DE4316248C2 - Spannvorrichtung zum Befestigen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Befesti­ gen von Werkstücken, insbesondere zum Befestigen von Werkstücken auf dem Support einer Werkzeugmaschine, mit einem Gehäuse, einem um eine in dem Gehäuse gelagerte Drehachse verschwenkbaren, im wesentlichen voll zurück­ fahrbaren Spannfinger, einem beim Einspannen aus dem Ge­ häuse herausragenden Druckabschnitt des Spannfingers, und einer auf das in dem Gehäuse aufgenommene Ende des Spann­ fingers wirkenden Spindel, wobei der Spannfinger im Be­ reich des Endes, das von dem Gehäuse aufgenommen wird, mit der Spindel in Verbindung steht.

Eine derartige Spannvorrichtung ist beispielsweise aus dem DE-G 90 00 584 bekannt, das eine derart ausgebildete Spannvorrichtung zeigt. Störend bei dieser Vorrichtung ist jedoch, daß in einem häufig auftretenden Anwendungsfall, bei dem das Werkstück nur nach oben zwischen mehreren Spannvorrichtungen entnommen werden kann, die Spannvor­ richtungen zunächst zur Seite geschwenkt werden müssen, da ansonsten die Spannfinger dem Werkstück den Weg versper­ ren. Daher ist eine Rückziehbarkeit des Spannfingers in das Gehäuse der Vorrichtung sehr erwünscht.

Vorbekannte Spannvorrichtungen mit einem rückziehbaren Spannfinger sind mit einer Spindel am Ende des Spannfin­ gers versehen, die bewirkt, daß der Spannfinger sich in einer im Gehäuse vorgesehenen Nut verklemmt. Diese Spann­ finger können zwar ganz zurückgezogen werden, besitzen aber nur einen kleinen Arbeitsbereich, in dem sie ver­ schwenkt werden können, und in dem sie sowohl ein Werk­ stück halten, als auch sich in der Rille verklemmen kön­ nen. Diese Vorrichtungen lösen sich zudem, falls unbeab­ sichtigt mit einem Werkzeug bei einem Bearbeitungsvorgang gegen den Spannfinger gefahren wird.

Weiter sind bereits die US-PS 2 726 693 und die DE-U 87 10 639 bekannt, in denen Spannvorrichtungen für ein Werkstück an einer Werkzeugmaschine beschrieben sind. Während letz­ tere Druckschrift einen hydraulisch betriebenen Spanner beschreibt, dessen Spannelement bereits teilweise in einem langen Loch geführt ist und voll zurückfahrbar ist, be­ schreibt erstere Druckschrift, die US-PS 2 726 693 eine nur durch Verklemmung einer Achse hinter einer Nase be­ stimmungsgemäß benutzbare Spannvorrichtung, die recht um­ ständlich zu bedienen ist und eine Vielzahl von auf einem Werktisch unerwünschten Ecken bietet, an denen Gegenstände hinterhaken können.

Weiter beschreibt das DE-U 90 03 360 ein Spannvorrichtung, in der ein federvorgespannter Verriegelungsstift eine Sperre für eine in einer Nut sich bewegende Achse bildet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Spann­ vorrichtung zu schaffen, die einen Spannfinger besitzt, welcher eine sichere Befestigung des Werkstückes, auch bei unbeab­ sichtigtem Anstoßen an den Spannfinger ermöglicht, und de­ ren Haltekraft möglichst groß ist. Selbstverständlich soll die Vorrichtung einfach herzustellen, wartungsfreundlich und kostengünstig sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 vorgeschlagenen Merkmale gelöst.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit einer S-förmigen Achsnut ausgestattet, die ein Verrutschen der Drehachse in gespanntem Zustand nicht zuläßt. Der Spannfinger ist selbst hemmend, bei auf ihn wirkenden Kräf­ ten in Richtung des Gehäuses wird er das Werkstück nur noch fester halten. Im entlasteten Zustand kann die Dre­ hachse des Spannfingers um den Vorsprung der Führungsnut herumgeführt werden.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Drehachse mit einer federvorgespannten Kugel an dem seit­ lichen Ende in Kontakt mit einer Abdeckplatte des Gehäuses versehen, die bewirkt, daß die Drehachse gegenüber dem Ge­ häuse eine gewisse Reibung besitzt. Diese Reibung ist zur Beibehaltung der Lage der Drehachse und damit des Spannhe­ bels insbesondere bei vertikaler Anordnung der Spannvor­ richtung vorteilhaft. Zum Beispiel wird der Hebel in einem nicht belasteten Zustand nicht mehr durch die Schwerkraft aus den vertikal stehenden Gehäuse herausgleiten, wodurch er wieder das Herausnehmen des Werkstückes behindern könn­ te.

In einer weiteren vorgeschlagenen Ausführungsform ist ein Verriegelungsstift an der Achsnut vorgesehen, der feder­ vorgespannt auf die Drehachse wirkt, wenn sich diese in einer Position am vorderen Ende der Achsnut befindet. Mit dem Verriegelungsstift wird ein deutliches Einrasten der Achsnut am vorderen Ende deutlich gemacht und weiter ver­ hindert, daß beim Festspannen des Werkstückes z. B. mit mehreren Spannvorrichtungen einer der Spannfinger durch eine Verlagerung der Drehachsen vom Ende der Achsnut zu Mitte hin nicht gegen unbeabsichtigtes Verschieben gesi­ chert ist.

Außer einem vernehmlichen "Klicken", das dem Benutzer an­ zeigt, daß die Drehachse am Ende der Achsnut liegt, wird durch den Verriegelungsstift eine sichere Lage der Dre­ hachse am Randbereich gegen kleine Verschiebungskräfte im ungespannten Zustand gewährleistet. Weiter wird die Situa­ tion vermieden, daß schon beim Einspannen des Werkstücks die Achse nicht am Ende der Achsnut liegt, sondern an ei­ nem anderen Ort in der Achsnut. Mit gezielt ausgeübtem Druck in Richtung der Achsnut läßt sich die Drehachse über den Kopf des Verriegelungsstiftes, der wie der übrige Stift in seine Führung eingeschoben wird, aber auch wieder zurückschieben.

Vorteilhafterweise weist die Spindel an ihrem einen Ende, in dem sie am Widerlager befestigt wird, eine Nut auf, in die sich eine Kugel mit einem Teil ihres Volumens er­ streckt. Der andere Teil der Kugel wird sich in einer in dem Widerlager axial vorgesehenen Bohrung befinden und durch eine Schraube auf die Spindel gedrückt. Eine umlau­ fende Nut gewährleistet die Drehbarkeit der Spindel. Mit dieser Anordnung wird verhindert, daß sich beim Öffnen der Spannvorrichtung die Spindel aus dem Widerlager heraus­ zieht. Hierbei auftretende Kräfte sind klein. Beim Spannen der Spannvorrichtung wird ein vergleichsweise größerer Preßdruck auf das Spindelende im Widerlager ausgeübt. Da­ her hat die Kugel in der Nut keine großen Kräfte aufzuneh­ men.

Sowohl Spindelmutter als auch Widerlager sind um Achsen verdrehbar, die mit der Drehachse parallel verlaufen. Da­ mit kann sich die Spindel bei unterschiedlichen Lagen der Drehachse in der Achsnut in unterschiedlichen Schwenk­ zuständen befinden. Bei einer Öffnungsbewegung des Spann­ fingers wird die Spindel derart gedreht, daß sich die Spindelmutter in Richtung auf das Widerlager bewegt.

Die verschiedenen Ausformungen des Kopfes des Verriege­ lungsstiftes erlauben einen punktförmigen bzw. einen auf einer Linie entlang verlaufenden punktförmigen Kontakt mit der Drehachse.

Durch die Verwendung eines nur auf Druck belasteten Zwi­ schenstückes können keine Risse in diesem Teil auftreten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung er­ läutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 die Spannvorrichtung in Seitenansicht unter Darstellung aller, auch verdeckter Kanten, in ei­ ner Stellung zum Einspannen von Werkstücken der Dicke Null,

Fig. 2 die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung mit einem zurückgezogenen Spannfinger,

Fig. 3 die Spannvorrichtung in Seitenansicht in ei­ ner Stellung zum Einspannen von Werkstücken einer mittleren Dicke,

Fig. 4 die in der Fig. 3 dargestellte Vorrichtung mit einem zurückgezogenen Spannfinger, und

Fig. 5 die Spannvorrichtung mit einem Zwischenstück zum Einklemmen dickerer Werkstücke.

In der Fig. 1 befindet sich der Spannfinger 14 mit sei­ nen beiden Enden 16 und 28 in einer Position zum Fest­ spannen von sehr dünnem Material. Die Drehachse 12 be­ findet sich dabei am vorderen Ende der Achsnut 26. Da in diesem Beispiel der Spannfinger mit seinem Druckab­ schnitt 16 ganz nach unten ausgelenkt ist, befindet sich das andere Ende des um die Drehachse 12 drehbaren Spannfingers 14, das normalerweise im Gehäuse aufgenom­ mene Ende 28, oberhalb des Gehäuses 10, wobei die Spin­ del 20 in der Spindelmutter 18 fast bis zu ihrem Ende eingeschraubt ist.

In der Fig. 2 ist der Spannfinger 14 nun nicht mehr vor dem Gehäuse 10 der Spannvorrichtung, sondern in das Ge­ häuse 10 zurückgezogen, und das eingespannte Werkstück kann frei entnommen werden, ohne daß das Gehäuse 10 der Spannvorrichtung geschwenkt werden müßte, um den Spann­ finger 14 aus dem Weg zu schwenken.

Die Drehachse 12 braucht in dem in Fig. 2 dargestellten Fall, in dem nur Werkstücke sehr geringer Dicke einge­ spannt werden, nicht bis zum anderen Ende verschoben zu werden, damit der Spannfinger 14 in das Gehäuse 10 ein­ gefahren wird. Bei größeren Dicken wird dies wegen der horizontaleren Lage des Spannfingers 14 jedoch der Fall sein, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist.

Deutlich ist in der Fig. 2 auch die um die Spindel 20 umlaufende Nut 30 dargestellt, während in Fig. 1 die Bohrung 36, in der eine Schraube verläuft, dargestellt ist. In der Bohrung 36 befindet sich von einer Schraube gehalten eine Feder, die wiederum eine teilweise in der Nut 30 befindliche Kugel hält.

In der Fig. 2 ist weiter der in die Achsnut ragende Teil des Federstiftes 24 dargestellt. Durch den schrä­ gen Verlauf der Achsnut läßt sich der Federstift bei einer Bewegung der Drehachse in die Randposition leich­ ter eindrücken, als in dem Fall, in dem die Drehachse wieder zurück geschoben werden soll, da nun der Druck mehr lateral als axial ausgeübt wird.

Fig. 3 und Fig. 4 entsprechen den Fig. 1 und 2, nur werden hier die geometrischen Beziehungen für den Fall des Einspannens eines dickeren Werkstückes gezeigt. Au­ ßerdem wird die Alternative eines kegelig angephasten Kopfes des Verriegelungsstiftes 24 dargestellt, der ei­ ne längere Kontaktlinie mit der Drehachse 12 bei deren Hinübergleiten bietet.

Auf wenigstens eine Seite der Vorrichtung wird eine Ab­ deckplatte aufgebracht, die unter anderem der Drehachse 12 den seitlichen Halt bietet.

In einem mittleren Bereich hinter dem Druckabschnitt 16 des Spannfingers 14 ist in einer bevorzugten Ausführung ein vertikal durch den Spannfinger 14 laufendes vorge­ sehen, die in einem entlasteten Zustand ein Hindurch­ stecken eines Werkzeuges zum Verschrauben des Gehäuses 10 mit der Aufspannfläche einer Werkzeugmaschine mit wenigstens eines unter dem Spannfinger 14 vorgesehenen Zugankers 36 erlaubt.

Die Fig. 2 und 4 zeigen deutlich die in Anspruch 2 be­ anspruchte, an dem zum Druckabschnitt 16 hinweisenden Ende der Achsnut 26 befindliche leicht S-förmige, zu­ nächst aus der Horizontalen um einen geringen Winkel um ca. 20° nach unten und an ihrem Ende wieder gegen die Einklemmrichtung nach oben gebogene Achsnut 26.

Fig. 5 zeigt eine Darstellung, in der ein Zwischenstück 34 unterhalb des Gehäuses 10 vorgesehen ist, mit dem der Spannfinger 14 soweit angehoben wird, daß auch we­ sentlich dickere Werkstücke gehalten werden können. Vorteilhaft ist, den Schwenkbereich des Druckabschnit­ tes 16 auch unter die ursprünglich vorhandene Nullinie, das Niveau des Supportes, auszudehnen, so daß sich die Einspannbereiche mit und ohne Zwischenstück 34 überlap­ pen.

Bei der Verwendung von Spannbereichserweiterungen in Form eines oder mehrerer Zwischenstücke 34 bleibt die Spannvorrichtung über einen Zuganker 36 immer in direk­ tem Kontakt mit der Aufspannfläche. Diese Zuganker 36 werden dabei, wie schon der Name sagt, ausschließlich auf Zug beansprucht. Sie werden daher aus hochlegiertem Stahl zu bestehen müssen, wobei jedoch auf handelsübli­ che Teile zurück gegriffen werden kann.

Die wesentlich größeren Zwischenstücke 34 dagegen wer­ den ausschließlich auf Druck beansprucht und können deshalb aus einfacherem Material gefertigt werden, ohne daß es zu einem Verziehen oder Verformen der Spannbe­ reichserweiterungen kommt. Damit ist ein weiterer Vor­ teil gegenüber bekannten Spannvorrichtungen erreicht, bei denen ein Zwischenstück am jeweils nächsten befe­ stigt wird, und alle Zwischenstücke aus hochlegiertem Material gefertigt werden müssen, da sie sowohl auf Druck wie auf Zug belastet werden.

Claims (7)

1. Spannvorrichtung zum Befestigen von Werkstücken, insbesondere zum Befestigen von Werkstücken auf dem Support einer Werkzeugmaschine, mit

• - einem Gehäuse (10),
• - einem um eine in dem Gehäuse (10) gelagerte Dre­ hachse (12) verschwenkbaren, im wesentlichen voll zurückfahrbaren Spannfinger (14),
• - einem beim Einspannen aus dem Gehäuse (10) heraus­ ragenden Druckabschnitt (16) des Spannfingers (14), und
• - einer auf das in dem Gehäuse aufgenommene Ende (28) des Spannfingers (14) wirkenden Spindel (20), wobei der Spannfinger (14) im Bereich des Endes (28) das von dem Gehäuse (10) aufgenommen wird, mit der Spindel (20) in Verbindung steht,
• - eine die Drehachse (12) im wesentlichen horizontal verschiebbar lagernden Achsnut (26),
• - einer die Drehachse (12) in dem zum Druckabschnitt (16) weisenden Ende der Achsnut haltenden Einrich­ tung,
• - einer verschwenkbaren Spindelmutter (18) im Spann­ finger (14) an seinem im Gehäuse aufgenommenen En­ de (28), die die Spindel (20) um eine zur Drehach­ se (12) parallele Achse verschwenkbar und in einem Innengewinde verdrehbar lagert, und
• - einem im Gehäuse (10) befestigten, verschwenkbaren Widerlager (22), das die Spindel (20) an ihrem En­ de um eine zur Drehachse (12) parallele Achse ver­ schwenkbar lagert.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zur Bewahrung der Drehachse (12) in dem zum Druckabschnitt (16) wei­ senden Ende der Achsnut (26) eine Ausbildung der Achsnut (26) derart ist, daß diese im vorderen Be­ reich leicht S-förmig zunächst aus der Horizonta­ len um einen geringen Winkel um ca. 20° nach unten und an ihrem Ende wieder gegen die Einklemmrich­ tung gebogen nach oben verläuft.

3. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Kugel (32), die in einer Kugelsitz-Ausnehmung der Achse (12) an deren einer Endfläche federvorgespannt gegen eine das Gehäuse (10) an der Längsseite abdeckende Ab­ deckplatte vorgesehen ist.

4. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (20) an ihrem im Widerlager (22) befindlichen Ende mit einer umlaufenden Kerbe (30) versehen ist, in die sich wenigstens zum Teil eine Kugel erstreckt, die durch eine parallel zur Widerlagerachse ver­ laufende Schraube unter Spannung gehalten wird.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch einen in einem vor­ deren Bereich der Achsnut (26), einen Durchmesser der Drehachse (12) vom Ende der Achsnut (26) ent­ fernt, vorgesehenen federvorgespannten Verriege­ lungsstift (24) der mit einem kugelförmigen Kopf in die Achsnut (26) hineinragt.

6. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen in ei­ nem vorderen Bereich der Achsnut (26), einen Durchmesser der Drehachse (12) vom Ende der Achs­ nut (26) entfernt, vorgesehenen federvorgespannten Verriegelungsstift (24) der mit einem kegelförmi­ gen Kopf in die Achsnut (26) hineinragt.

7. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch ein allein auf Druck belastetes Zwischenstück (34) zur Vergrößerung der Einspanndicke, das mit einer durchgehenden Bohrung versehen ist, durch die ein verlängerter Zuganker (36) zur Befestigung des Gehäuses (10) der Spann­ vorrichtung an der Aufspannfläche verläuft.