DE4007590A1 - Werkstueckspanner - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkstückspanner mit einem in einem Grundkörper angeordneten Antrieb zum Ver­ stellen eines Spannhebels zum Halten eines Werkstücks in einer unverrückbaren Position auf einer Grundplatte.

Beim Bearbeiten von Werkstücken, beispielsweise von Blech­ teilen, auf Bearbeitungstischen ist es häufig erforderlich, daß die Werkstücke in einer bestimmten Position unverrück­ bar gehalten werden. So ist es z. B. beim Anschweißen von Schweißbolzen auf Blechteilen unbedingt notwendig, daß einerseits das Blechteil in eine bestimmte Lage gebracht wird und andererseits verhindert wird, daß beim Anschweißen der Schweißbolzen das Blechteil seine Lage verändert, da die Vorrichtung zum Anschweißen der Schweißbolzen eine Lage­ veränderung des Blechteils nicht berücksichtigen kann, son­ dern rechnergesteuert an bestimmten Stellen den Schweiß­ vorgang ausführt. Wenn nun durch das Aufsetzen, durch das Schweißen oder das Wegschwenken des Werkzeugs das Blechteil verschoben wird, werden die nachfolgenden Schweißbolzen an nicht gewünschten Stellen des Blechteiles angeschweißt.

Es ist deshalb erforderlich, solche Blechteile oder andere Werkstücke vor dem Bearbeiten in eine genau definierte Posi­ tion zu bringen und sie anschließend durch bestimmte Vor­ richtungen so auf dem Bearbeitungstisch festzuklemmen, daß das Werkstück bei den nachfolgenden Bearbeitungsvorgängen sicher in seiner Position auf dem Bearbeitungstisch gehal­ ten wird.

Zum Halten eines Werkstücks in einer solchen unverrückbaren Position sind bislang Haltevorrichtungen bekannt, die aus einem Grundkörper, der auf dem Bearbeitungstisch angebracht ist, und einem zweiarmigen Hebel bestehen. Der eine Arm wird dabei durch einen Antrieb bewegt und bringt dadurch den zweiten, freien Arm, der als Niederhalter oder Spannhebel bezeichnet werden kann, mit dem Werkstück in Eingriff.

Die bekannten Haltevorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß der freie Arm systembedingt ständig in den Bereich des Werkstückrandes hineinragt. Dies bedingt, daß das Werkstück beim Aufbringen auf die Bearbeitungsplatte sowie auch beim Herunternehmen von der Bearbeitungsplatte unter den soge­ nannten Niederhaltearm geschoben bzw. herausgezogen werden muß. Wenn ein Halten des Werkstückes an allen Seiten ge­ wünscht oder gar erforderlich war, mußten die Haltevorrich­ tungen zumindest an einer Seite des Bearbeitungstisches auf dem Bearbeitungstisch an die Seite geschoben werden, damit anschließend das Werkstück unter die Niederhalter der übrigen Haltevorrichtungen gelegt werden konnte. Dazu sind die Haltevorrichtungen in T-Nuten auf dem Bearbeitungstisch geführt, so daß sie entsprechend auf dem Tisch verschoben werden können.

Dieses Einfädeln des Werkstückes unter die Haltevorrichtun­ gen sowie ein eventuelles Wegschieben der Haltevorrichtungen auf dem Bearbeitungstisch ist einerseits sehr zeitaufwendig und andererseits unhandlich.

Ferner ist aus DE-G 77 12 429 eine Vorrichtung zum Herstellen einer Masseverbindung zwischen einer Grundplatte und einem Werkstück bekannt, die prinzipiell wie die vorstehend be­ schriebenen Werkstückhalter ausgeführt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Werkstückspanner bzw. einen Masseverbinder der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei welchem es möglich ist, ein Werkstück, bei­ spielsweise ein Blechteil, von oben unbehindert auf den Bearbeitungstisch zu legen und auch wieder nach oben vom Bearbeitungstisch zu entfernen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Werkstückspan­ ner oder Masseverbinder durch die Merkmale des kennzeichnen­ den Teiles des Anspruches 1 gelöst.

Ein Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, den Spann­ hebel sowohl verschiebbar als auch verschwenkbar anzuordnen und seine Bewegung über ein aus einer Steuerfläche und einem Mitnehmer bestehendes Getriebe zu steuern.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß beim Aufbringen des Werk­ stückes auf den Bearbeitungstisch wie auch beim Abnehmen des Werkstückes vom Bearbeitungstisch der Spannhebel außerhalb der Außenkanten des Werkstückes angeordnet ist. Damit der Spannhebel das Werkstück fixieren kann, muß er aus seiner zurückgezogenen Ausgangslage in etwa horizontaler Richtung über den Werkstückrand verschoben werden. Nach dieser zu­ nächst erzwungenen Horizontalbewegung erfolgt eine Schwenk­ bewegung zum Niederhalten und Festklemmen des Werkstückes auf der Grundplatte.

Bei der Erfindung ist es von besonderem Vorteil, daß der Mitnehmer in vertikaler Richtung bewegbar ausgebildet ist, wenngleich die Steuerung grundsätzlich auch durch eine Horizontalbewegung des Mitnehmers erfolgen kann.

Wenn der Mitnehmer eine Vertikalbewegung d. h. eine einfache Auf- und Ab-Bewegung, durchführen muß, kann der gesamte An­ trieb im Aufbau sehr einfach und dadurch auch kostengünstig ausgeführt werden. Besonders günstig ist es, wenn der Mit­ nehmer über eine Rolle mit der Steuerfläche in Eingriff steht.

Aus Fertigungsgründen ist es zweckmäßig, daß die Steuer­ fläche aus den parallelen Rändern eines bezüglich der Bewe­ gungsrichtung des Mitnehmers geneigten Langloches besteht. Der Neigungswinkel ist vorteilhafterweise 45°.

Es ist darüber hinaus von besonderem Vorteil, daß die hin­ tere Abschlußfläche des Spannhebels entsprechend dem bei der Schwenkbewegung durchlaufenen Radius gekrümmt ausgebildet ist. Diese abgerundete Abschlußfläche bildet nämlich während der Schwenkbewegung des Spannhebels zusammen mit einem ge­ häusefesten Anschlag eine vorteilhafte Führung, so daß die Schwenkbewegung sicher und fehlerfrei durchgeführt werden kann. Der Spannhebel wird sich demnach bei der Schwenkbe­ wegung nicht verklemmen und zusätzlich liegt die hintere Abschlußfläche stets am Anschlag an, der bevorzugt als Rolle ausgebildet ist.

Es ist darüber hinaus von Vorteil, daß der Spannhebel mit einer Rückhol-Feder verbunden ist, die im Inneren des Grund­ körpers angeordnet sein kann. Die Feder sorgt dafür, daß der Spannhebel nach dem Klemmvorgang stets wieder in seine Ausgangslage, nämlich oberhalb und außerhalb des Werkstücks zu liegen kommt. Es ist also nicht nötig, über einen externen Antrieb den Spannhebel nach dem Klemmvorgang wieder in seine Ausgangsstellung zurückzubringen. Das Zurückbringen wird sicher und zuverlässig allein von der Feder durchgeführt.

Es ist auch vorteilhaft, daß der Spannhebel an seinem freien Ende ein wahlweise verschiebbar angeordnetes Klemmstück aufweist. Dieses Klemmstück steht mit dem Werkstück unmittel­ bar in Eingriff. Eine Anpassung an unterschiedliche Werkstück­ höhen kann durch entsprechendes Verschieben des Klemmstückes stufenlos erfolgen.

Durch eine Abrundung des Klemmstücks im Eingriffsbereich wird ferner erreicht, daß Werkstücke verschiedener Dicke sicher gehalten werden, da der Zapfen nicht exakt senkrecht zu dem Werkstück stehen muß, sondern die verschiedensten geneigten Stellungen einnehmen kann. Die Anschlagfläche des Zapfens bei verschiedenen Werkstückdicken ist daher stets die gleiche.

Weiterhin ist es von Vorteil, daß werkstückseitig ein Faltenbalg angeordnet ist, der den Austrittsbereich des Spannhebels aus dem Grundkörper umgibt. Der Faltenbalg schützt diesen Bereich zuverlässig vor Verschmutzung.

Es ist schließlich auch von Vorteil, daß der Mitnehmer pneumatisch angetrieben wird. Ein pneumatischer Antrieb hat sich bei dem Werkstückspanner als zuverlässigster und sehr kostengünstiger Antrieb erwiesen. Darüber hinaus er­ laubt ein pneumatischer Antrieb eine schlauchartige Zu­ führung zu dem Werkstückspanner, so daß die Lage des Werk­ stückspanners auf dem Bearbeitungstisch beliebig geändert werden kann, wenn das Gehäuse des Werkstückspanners bei­ spielsweise in einer Schiene gelagert ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels weiter in der Zeichnung beschrieben:

Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Werkstückspanners in einer Explosionsdar­ stellung;

Fig. 2 die Ausgangs- oder Ruhestellung des Werkstück­ spanners;

Fig. 3 eine Zwischenstellung des Werkstückspanners während des Klemmvorganges; und

Fig. 4 die Klemmstellung des Werkstückspanners.

Die Fig. 1 veranschaulicht in einer Explosionsdarstellung einen Werkstückspanner 1. Er umfaßt einen zweiarmigen Spann­ hebel 2 der auf einem Grundkörper 3 angeordnet ist, von welchem lediglich eine mit einer unterseitigen T-Schiene 16 versehene Bodenplatte 17 wiedergegeben ist um die Darstellung übersichtlich zu halten.

Ferner weist der Werkstückspanner 1 einen als Antrieb für den Spannhebel 2 dienenden Mitnehmer 18 auf, der in eine Bewegungsrichtung pneumatisch betätigt wird (nicht darge­ stellt) und in die entgegen gesetzte Bewegungsrichtung mit einer Rückholfeder 15 zusammenwirkt. Der mit dem Mitnehmer 18 in Eingriff stehende Arm des Spannhebels 2 besteht aus einer Gabel 19, zwischen deren beiden Armen eine Rolle 7 auf einem Stift 20 drehbar gelagert ist. Der andere, freie Arm des Spannhebels 2 weist an seinem Ende eine T-Schiene 21 auf, in welcher ein Klemmstück 10 wahlweise verschieb­ bar angeordnet ist.

Das Klemmstück 10 wird über eine Klemmschraube 23 in der gewünschten Position in der T-Schiene 21 fixiert.

Ferner ist der Spannhebel 2 mit einem Langloch 8 versehen, in welches Rollen 7 eingreifen. Diese sind an Seitenwänden (nicht dargestellt) des Grundkörpers 3 drehbar gelagert. Das spannhebelseitige Langloch 8 und die Rollen 7 bilden eine Schub- und Kippführung für den Spannhebel 2, d. h. der Spannhebel 2 kann sowohl eine Linearbewegung als auch eine Kippbewegung ausführen.

Der Mitnehmer 18 weist zwei Steuerflächen 24, 25 auf, die von den parallen Seiten eines Langloches gebildet werden. Diese Steuerflächen 24, 25 wirken mit der spannhebelseitigen Rolle 7 zusammen. Im folgenden Beispiel ist das Langloch 8 einseitig geöffnet, so daß es ohne weiteres auf die Rolle 7 aufgesetzt werden kann. Es wird als Steuerschräge 6 bezeichnet. Die Steuerflächen 24, 25 sind zur vertikalen Bewegungsrichtung des Mitnehmers 18 um einen Winkel von etwa 45° geneigt. Im übrigen ist der Mitnehmer 18 in der Gabel 19 geführt.

Wird der Mitnehmer 18 aus der Ausgangsposition (siehe Fig. 2), in der er sich in seinem Tiefpunkt befindet nach oben bewegt so wirkt die untere Steuerfläche 25 mit der Rolle 7 zusammen.

Wie nachfolgend noch weiter beschrieben wird, liegt die Gabel 19 an zwei Rollen 5 an, die am Grundkörper 3 drehbar gelagert sind und sowohl als Führung als auch als Anschlag für den Spannhebel 2 dienen.

Im hinteren Bereich des Spannhebels 2 befindet sich die Steuerschräge 6. In diese Steuerschräge 6 greift die Rolle 7 ein, wobei sich die Rolle 7 am unteren Anschlag der Steuerschräge 6 befindet, solange der Werkstückspanner 1 in seiner Ausgangsstellung befindlich ist. Die Rolle 7 steht mit einem nicht dargestellten Antrieb in Verbindung, wobei sich der Antrieb in dem Grundkörper 3 befindet. Der Antrieb ist so ausgeführt, daß er die Rolle 7 lediglich in vertikaler Richtung, d. h. nach oben oder nach unten, bewegen kann. Die Rolle 7 hat den untersten Punkt dann erreicht, wenn sie an dem unteren Anschlag der Steuerschräge 6 anliegt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

In der Ausgangsstellung des Werkstückspanners 1 gemäß Fig. 1 befindet sich die Rolle 9 am rechten Ende des horizontalen Langloches 8.

Das Klemmstück 10 weist an seinem mit einem Werkstück 11 in Eingriff gelangenden vorderen unteren Ende eine Abrundung 22 auf. In der Ausgangsstellung befindet sich das Klemmstück 10 in bezug auf das Werkstück 11 in vertikaler sowie in ho­ rizontaler Richtung um einen bestimmten Betrag von der Oberfläche bzw. der Seitenkante des Werkstückes 11 entfernt, so daß das Werkstück 11 ohne Behinderung auf einen Bearbei­ tungstisch 12 gelegt werden kann bzw. von dem Bearbeitungs­ tisch 12 abgenommen werden kann.

Um die Steuerung sowie die Lager und den Antrieb des Werkstückspanners 1 vor Verschmutzung zu schützen, kann ein Faltenbalg 13 angeordnet werden, der in der Fig. 2 lediglich angedeutet ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Zwischenstellung des Werkstück­ spanners 1 während des Klemmvorgangs, wobei mit durch­ brochenen Linien die Ausgangsstellung des Werkstück­ spanners 1 dargestellt ist, so daß zu erkennen ist, wel­ che Stellung der Spannhebel 2 sowie die Rolle 7 bei der gezeigten Zwischenstellung einnehmen.

Wie dargestellt, erfährt der Spannhebel 2 durch die ver­ tikale Aufwärtsbewegung der Rolle 7 lediglich eine Hori­ zontalbewegung, die solange andauert, bis die hintere Kante 14 des Spannhebels 2 sich senkrecht unter dem Mit­ telpunkt der Rolle 7 befindet, wie dies in Fig. 2 ge­ zeigt ist.

Die Horizontalbewegung des Spannhebels 2 wird durch die Steuerschräge 6, die Rolle 5 sowie das horizontale Lang­ loch 8 in Verbindung mit der festen Rolle 9 bedingt. Die Rollen 5 und 9 halten den Spannhebel 2 solange in einer horizontalen Lage, bis die hintere Kante 14 sich senk­ recht unterhalb des Mittelpunkts der Rolle 5 befindet. Die Aufwärtsbewegung der Rolle 7 drückt also aufgrund der schrägen Anordnung der Steuerschräge 6 den Spannhebel 2 horizontal nach rechts in Richtung des Werkstücks 11. Der Betrag der Horizontalverschiebung ist dabei so gewählt, daß der Klemmzapfen 10 sich soweit über dem Werkstück 11 befindet, daß ein ausreichend sicherer Klemmvorgang ge­ währleistet ist.

Die Rückhol-Feder 15, deren Ausgangsstellung in der Fig. 2 schematisch gezeigt ist, verlängert sich dabei entsprechend der Bewegung des Spannhebels 2, wodurch die Feder 15 gespannt wird. Der Spannhebel 2 wird über eine Hubstange (nicht darge­ stellt) bewegt, an deren Ende sich die Rolle 7 befindet. Fig. 4 zeigt die Klemmstellung des Werkstückspanners 1, wobei die Ausgangsstellung des Werkstückspanners gemäß Fig. 2 mit gestrichelten Linien in Fig. 4 angedeutet ist.

Nachdem die hintere Kante 14 des Spannhebels 2 die Stel­ lung gemäß Fig. 3 überschritten hat, kann der Spannhebel 2 eine Schwenkbewegung um die Rolle 9 ausführen, wobei der Mittelpunkt der Rolle 9 die Schwenkachse 16 für die Schwenkbewegung des Spannhebels 2 bildet.

Die Rolle 7, die die Schwenkbewegung des Spannhebels 2 verursacht, wird dabei weiterhin lediglich in vertikaler Richtung nach oben bewegt, bis der Klemmzapfen 10 das Werkstück 11 mit genügend großer Kraft festklemmt.

Ab der hinteren Kante 14 des Spannhebels 2 ist die sich anschließende hintere Abschlußfläche des Spannhebels 2 gekrümmt, so daß sie als Führung zusammen mit der festen Rolle 5 für die Schwenkbewegung des Spannhebels 2 dienen kann.

Um eine gewünschte und zuverlässige Klemmbewegung des Werkstückspanners 1 zu erreichen müssen die gesamten Ab­ messungen sowie die Krümmung der hinteren Abschlußfläche 17 genau aufeinander abgestimmt werden. Dies kann bei­ spielsweise mit Hilfe eines Computers erfolgen, der nach Eingabe sämtlicher Prämissen für die gewünschten Bewe­ gungen die unterschiedlichsten Abmessungen und Formen an­ geben kann, bei denen die gewünschte Schwenkbewegung zu­ verlässig ausgeführt wird.

In der gemäß Fig. 4 gezeigten Klemmstellung wird die Fe­ der 15 weiter angespannt, da sie mit dem Spannhebel oder aber auch in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit der Rolle 7 verbunden ist. Nach Beendigung des Klemmvorgangs wird die auf die Rolle 7 wirkende Kraft abgeschaltet, so daß der Spannhebel 2 aufgrund der Federkraft der Feder 15 die Bewegungen der Fig. 1 bis 3 in umgekehrter Reihenfolge vollführt, so daß der Werkstückspanner 1 nach Beendigung des Klemmvorgangs ohne gesonderten Antrieb aufgrund der Federkraft der Feder 15 in die Ausgangs­ stellung gemäß Fig. 2 zurückgebracht wird.

Claims (10)

1. Werkstückspanner mit einem in einem Grundkörper angeordneten Antrieb zum Verstellen eines Spannhebels zum Halten eines Werkstücks in einer unverrückbaren Position auf einer Grundplatte dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannhebel (2) eine Steuerfläche (24, 25), die mit einem vom Antrieb beaufschlagten Mitnehmer in Eingriff steht, sowie ein Langloch (8) aufweist, welches mit einer weiteren ortsfesten Schub- und Kipp­ führung in Eingriff steht, und
daß ein oberhalb des Spannhebels (2) angeordneter Führungsanschlag für den Spannhebel (2) vorhanden ist.

2. Werkstückspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer als Schubstange mit einer endseitigen, mit der Steuerfläche (24, 25) zusammenwirkenden beweg­ baren Rolle (7) ausgebildet ist.

3. Werkstückspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsanschlag aus einer ortsfesten Rolle (5) besteht.

4. Werkstückspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub- und Kippführung aus einer im Langloch (8) angeordneten weiteren ortsfesten Rolle (5) besteht.

5. Werkstückspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Rolle (7) in vertikaler Richtung nach oben und unten bewegbar ausgebildet ist.

6. Werkstückspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Abschlußfläche (17) des Spannhebels (2) gekrümmt ausgebildet ist.

7. Werkstückspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (2) mit einer Feder (15) verbunden ist, die im Inneren des Grundkörpers (3) angeordnet ist.

8. Werkstückspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil des Spannhebels (2) einen nach unten gerichteten, abgerundeten Klemmzapfen (10) aufweist.

9. Werkstückspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faltenbalg (13) angeordnet ist, der Teile des Grundkörpers (3) und des Spannhebels (2) umgibt.

10. Werkstückspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Rolle (7) pneumatisch angetrieben wird.