B. Arbeitstische, Spannvorrichtungen, Paletten, Werkzeuge oder dergleichen.
• Es sind mehrere verschiedene Arten von solchen Klemmvorrichtungen bekannt, und sie weisen mehrere Nachteile wegen der grossen Anzahl von Teilen auf, die an exponierten Stellen Verschmutzungen und der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt sind, wodurch die Klemmgenauigkeit und die Funktionssicherheit beeinträchtigt sind.
• In der schwedischen patentbeschreibung 8302028-8 und EP-A-0 125 220 wird eine Vorrichtung beschrieben, welche die Nachteile der bisherigen Klemmverfahren beseitigen und deren Probleme lösen soll. Diese Klemmvorrichtung weist ein spannmittel mit einem vergrösserten Kopf und Feststellmittel auf, die in Klemmstellung mit dem vergrösserten Kopf des spannmittels im Eingriff stehen, sowie einen Spannmechanismus, der die Feststellmittel betätigt und diese mit dem Kopf des Spannmittels zum Eingriff bringt bzw. davon löst. Diese Vorrichtung ermöglicht ein relativ kompaktes Gehäuse, ist jedoch in bezug auf die Belastung in der Spannrichtung begrenzt und empfindlich auf Temperaturunterschiede zwischen den zwei gespannten Gegenständen. Das Spannmittel in Form eines Bolzens, der in den einen Gegenstand, beispielsweise eine Palette, geschraubt ist, bedeutet somit, dass die Höhe der Palette vom Material abhängig ist, welches zur Aufnahme des Spannmittels oder Bolzens unter der vorgesehenen Belastung notwendig ist. Bei dieser Konstruktion treten hohe Zugbelastungen in diesem Bereich des palettenwerkstoffs auf. Damit die Feststellmittel mit dem vergrösserten Kopf des Spannmittels im Eingriff bleiben, sind die Absätze der Klemmittel und die Kontaktfläche des Kopfs mit negativen Winkeln oder unterschnitten ausgeführt.
• Auch diese weiterentwickelte Ausführung einer Klemmvorrichtung weist also Nachteile auf, welche für eine grosse Genauigkeit beim wiederholten Festklemmen der erwähnten Spannvorrichtungen, paletten, Werkzeuge oder dergleichen auf einem Arbeitstisch unannehmbar sind.
• Die vorliegende Erfindung, die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche definiert ist, kommt ohne das Spannmittel in Form eines Druckbolzens aus, so dass die Spannvorrichtung, Palette oder dergleichen weniger hoch und demgemäss leichter ausgeführt werden kann. Mit der Erfindung wird eine genaue, wiederholbare Klemmstellung in allen Richtungen, d.h. auch in der Z-Richtung erreicht.
• Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
• Fig. 1 zeigt die erfindungsgemässe Vorrichtung im Schnitt, mit einer am Maschinentisch festgeklemmten Spannvorrichtung oder dergleichen, und
• Fig. 2 zeigt den entsprechenden Querschnitt, wobei sich jedoch das Spannmittel in der neutralen Stellung befindet.
• In den Zeichnungen ist mit 1 ein Maschinentisch und mit 2 ein Arbeitstisch oder eine Spannvorrichtung bezeichnet. Am Arbeitstisch 1 ist ein zylindrisches Gehäuse 3 befestigt, welches eine zentrale Bohrung 4 aufweist. In der Mitte der Bohrung ist ein Dorn 5 angeordnet, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist, und auf dessen freies Ende ein zylindrisches Stück 6 geschraubt ist.
• Das zylindrische Stück 6 weist einen umlaufenden Vorsprung in Form einer Nockenf läche 7 auf. Ein Kolben 8 ist in der Bohrung 4 axial beweglich und gegen die Wände der Bohrung sowie gegen den Dorn 5 abgedichtet. Auf geeignete Weise, beispielsweise an nach oben gerichteten Federn oder Fahnen, welche gemäss den Figuren an der Oberseite des Kolbens angebracht sind, ist eine Anzahl von regelmässig verteilten Spannmitteln 9, beispielsweise deren vier, mittels Lagerachsen 10 schwenkbar am Kolben gelagert. Die Spannmittel weisen je einen Schenkel 11 auf, dessen von der Lagerachse 10 entfernteres Ende eine Nase 12 und einen hinteren Teil oder Ansatz 13 besitzt. Der Teil des Spannmittels 9 auf der gegenüberliegenden Seite der Lagerachse 10 weist einen Vorsprung 14 auf.
• Weiterhin weist das Gehäuse 3 eine Kegelstumpffläche 15 am oberen Umfang sowie eine Anschlagsfläche 17 auf, welche quer zur Achse der Kegelfläche (und der Achse 16 der Bohrung 4, des Dorns 5 und des zylindrischen Stücks 6) liegt.
• Im dargestellten Beispiel besitzt der Arbeitstisch oder die Spannvorrichtung 2 eine Aussparung 18, deren Rand einen ringförmigen Absatz 19 mit einer oberen, der Innenseite der Aussparung 18 zugewandten Spannfläche 20 und einer äusseren, in den Zeichnungen nach unten gerichteten Spannfläche 21 aufweist. Der ringförmige Absatz steht mit einem Ring 22 in Verbindung, der am Flanschteil 19' der Schulter befestigt ist. Der ringförmige Absatz 19,19' ist durch einen Haltering 23 am Arbeitstisch 2 befestigt, der seinerseits durch Schrauben 24 mit dem Arbeitstisch verbunden ist. Die Innenseite des Rings 22 ist als konische Fläche 25 ausgeführt, welche mit der konischen Fläche 15 des Gehäuses 3 zusammenwirkt. Der äussere Rand des Rings 22 weist zwei umlaufende, radial angeordnete Federn 26 auf, durch welche der Ring 22 im Teil 19,19' eingespannt und festgehalten ist. Durch die Ausführung dieser Federn 26 kann der Ring 22 und damit die konische Fläche 25 in der Z-Richtung federn, d.h. in der parallel zur oben erwähnten Achse 16 liegenden Richtung.
• In Fig. 2 wurde der Kolben 8 in der zylindrischen Bohrung 4 gegen die Wirkung einer Druckfeder 27 nach oben verschoben, deren eines Ende auf dem Boden des zylindrischen Stücks 6 und das andere Ende auf der Oberseite des Kolbens 8 aufliegt. Die Verschiebung gegen die Wirkung der Druckfeder 27 erfolgt mittels einer hydraulischen Flüssigkeit durch die Bohrung oder den Rohranschluss 28. Gleichzeitig mit der Aufwärtsbewegung des Kolbens 8 werden auch die Spannmittel 9 zusammen mit dem Kolben bewegt, und die Vorsprünge 14 der Spannmittel 9 stossen in der obersten Stellung des Kolbens 8 gegen die freie Unterkante 29 des zylindrischen Stücks 6. Durch die gemeinsame Wirkung des Vorsprungs 14 und der Kante 29 werden die Spannmittel 9 gemäss Fig. 2 nach innen verschwenkt. Dadurch werden die Nasen 12 von der Schulter 19 und deren Spannfläche 20 gelöst. In dieser Stellung kann der Arbeitstisch oder die Spannvorrichtung 2 bei der Klemmvorrichtung derart auf den Maschinentisch 1 aufgesetzt werden, dass die Anschlagsfläche 21 der Spannvorrichtung auf der Anschlagsfläche 17 des Gehäuses 3 aufliegt, wodurch die Stellung der Spannvorrichtung 2 in der Z-Richtung genau definiert ist. Die erwünschte Berührung der Anschlagsflächen 17 und 21 ist dank der Nachgiebigkeit des Rings 22 beim Eingriff der konischen Flächen 15 und 25 gewährleisten die Befestigung der Spannvorrichtung 2 auf dem Maschinentisch 1 in X- und Y- Richtung (Fig. 2).
• Danach wird der Druck in der Leitung 28 reduziert, und die Druckfeder 27 drückt den Kolben 8 nach unten. Dies bedeutet, dass die Nocken 30 der Spannmittel 9 auf die Nockenfläche 7 des Teils 6 auflaufen, wie aus den Figuren klar hervorgeht, wodurch die Spannmittel 9 gegen aussen verschwenkt werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Vorsprünge 14 der Spannmittel 9 mit der Senkung des Kolbens 8 von der Unterkante des Teils 6 gelöst werden, wodurch dieses Ausschwenken ermöglicht wird. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens 8 werden die Spannmittel 9 gänzlich nach aussen geschwenkt, wenn die Nocken 30 auf die Nockenfläche 7 auflaufen, und die Stirnflächen der hinteren Ansätze 13 der Spannmittel liegen auf dem Teil 6 auf (Fig. 1).
• Bei der weiteren Bewegung des Kolbens 8 drücken die Nasen 12 aufgrund der Federkraft der Druckfeder 27 auf die Spannfläche 20 und verriegeln damit die Spannvorrichtung in klar definierter Stellung in X-, Y- und Z- Richtung wirkungsvoll auf dem Maschinentisch 1. Dadurch dass die Spannmittel mit den Nasen 12 über die hinteren Ansätze 13 in einer Ebene direkt auf dem Teil 6 aufliegen, wird eine optimale Verriegelung der Spannmittel in der Klemmstellung erreicht.
• Über dem Gehäuse 3 und über den Spannmitteln ist eine kreisförmige Schutzabdeckung 31 angeordnet, welche beispielsweise mit einer Schraube 32 am Dorn 5 befestigt ist. Diese Schutzabdeckung schützt die Vorrichtung gegen mechanische Schäden und ebenfalls in gewissem Mass vor Verschmutzungen. Auf bekannte Weise kann auch beispielsweise Druckluft oder eine saubere Flüssigkeit durch einen Kanal 33 im Dorn 5 durch die Vorrichtung und durch die Nasen und hinteren Ansätze der Spannmittel 9 geblasen werden, so dass diese Bereiche wirkungsvoll gesäubert werden. Bei geschlossener Vorrichtung kann der Raum zwischen dem Gehäuse 3, dem Kolben 8 und der Spannvorrichtung 2 unter einen bestimmten Druck gesetzt werden, der durch einen Druckschalter geregelt ist, um einen möglichen Druckabfall und damit ein Leck anzuzeigen, welches wiederum auf unkorrekte Klemmung und mögliche Verschmutzungen zwischen den Flächen hinweist, welche die X-, Y- und Z-Richtung festlegen.
• Oben wurde ein Beispiel der Art und Weise beschrieben, wie die Spannmittel 9 durch eine Nockenfläche 7 und einen damit zusammenwirkenden Nocken 30 und durch Vorsprünge 14 und eine damit zusammenwirkende freie Kante 29 im Kolben 8 geführt sind. Selbstverständlich kann die Bewegung der Spannmittel in der einen Richtung durch die Federkraft von Federn in geeigneter Anordnung erzielt werden. Anstatt die Spannmittel 9 direkt auf einer Achse anzulenken, wie oben beschrieben und in den Zeichnungen angedeutet, können die betreffenden Befestigungsmittel beispielsweise mittels Blattfedern am Kolben 8 befestigt sein, welche zweckmässigerweise axial zum Kolben 8 montiert werden, um eine Axialbewegung der Spannmittel zu verhindern.
• Es wurde ein Beispiel der Erfindung beschrieben, und für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass die verschiedenen Einzelheiten in bezug auf die Form und die Konstruktion sowie den Zusammenbau innerhalb der Erfindung abgeändert werden können. Wie erwähnt, können beispielsweise vier Spannmittel 9 verwendet werden, aber auch deren drei oder mehr als vier, welche regelmässig um den Kolben verteilt sind. Weiterhin kann die in Z- Richtung nachgiebige, durch den Ring 22 definierte konische Fläche anstatt im Ring 19,19' (der Spannvorrichtung) im Gehäuse 3 angeordnet sein. Auch zeigt die Zeichnung nur eine Schraube 24 zur Befestigung des Halterings 23 an der Spannvorrichtung 2, doch können selbstverständlich mehrere solche Schrauben verwendet werden. Die Steuerung für die Druckflüssigkeit oder die Druckluft ist nicht dargestellt. Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemässen Vorrichtung sind vielfältig. Die Erfindung bezweckt ein genaues, wiederholtes gegenseitiges Einspannen von zwei Gegenständen, und im Normalfall weist der betreffende Gegenstand, beispielsweise der erwähnte Maschinentisch, mehrere solche Vorrichtungen auf.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum lösbaren und wiederholten präzisen Festklemmen in X-, Y- und Z-Richtung eines ersten Gegenstandes an einem zweiten Gegenstand, beispielsweise eines Arbeitstisches (2) an einem Maschinentisch (1), wobei der erste Gegenstand ein zylindrisches Gehäuse (3) mit einem in der Z-Richtung beweglichen Kolben (8) und einer Kegelstumpffläche (15) aufweist, welche mit einer entsprechenden konischen Fläche (25) des zweiten Gegenstandes (2) zusammenwirkt, sowie Spannmittel (9), die jeweils mit einer Nase (12) an einer Spannfläche (20) des zweiten Gegenstandes angreifen, wenn dieser durch Verschwenken der Spannmittel am ersten Gegenstand festgeklemmt wird, und wobei das Gehäuse (3) einen ersten Anschlag (17) aufweist, der quer zur Achse (16) der Kegelstumpffläche (15) liegt und mit einem zweiten Anschlag (21) des zweiten Gegenstandes zusammenwirkt, wodurch die gegenseitige Lage in Z-Richtung des ersten und des zweiten Gegenstandes eindeutig festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfläche (20) des zweiten Gegenstandes (2) axial im wesentlichen auf die zweite Spannfläche (21) ausgerichtet angeordnet ist, dass die Nase (12) des betreffenden Spannmittels (9) beim Festklemmen des Gegenstandes an der Spannfläche (20) angreift, wobei die Spannmittel (9) je einen mit der Nase (12) verbundenen hinteren Teil (13) aufweisen, der beim Eingriff zwischen der Nase und der Spannfläche (20) des zweiten Gegenstandes an einem zum Gehäuse gehörenden Teil (6) anliegt und festgehalten wird, wodurch ein Verschwenken der Spannmittel (9) vehindert wird, dass die Spannmittel (9) je einen in Z-Richtung von der Nase (12) und dem hinteren Teil (13) wegweisenden Schenkel (11) aufweisen, dessen Ende um eine Schwenkachse (10) schwenkbar am Kolben gelagert ist, und dass die konische Fläche (15,25) des Gehäuses (3) bzw. des zweiten Gegenstandes in Z-Richtung nicht starr ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel in der Nähe der Schwenkachse (10) eine Nockenfläche (7) aufweist, und dass das Gehäuse (3) einen Nocken (30) besitzt, mit welchem die Nockenfläche (7) derart zusammenwirkt, dass die Spannmittel (9) bei einer Bewegung des Kolbens (8) und damit der betreffenden Spannmittel (9) in einer Richtung bezüglich des Gehäuses (3) aufgrund der Wirkung des Nockens (30) und der Nockenfläche (7) verschwenkt werden und die Nase (12) mit der Spannflache (20) zum Eingriff kommt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (11) auf der der Nase (12) und dem hinteren Teil (13) gegenüberliegenden Seite der Schwenkachse (10) einen Vorsprung (14) aufweist, welcher bei einer Bewegung des Kolbens (8) und damit der betreffenden Spannmittel (9) in der bezüglich des Gehäuses (3) entgegengesetzten Richtung an einem Teil (29) des Gehäuses angreift und den Eingriff der Nasen (12) der Spannmittel (9) mit den Spannflächen (20) löst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) gegen die Wirkung einer Federkraft (27) in die andere Richtung bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) eine ausserhalb der Nasen (12) und der hinteren Teile (13) der Spannmittel (9) angeordnete Schutzabdeckung aufweist.