DE3919560A1 - Spannvorrichtung mit zwei zum zentrischen spannen auf einem fuehrungsbett angeordneten spannbacken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Verwendung derartiger Spannvorrichtungen in mecha­ nischen Werkstätten ist bekannt. Probleme stellen sich in bezug auf die Kraftquellen, von denen aus die Kraft gleich­ mäßig zu übertragen ist. Zudem ist es wünschenswert, für Vorrichtungen verschieden großer Spannkräfte das gleiche Grundbett zu verwenden.

Die bekannten Spannvorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß beim Arbeiten mit Kräften, welche sowohl Aktions-, als auch Reaktionskräfte sind, die Präzision in den Bewegun­ gen der Spannbacken ungleich bzw. durch Spiel im Übertra­ gungsmechanismus der Kräfte unkontrolliert ist.

Aufgabe der Erfindung ist ein ohne Spiel arbeitendes Präzisionswerkzeug, in welches, trotz kurzer Bauart, Werk­ stücke verschiedenster Länge, unter kurzen Bewegungswegen der Spannbacken, mit sowohl quantitativ, als auch qualita­ tiv kontrollierbaren Kräften einspannbar sind.

Dies wird erreicht mit einer Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

Die auswechselbar einsetzbare Kraftquelle ist ein hy­ draulisch, pneumatisch, hydropneumatisch, pneumatisch-mecha­ nisch, elektrisch, magnetisch oder mechanisch betätigter Druckumsetzer mit einem in die eine Richtung wirkenden Kör­ per, z.B. Zylindergehäuse und einem in die andere Richtung wirkenden Körper, z.B. Kolben, wobei sich die Druckkräfte in der Spannvorrichtung gleichmäßig auf die beiden Spannbacken verteilen. Die Kraftübertragung und die Verteilung der Kraft auf die beiden Spannbacken erfolgt gemäß der Anordnung nach den abhängigen Ansprüchen 4 bis 9 spielfrei und ermöglicht eine schnelle und stufenlose sowie unbelastete Verstellung der Öffnungsweite der Spannvorrichtung. Durch die Doppel­ wirkung der Kraft (Aktion und Reaktion) gibt die Kraftquelle die doppelte Kraft auf die Spannbacken und damit auf das Werk­ stück ab. Das kraftübertragende Verbindungsgestänge der beiden Backen übernimmt sowohl die Aktions-, als auch die Reaktionskraft.

Zwecks zusätzlicher Koordination der Bewegungen ist im Bett der Spannvorrichtung eine Synchronisiereinrichtung ge­ mäß den unabhängigen Ansprüchen 10 und 11 eingebaut.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfin­ dungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Vertikal-Längsschnitt durch eine Spann­ vorrichtung in Offenstellung,

Fig. 2 eine Unteransicht auf die im Bett der Spann­ vorrichtung angeordnete Synchronisiereinrich­ tung,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf die einbaubare Kraft­ quelle für die Spannvorrichtung mit Verbin­ dungsstange zur zweiten Spannbacke,

Fig. 4 eine Seitenansicht,

Fig. 5 eine Draufsicht,

Fig. 6 eine Stirnansicht der gleichen Kraftquelle mit einer Ausführungsvariante der Verbindungsstan­ ge, wobei in der

Fig. 7 und den Fig. 4 und 5 Varianten der Klemmittel zwischen Spannbacke und Verbindungsstange dargestellt und später erläutert sind.

Die Spannvorrichtung ist, äußerlich gesehen, von glei­ cher Bauart, wie die zahlreichen bekannten Spannvorrichtun­ gen, auch Schraubstöcke genannt. Sie besteht aus zwei auf einem Bett 1 gegen- und voneinander gleitbar angeordneten Spannbackenblöcken 2, 4, zwischen welchen ein Werkstück ein­ gespannt wird. An den einander zu gerichteten Flächen der Spannbacken sind über die Schrauben 6 Haltebacken 3, 5 be­ festigt, welche den zu verrichtenden Arbeiten und insbeson­ dere den einzuspannenden Werkstücken angepaßt sein können. Für ein schonendes Einspannen des Werkstückes sind aufsetz­ bare Formbacken aus weichem Material oder gehärtetem und dem Werkstück angepaßten Formen bekannt.

Das Bett 1 weist zeichnerisch nicht dargestellte Längs­ führungen für die Spannbackenblöcke auf.

Der in Fig. 1 der Zeichnung rechts dargestellte Spann­ backenblock 2 dient als Antriebsbacke. In einer Aussparung 7 ist die Kraftquelle 8 auswechselbar eingesetzt, die ein be­ liebiger Druckumsetzer sein kann. Im vorliegenden Fall ist ein pneumatischer Druckumsetzer mit einem die Preßluft auf­ nehmenden Hohlzylinder 9 vorgesehen, welche gegen einen Preßkolben 10 drückt. Dabei gibt der Kolben die Aktions­ kraft auf den Spannbackenblock 2 und, wie später erläutert, der Zylinder 10 die Reaktionskraft auf den zweiten Spann­ backenblock 4 ab. Über die schwalbenschwanzförmige Leiste 11 wird die Kraft des Zylinders 9 auf das Verbindungsstück 12 übertragen, in welchem die in Längsrichtung des Vorrich­ tungsbettes 1 verlaufende und mit ihrem freien Ende 14 bis zum zweiten Spannbackenblock reichende Stange 13 starr ein­ gesetzt ist. Im zweiten Spannbackenblock ist, rechtwinklig zur Kraftrichtung, eine auf der Stange 13 aufliegende Schrau­ be 15 als Klemmittel eingesetzt. Gegen das freie Ende 14 der Stange 13 zu ist diese durch eine schräg verlaufende Fläche 16 abgesetzt, so daß das freie Ende 14 dicker ist, als das Mittelteil 17. Das Fußende 18 der Schraube 15 ist entweder der Neigung der Fläche 16 angepaßt oder es weist eine sphä­ risch gelagerte Druckfläche auf.

Zum Einspannen eines Werkstückes werden die beiden Spann­ backenblöcke 2, 4 ohne Druckausübung mit ihren Haltebacken 3, 5 so weit gegeneinander verschoben, bis ein Einsetzen bzw. Entnehmen des Werkstückes ungehindert möglich ist, worauf die Schraube 15 im Spannbackenblock 4 festgezogen wird. Der Fuß 18 der Schraube 15 liegt auf der Schrägfläche 16 der Stange 13 auf, wodurch die beiden Spannbackenblöcke 2, 3; 4, 5 mit­ einander verbunden sind.

Wird nun nach Einsetzen eines Werkstückes durch Aktivie­ ren der Kraftquelle 8 eine Reaktionskraft im Sinne eines Zu­ ges vom Zylinder 9 über die Leiste 11 und das Verbindungs­ stück 12 auf die Stange 13 übertragen, verstärkt sich durch die beiden aneinanderliegenden Neigungen 16, 18 die durch An­ ziehen der Schraube 15 vorgenommene Klemmwirkung, was eine starke Klemmverbindung zwischen den Spannbackenblöcken 2, 3; 4, 5 ergibt und so das Einspannen eines Werkstückes mittels der Kraftquelle 8 ermöglicht.

Zwecks gleichmäßigem Bewegen der beiden Spannbacken­ blöcke 2, 4 ist im Bett 1 der Spannvorrichtung eine Syn­ chronisiereinrichtung untergebracht. Jeder Spannbackenblock 2, 4 weist einen nach unten gerichteten Halter 19, 21 auf, dessen freies Ende 20, 22 U-förmig ausgebildet und zwischen den U-Schenkeln je ein Bolzen 23 bzw. 24 gelagert ist. Die Halter 19, 21 können auch von anderer Form sein. Wichtig ist die gelenkige Verbindung zwischen der Synchronisiereinrich­ tung und den Spannbackenblöcken 2, 4.

Mittig im Vorrichtungsbett 1 ist die Synchronisierachse 25 angeordnet, auf welcher das längliche Synchronisiermittel­ stück 26 schwenkbar aufgesetzt ist. Dieses weist beiderends Bohrungen zur Aufnahme je eines Stiftes 27 bzw. 28 auf, auf welchen je eine Lasche 29 bzw. 30 mit ihrem einen Ende schwenkbar gelagert ist. Mit ihrem anderen Ende sind diese Laschen je auf einem Bolzen 23 bzw. 24 der Halter 19 bzw. 21 ebenfalls schwenkbar gelagert.

Wie Fig. 2 zeigt, überträgt sich die Bewegung des er­ sten Spannbackenblockes 2 über den Halter 19, den Bolzen 23, die Lasche 29 und den Stift 27 auf das auf der ortsfesten Synchronisierachse 25 gelagerte Synchronisiermittelstück 26.

Gleichzeitig mit der mit der Aktionskraft der Kraft­ quelle 8 ausgeübten Bewegung des ersten Spannbackenblockes 2, 3 wirkt die Reaktionskraft der Kraftquelle 8 über die Leiste 11, das Verbindungsstück 12, die Stange 17 und die Schraube 15 als Gegenbewegung auf den zweiten Spannbacken­ block 4, 5. Alsdann überträgt sich diese Bewegung im umge­ kehrten Sinne vom zweiten Spannbackenblock 4 über den Hal­ ter 21, den Bolzen 24, die Lasche 30 und den Stift 28 auf das Synchronisiermittelstück 26, welches vom ersten Spann­ backenblock 3 bereits in Bewegung gesetzt worden ist und so die erforderliche Synchronisierung der Gegenbewegungen der beiden Spannbackenblöcke regelt. Durch diese Synchronisation ist gewährleistet, daß sowohl die Aktions-, als auch die Re­ aktionskraft der Kraftquelle gleichzeitig, gleichmäßig und von beiden Richtungen aus auf das Werkstück wirkt.

Durch Lösen der Schraube 15 im zweiten Spannbackenblock 4 kann die Öffnungsweite der Spannbacken rasch und mühelos verstellt werden. Die Bewegung der einen Spannbacke bringt automatisch eine Gegenbewegung der anderen Spannbacke.

Die Synchronisiereinrichtung überträgt keine Kräfte von einer Spannbacke auf die andere. Sie dient lediglich der Syn­ chronisierung der Bewegungen und zur Aufnahme der Bearbeitungs­ kräfte am Werkstück.

In den Fig. 4 bis 7 ist eine Ausführungsvariante der Ver­ bindungsstange mit ihren Klemmorganen dargestellt. Die Figuren zeigen wiederum die Kraftquelle 8 mit der Leiste 11 und dem Verbindungsstück 12, an welchem, über die Schraube 31, die Verbindungsstange 13′ befestigt ist. Diese weist - wie aus dem Querschnitt in den Fig. 6 und 7 ersichtlich - zwei schräge, gegenseitig ab- bzw. zunehmend verlaufende Klemmflächen 16′ und 16′′ auf, auf welchen, gemäß Fig. 7, je das Fußende 18′ bzw. 18′′ des Klemmteils 15′ bzw. 15′′, oder gemäß den Fig. 4 und 5, der Klemmschuh 18′′′ des Klemmteils 15′′′ wirkt.

Um zu verhindern, daß sich bei großen Kräften zwi­ schen den beiden Spannblöcken 2 und 4 die Klemmung aufgrund des einseitigen schrägen Verlaufs der Klemmflächen 16, 18, d.h. der Abnahme der Dicke der Stange an dieser Stelle, lockert, sind diese Klemmflächen 16, 18 bei der Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 3 vorteilhafterweise aufgerauht. Um diesem Lockern der Klemmung entgegenzuwirken werden, gemäß den Fig. 4 bis 7, auf der gleichen Stange 13′ zwei entgegenwirkende schräge Klemmflächen 16′, 16′′ angeordnet, wobei die eine Fläche ein sehr starkes Klemmen in einer Zugrichtung der Stange und die andere ein starkes Klemmen bei der Kraftübertragung in der Gegenrichtung - geeignete Klemmittel 15′, 15′′ vorausgesetzt - garantiert.

Fig. 7 zeigt als Klemmittel zwei Klemmschrauben 15′ und 15′′, wobei je die Axe der einen Schraube 15′ senkrecht zur Fläche 16′ der Stange 13′ und die Axe der anderen Schraube 15′′ senkrecht auf die Fläche 16′′ derselben Stange zu ge­ richtet ist. Zur Schnellverstellung der Öffnungsweite der Spannvorrichtung müssen die beiden Schrauben 15′ und 15′′ ge­ löst werden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Variante mit einer Klemm­ schraube 15′′′ mit als Klemmschuh 18′′′ ausgebildetem Fuß­ ende, dessen Bremsfläche dem Querschnitt der Stange 13′ dachförmig angepaßt ist, wobei je ein Neigungsteil des Da­ ches auf eine Schrägfläche 16′ bzw. 16′′ zu liegen kommt. Um ein besseres Anliegen des Klemmschuhs zu gewährleisten, kann dieser durch ein sphärisches Gelenk am Schaft der Schrau­ be 15′′′ gelagert sein. Fig. 5 zeigt unter 33 die Stoßkante der beiden geneigten Flächen 16′ und 16′′, welche schräg zu den Mantellinien der Stange 13′ verläuft. Dies bedingt, daß der Klemmschuh 18′′′ bei seiner Längsverschiebung auf der Stange eine zusätzliche Querverschiebung ausführen muß. Eine andere Lösung besteht darin, der Stange bei ihrer Längsver­ schiebung eine Rotationsdrehung aufzuzwingen.

Eine weitere, jedoch kompliziertere Variante der Klemm­ verbindung der beiden Spannblöcke 2, 4 besteht darin, daß die anhand der Fig. 1 und 3 dargestellte und beschriebene Einrichtung mit der eine Schrägfläche 16 aufweisenden Stan­ ge 13 und der Klemmschraube 15 im zweiten Spannbackenblock 4, in zweifacher Ausführung in die Spannvorrichtung einge­ baut wird, wobei die Neigung der Schrägfläche der zweiten Stange in der entgegengesetzten Richtung verläuft.

Anstelle der Schrauben 15, 15′, 15′′, 15′′′ als Klemm­ mittel, kann auch ein Exzenter oder ein anderes bekanntes Klemmorgan angeordnet sein. Die Schrägfläche 16 und die Klemmenden 18 können aufgerauht sein, was in beiden Bewe­ gungsrichtungen der Spannbackenblöcke die größere Klemm­ wirkung ergibt.

Als Kraftquelle kann jedes bekannte Aggregat eingesetzt werden, von dem aus sowohl eine Aktions-, als auch eine Re­ aktionskraft abgenommen werden kann. Dabei kann es sich um einen hydraulischen, pneumatischen, hydropneumatischen, pneu­ matisch-mechanischen, elektrischen, magnetischen oder me­ chanisch betätigten Druckumsetzer handeln.

Claims (11)

1. Spannvorrichtung mit zwei auf einem Führungsbett (1) angeordneten, kraftschlüssig sich gegen- bzw. voneinander bewegenden Spannbacken (2, 4),dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftquelle (8) im ersten Spannbackenblock (2) unterge­ bracht ist, ihre Aktionskraft und Bewegung direkt auf diese Backe (3) ausübt und ihre Reaktionskraft und Bewegung über ein einstell- und verspannbares Verbindungselement (17) auf den zweiten Spannbackenblock (4) überträgt, so daß die Kräfte als Aktion bzw. Reaktion auf das zwischen den Spann­ backen eingeklemmte Werkstück aufbringbar sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kraftquelle (8) im einen Spannbackenblock (2) auswechselbar angeordnet ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kraftquelle (8) ein hydraulisch, pneu­ matisch, hydropneumatisch, pneumatisch-mechanisch, elek­ trisch, magnetisch oder mechanisch betätigter bekannter Druckumsetzer mit einem in die eine Richtung wirkenden Kör­ per, z.B. Zylindergehäuse (9) und einem in die entgegenge­ setzte Richtung wirkenden Körper, z.B. Kolben (10), ist.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement aus min­ destens einer Stange (13) besteht, welche einerseits mit dem Gehäuse (9) der in der ersten Spannbacke (2) angeordneten Kraftquelle (8) verbunden ist und sich mit dieser bewegt, und andererseits in den Bereich der zweiten Spannbacke (4) reicht und mit dieser über ein verstellbares Klemmittel (15) geklemmt ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Klemmittel (15) mindestens eine in der zweiten Spannbacke (4) annähernd senkrecht zur Längserstreckung der Stange (13) einstellbare Schraube (15), ein Exzenter oder dgl. ist und sich auf der Stange (13) abstützt.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stange (13) im Bereich der Auflage des Klemm­ mittels (15) eine in Längserstreckung geneigte Fläche (16) aufweist, wobei die Neigung vom Ende (14) der Stange aus im Sinne einer Abnahme der Stangendicke verläuft, und daß durch Lösen bzw. Anziehen des Klemmittels die Grundstellung der Spannöffnung verstellbar ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der zwei Stangen (13) als Verbindungselemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stangen je eine in Längserstreckung geneigte Fläche (16) aufweisen, deren Nei­ gung in bezug auf die Längserstreckung der Stangen gegenläu­ fig ist, und daß auf jede geneigte Fläche je eine Schraube als Klemmittel wirkt.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stange (13′) zwei je in Längserstreckung geneigte Flächen (16′, 16′′) aufweist, de­ ren Neigung in bezug auf die Längserstreckung der Stange gegenläufig ist, und daß auf jede Fläche (16′, 16′′) je eine Schraube (15′, 15′′) oder eine Schraube (15′′′) mit einem Klemmschuh (18′′′) wirkt.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, mit einer zwei ge­ genläufig geneigte Flächen (16′, 16′′) aufweisenden Stange (13′), auf welche ein Klemmschuh (18′′′) als Klemmittel wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (13′) um ihre Längsachse drehbar in der Spannvorrichtung gelagert ist.

10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Spannbacken (2, 4) und mit diesen in Wirkverbindung stehend, eine am Führungsbett (1) der Spannvorrichtung gelagerte, die Bewe­ gung der beiden Spannbackenblöcke zusätzlich synchronisie­ rende Einrichtung (19 bis 30) angeordnet ist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Synchronisiereinrichtung aus einer am Führungs­ bett (1) gelagerten Achse (25) besteht, auf der ein zweiarmi­ ges Synchronisiermittelstück (26) gelagert ist, wobei an je­ dem Arm eine Verbindungslasche (29, 30) mit ihrem einen Ende schwenkbar angelenkt und mit ihrem anderen Ende je über ei­ nen Schwenkbolzen (23, 24) je mit einer Spannbacke (2, 4) bzw. mit der Kraftquelle (8) verbunden ist, so daß bei der Bewegung der einen Spannbacke die andere Spannbacke die gleiche Bewegung, jedoch in Gegenrichtung, ausführt.