DE4009940A1

DE4009940A1 - Spannvorrichtung zur aufnahme von werkstuecken fuer spangebende bearbeitung

Info

Publication number: DE4009940A1
Application number: DE4009940A
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Grad Reccius
Original assignee: Dornier Luftfahrt GmbH
Current assignee: STRAUSS, GERHARD, 85716 UNTERSCHLEISSHEIM, DE
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-10-10
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: DE4009940C2; US5161923A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach den Merkmalen des Ober geriffs des Anspruchs 1.

Allgemein werden gegenwärtig zur kraftschlüssigen Verbindung beispiels weise zwischen Bohrschablonen und einer Bohrmaschine sogenannte Bohr büchsen verwendet.

Die Verbindung zwischen den Bohrbüchsen und den erforderlichen Bohr schablonen erfolgt durch Nieten, Schrauben oder Kleben. Die Verriegelung erfolgt hierbei unter Verwendung eines Bajonettverschlußes. Die Verriege lung wird durch Relativdrehung der Bohrmaschine gegenüber der Bohr büchse bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zwangsverriegelung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und dem Werkzeug unter Erzeugung einer definierten Werkzeugvorschubbewegung zu bewirken und außerdem die dazu notwendigen Spann- und Verriegelungsglieder sowie den Spann- und Verriegelungsvorgang wesentlich zu verbessern.

Ferner soll mit der erfindungsgemäßen Ausbildung ein verbessertes Bearbei tungsergebnis erreicht werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mittels einer Spannvor richtung entsprechend den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des An spruchs 1 und in weiter vorteilhafter Ausgestaltung nach den Merkmalen der dem Anspruch 1 folgenden Ansprüche.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Spannvorrichtung wird erreicht, daß eine Relativdrehung zwischen der Bearbeitungsmaschine und den zur Bearbeitung notwendigen Bohrschablonen und Werkzeugführungselemen ten, z. B. Bohrbüchsen, enthällt.

Dadurch sind in besonderer Weise ausgebildete Werkzeugführungselemente, z. B. Bohrbüchsen mit Bajonettverriegelungen nicht mehr erforderlich. Als Schablonen können wesentlich billiger herzustellende Teile verwendet wer den.

Da eine Relativbewegung zur Verriegelung nicht mehr erforderlich ist, verrin gert sich auch der zur Bearbeitung bzw. zur Aufnahme der Bearbeitungs maschine erforderliche Raumbedarf und es sind z. B. Bohrungen für die Auf nahme von Nieten mit zueinander geringen Abständen als bisher üblich her stellbar.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Spannvorrichtung erlaubt nur mit Hilfe einer von Hand eingeleiteten Axialkraft auf die Werkzeugmaschine in Rich tung der Werkzeugvorschubbewegung einerseits eine Zwangsverriegelung zwischen der Schablone und der Werkzeugmaschine bzw. der Vorschubein richtung und andererseits ein Einspannen der zu bearbeitenden Werkstücke mit einer definierten axialen Andrückkraft.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und nachfolgend in einer Beispielsbe schreibung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Spannvorrichtung in einem Längsschnitt, schematisiert dargestellt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie II-II der Fig. 1 und die

Fig. 3 bis 5 die einzelnen Arbeitsphasen der Spannvorrichtung in der Darstellungsweise gemäß Fig. 1.

In der Zeichnung ist die Spannvorrichtung insgesamt mit 1 bezeichnet. Für die Aufnahme und Zentrierung der das Werkzeug - hier ein Bohrwerk zeug 4 - tragenden Bohrmaschine 3 weist die Spannvorrichtung ein Auf nahmeteil 6 bzw. 6′ auf. Die Werkzeugmaschine 3 besitzt ein Spannfutter 9, das zur Aufnahme des Werkzeuges 4 dient.

Das Aufnahmeteil 6 besitzt eine Bohrung 16 mit einer Schulter 15, wobei die Werkzeugmaschine 3 in Vorschubrichtung R in die Bohrung 16 des Auf nahmeteils 6 einschiebbar vorgesehen ist.

Mit dem Aufnahmeteil 6 ist mittels eines Gewindes 13 das Aufnahmeteil 6′ fest verbunden, durch dessen zentrale Bohrung das Bohrwerkzeug 4 in Vorschub richtung R gegen die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′ verstellbar ist.

Am Aufnahmeteil 6′ ist in Form eines Ringansatzes ein Stellkolben 20 gebil det, der in einer durch ein Zylinderteil 24 gebildeten Druckzylinderkammer 31 in Vorschubrichtung R des Werkzeuges 4 verstellbar ist. Stirnseitig ist die Druckzylinderkammer 31 durch Abschlußwände 32 bzw. 32′ am Zylinderteil 24 abgeschlossen. Der Stellkolben 20 weist in üblicherweise einen Kolben ring 21 auf und die Stirnwand 32′ besitzt gegenüber dem Kolben 20 einen Dichtring 30.

Das Zylinderteil 24 enthält radiale Bohrungen 33, die in die Druckzylinder kammer 31 vor den Kolben 20 münden.

Das Aufnahmeteil 6, 6′ weist an seinem den zu bearbeitenden Blechbauteilen 10 bzw. 10′ zugewandten Seite fest verbunden eine Spannhülse 12 auf, de ren vordere Stirnseite als Spannfläche 14 für die Betätigung der Verriegelung dient, was später noch näher erläutert ist.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 ist konzentrisch zur Spannhülse 12 ein Ver riegelungselement 35 mit einem konisch verlaufenden hülsenförmigen Ab schnitt 35′ und einer konisch verjüngt verlaufenden Bohrung 34 gebildet.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 und der Ausführung Fig. 4 bis 6 ist konzen trisch zur Spannhülse 12 ein Verriegelungselement 35 mit einem konisch ver laufenden hülsenförmigen Abschnitt 35′ mit einer konisch verjüngt verlaufen den Bohrung 34 gebildet.

Das Verriegelungselement 35 besitzt einen Ringflansch 36, der mit dem hül senförmigen Abschnitt 35′ das Verriegelungselement 35 bildet. Der hülsenför mige Abschnitt 35′ des Verriegelungselementes 35 weist durchgehende sich radial erstreckende Längsschnitte 38 zur Bildung von federnden Spreizzun gen 39 auf.

Dabei ist vorgesehen, daß durch Einschieben der Spannhülse 12 an den Auf nahmeteilen 6, 6′ in die Bohrung 34 des hülsenförmigen Abschnittes 3′ die Zungen 39 federnd radial nach außen gedrückt werden, und die Spannhülse 12 bis zum Kontakt mit den zu bohrenden Bauteilen 10, 10′ mit seiner Spann fläche 14 in Anlage gelangt, was später noch näher erläutert wird.

Die federnden Zungen 39 besitzen an ihren freien Enden Formschlußglieder in Form von Nocken 40, die für den Eingriff in eine Verriegelungsphase 48, einer auf die zu bohrenden Teile 10, 10′ aufzulegenden Bohrschablone vor gesehen sind. Die Verriegelungsphase 48 ist auf der den zu bohrenden Bau teilen 10, 10′ zugewandten Seite der Schablone 43 gebildet.

Die Schablone 43 wird mit einer feststehenden Bohrauflage durch hier der Vereinfachung halber nicht dargestellte Spannmittel, an den Werkstücken 10, 10′ unter Ausrichtung der von der Schablone 43 getragenen Bohrbüchsen ge halten.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis 6 ist eine zweite Schablone 44 vorgesehen, wobei die Werkstücke 10, 10′ zwischen beiden Schablonen 43 bzw. 44 gegenüber einem feststehenden Arbeitstisch ausgerichtet und gehal ten sind. Die Schablone 44 weist für die Durchführung des Bohrers 4 für den Bohrvorgang eine Bohrung 49 auf.

Zur Abführung von Bohrspänen ist eine die Bohrung 16 der Aufnahmeteile 6, 6′ mündende Absaugöffnung 50 vorgesehen, die an eine hier nicht dargestellte Absaugvorrichtung anschließt.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist wie nachfol gend erläutert.

Gemäß der in Fig. 4 gezeigten Arbeitsphase der Spannvorrichtung 1 wird die Bohrmaschine 3 in die Bohrung 16 des Aufnahmeteiles 6, 6′ der Vorrichtung bei stillstehendem Antrieb eingeschoben.

Die Bohrmaschine 3 stützt sich bei weiterem Einführung in das Aufnahmeteil 6, 6′ an der Verriegelungsphase 48 des Aufnahmeteils ab. Bei weiterem Vor drücken der Bohrmaschine 3 in Richtung auf die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′, das heißt in Vorschubrichtung R, wird das Aufnahmeteil 6, 6′ in der gleichen Richtung mitgenommen.

Infolge der Koppelung der Bohrmaschine 3 mit dem Aufnahmeteil 6, 6′ wird die Spannhülse 12 am Aufnahmeteil 6′ mit ihrer Stirnkante bzw. Stirnfläche 14 in die verjüngt verlaufende Bohrung des Verriegelungselementes 35 einge schoben.

Infolge der dadurch hervorgerufenen Relativbewegung zwischen der mit der Aufnahme 6, 6′ fest verbundenen Spannhülse 12 und dem dazu konzentrisch angeordneten Verriegelungselement 35, werden dessen federnd ausgebil dete Zungen 29 radial nach außen gedrückt. Dabei greift das Verriegelungs element 35 mit seinen Spreizzungen 39 durch die Bohrung 48′ der Schablone 43 hindurch.

Innerhalb der in Fig. 5 dargestellten Phase des Spann- und Bearbeitungsvor ganges, werden die Zungen 39 durch Fortsetzung der Relativbewegung zwi schen Hülse 12 und Verriegelungselement 35 in Vorschubrichtung des Werk zeuges 4 weiter radial nach außen gedrückt, bis die Zungen 39 mit ihren Formschlußgliedern 40 die vordere Schablone 43 durch die Bohrung 48′ hin durch hintergreifen und die Formschlußglieder 40 in die Verriegelungsphase 48 formschlüssig eingreifen.

Damit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schablone 43 und dem Verriegelungselement 35 mit dem Zylinderteil 24 hergestellt.

Wie in Fig. 5 dargestellt drückt nunmehr die Spannhülse 12 mit ihrer Stirn fläche 14 gegen die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′ und drücken diese damit gegen die hintere Schablone 44 der Werkstückaufspannung fest.

In der in Fig. 6 dargestellten Arbeitsphase der Spannvorrichtung 1, wird die Bohrmaschine eingeschaltet und die von deren Druckluftsystem abgezapfte Luft über die Bohrung 33 der Druckzylinderkammer 31, 31′ zugeführt. Infolge des sich ausbildenden Druckmitteldruckes in der Druckzylinderkammer 31, 31′ wird die Spannhülse 12 am Aufnahmeteil 6, 6′ mittels des beaufschlagten Kolben 20 unter Abstützung des arretierten Zylinderteiles 24 gegen die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′ gedrückt.

Nach erfolgtem Bohrvorgang wird die Bohrmaschine ausgeschaltet und die Druckzylinderkammer 31, 31′ entlüftet (drucklos). Durch Zurückziehen der Bohrmaschine 3 wird das Verriegelungselement 35 mit seinen Reizzungen 39 und den daran angeordneten Formschlußgliedern 40 automatisch entspannt.

Claims

1. Spannvorrichtung zur Aufnahme von Werkstücken für spangebende Bearbeitung wie z. B. Bohren, Fräsen oder dergleichen, mit

- Mitteln zur Aufnahme des Bearbeitungswerkzeuges bzw. der das Werkzeug tragenden Bearbeitungsmaschine, mit
- einer Führung für das Werkzeug während des Bearbeitungs vorganges und mit
- einer feststehenden Werkstückeinspannung,

gekennzeichnet durch

- ein Verriegelungselement (35) mit am Werkstück (10, 10′) bzw. der Werkstückaufnahme (43, 44) wahlweise angreifenden, federnd aufspreizbaren Formschlußgliedern (39, 30) und durch
- ein mit dem Werkzeug (4) bzw. der Werkzeugmaschine (3) zur Werkstückeinspannung in Vorschubrichtung (R) verstellbares, und auf das Verriegelungselement (35) einwirkendes Spann element (12).

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (12) mit einer Aufnahme (6) für die Werkzeug maschine (3) fest verbunden ist, daß die Maschine (3) in Vorschub richtung (R) relativ gegenüber der Aufnahme (6) beweglich ist und daß Mittel (6′) zur Koppelung zwischen dem Spannelement (12) und der Maschine (3) vorhanden sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und bzw. oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Werkstückeinspannung ein sich wahlweise an der Werkstückaufnahme (43, 44) bzw. am Verriegelungselement (35) abstützender, auf das Spannelement (12) bzw. das Werkstück (10, 10′) in Vorschubrichtung (R) einwirkender Druckkrafterzeuger (20; 24; 31) vorgesehen ist.

4. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Druck krafterzeuger (20; 24; 31) mit Abzapfluft von dem Druckluftsystem der Werkzeugmaschine (3) betrieben wird.

5. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (35) mit dem Druckzylinder (24) des Druckkrafterzeugers (20; 24; 31) fest verbunden ist.

6. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (35) als Stellzylinder (24) und das Spannelement (12) als Stellkolben (20) ausgebildet ist und den Druckzylinderraum (31) zwischen sich einschließen.

7. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (35) büchsenförmig ausgebildet ist, nach außen federnd Spreizzun gen (39) mit Formschlußglieder (40) aufweist und für den Eingriff des Spannelementes (12) mit einer verjüngt verlaufende Bohrung (34) versehen ist.

8. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vordere bzw. eine vordere und hintere Bearbeitungsschablone (43 bzw. 44) zur Auf nahme des Werkstückes (10, 10′) vorgesehen ist und daß die vordere Schablone (43) mit auf ihrer dem Werkstück (10) zugewandten Stirn seite eine Verriegelungsphase (48) für den wahlweisen Eingriff der Formschlußglieder (40) des Verriegelungselementes (35) aufweist.