DE60001028T2

DE60001028T2 - Spannvorrichtung mit Ausrichtfunktion

Info

Publication number: DE60001028T2
Application number: DE60001028T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Shirakawa; Keitaro Yonezawa
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: TW478993B; EP1078713A1; US6527266B1; KR100637276B1; DE60001028D1; JP2001038564A; JP3338669B2; KR20010049813A; EP1078713B1

Description

Hintergrund zur Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung mit Bezugsfunktion und insbesondere eine Vorrichtung zum präzisen Ausrichten einer Werkstückplatte oder eines ähnlichen beweglichen Elements auf einen Tisch eines Bearbeitungszentrums oder eines ähnlichen Bezugselements und zum Befestigen des ersteren am letzteren.
Die Japanische Patentoffenlegung Nr. 11-10468 offenbart eine Klemmvorrichtung, bei der ein Rückzugs stutzen, der an einem beweglichen Element befestigt ist, einen Flansch aufweist, der in ein gerades Passloch eingesetzt wird, das in einer Stützfläche eines Bezugselements ausgebildet ist, wodurch veranlasst wird, dass eine Achse des geraden Lochs mit jenem des Rückzugsstutzens zusammenfällt. Anschließend wird der Rückzugsstutzen gezogen, um das bewegliche Element an dem Bezugselement zu befestigen. Um das bewegliche Element stoßfrei am Bezugselement zu befestigen, ist jedoch ein diametraler Passspalt zwischen dem geraden Passloch und dem Flansch erforderlich. Die Existenz dieses Passspalts verringert die Genauigkeit der Ausrichtung zwischen den Elementen.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Dokument US-A-5190272 offenbart eine Klemmvorrichtung mit einer Bezugsfunktion, die ein bewegliches Element auf ein Bezugselement ausrichtet und eine abzustützende Oberfläche des beweglichen Elements an einer Stützfläche des Bezugselements befestigt, wobei die Klemmvorrichtung umfasst: eine Hülsenbohrung, die im beweglichen Element ausgebildet ist, wobei die Hülsenbohrung in der abzustützenden Oberfläche offen ist und ein Eingriffsloch aufweist; einen ringförmigen Steckerteil mit einem zylindrischen Loch, der vom Bezugselement hervorsteht, um in die Hülsenbohrung eingesetzt zu werden; einen Stab mit einem Vorderende, einem Basisende und einem Abtriebsteil, wobei der Stab axial beweglich in das zylindrische Loch des Steckerteils eingesetzt wird; ein Eingriffselement, das in einem äußeren Umfangsraum des Stabes angeordnet ist, so dass es durch den Abtriebsteil in eine radial auswärts liegende Eingriffsposition bewegt werden kann und sich in eine radial einwärts liegende Löseposition bewegen kann; und ein Antriebsmittel, das im Bezugselement vorgesehen ist und mit dem Stab verbunden ist.
Relativ zu diesem Dokument ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch ein Pendelelement mit einer konischen Oberfläche, das zwischen dem Steckerteil und einem Positionierungsloch angeordnet ist, welches in der Hülsenbohrung auswärts vom Eingriffsloch vorgesehen ist, und das sich diametral aufweiten und zusammenziehen kann, wobei das Pendelelement durch den Steckerteil oder das Positionierungsloch abgestützt wird, so dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs axial beweglich ist und einen konischen Eingriff mit dem anderen herstellt, wobei sich die konische Oberfläche in Richtung des Eingriffslochs verschmälert; und ein elastisches Element, das das Pendelelement in einer Richtung zum Festspannen des konischen Eingriffs drückt; und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel den Stab zum Klemmen in einer Richtung zum Basisende hin antreibt, wobei der Abtriebsteil das Eingriffselement in die Eingriffsposition bewegt, und der Stab anschließend das bewegliche Element in Richtung des Bezugselements zieht; und das Antriebsmittel den Stab zum Ausspannen in einer Richtung zum Vorderende hin antreibt, um zu ermöglichen, dass sich das Eingriffselement in die Löseposition bewegt.
Die Erfindung erzeugt die folgende Funktion und Wirkung.
Wenn ein bewegliches Element an ein Bezugselement geklemmt wird, bewegt sich zuerst das bewegliche Element automatisch, während es durch eine Führungswirkung einer konischen Oberfläche eines Pendelelements ausgerichtet wird, um zu veranlassen, dass eine Achse eines Positionierungslochs des beweglichen Elements präzise mit jener eines Steckerteils des Bezugselements zusammenfällt. Als nächstes drückt das Pendelelement ein elastisches Element zusammen und bewegt sich axial, wodurch ermöglicht wird, dass eine Stützfläche des Bezugselements eine abzustützende Oberfläche des beweglichen Elements aufnimmt. Somit wird das bewegliche Element durch die konische Oberfläche des Pendelelements, durch den Steckerteil sowie durch die Stützfläche eingeschränkt. Folglich kann das bewegliche Element präzise und fest positioniert und an dem Bezugselement befestigt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die konische Oberfläche des Pendelelements das bewegliche Element führen, während es sich ausrichtet, was zur Möglichkeit einer sanften Befestigung des beweglichen Elements am Bezugselement führt. Ferner kann die vorliegende Erfindung anders als das herkömmliche Verfahren einen diametralen Passspalt zwischen den miteinander zu verbindenden Elementen loswerden und kann daher das bewegliche Element mit einer hohen Genauigkeit auf das Bezugselement ausrichten.
Außerdem ist der Steckerteil im Bezugselement angeordnet, das mit einem Antriebsmittel versehen ist. Im Vergleich zu einem Fall, in dem das Bezugselement mit einer Hülsenbohrung versehen ist, kann die vorliegende Erfindung verhindern, dass Späne oder ähnliche Fremdstoffe in das Antriebsmittel gelangen. Daher ist es möglich, die Klemmvorrichtung in einem guten Zustand über eine lange Zeitdauer zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise wie durch Anspruch 2 angegeben konstruiert.
Wie in Fig. 2 bis 4 gezeigt, weist das Pendelelement 23 beispielsweise eine innere Umfangsfläche, die durch eine gerade Oberfläche 27 ausgebildet ist, und eine äußere Umfangs fläche, die durch eine konische Oberfläche 28 konstruiert ist, auf. Die gerade Oberfläche 27 wird durch den Steckerteil 21 so abgestützt, dass sie axial beweglich ist, und die konische Oberfläche 28 stellt mit dem Positionierungsloch 12 einen konischen Eingriff her.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel von Anspruch 2 ist das Bezugselement mit dem Pendelelement ausgestattet. Im Fall, in dem eine große Anzahl von beweglichen Elementen an einem Bezugselement befestigt und von diesem gelöst werden, reicht es folglich selbst dann aus, wenn das Pendelelement in einer kleinen Anzahl eingerichtet ist. Dies ermöglicht ein Klemmsystem mit einfacher Konstruktion.
Wie durch Anspruch 3 angegeben, ist das Ausführungsbeispiel, wie in Anspruch 1 oder 2 dargelegt, vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Wenn der Zugstab 31 zum Ausspannen angetrieben wird, schiebt ein Vorderende des Zugstabes 31 eine obere Wand 11a der Hülsenbohrung 11, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt, wodurch ein Passspalt (α) an der konischen Oberfläche 28 des Pendelelements 23 und ein Kontaktspalt (β) zwischen der Stützfläche (S) und der abzustützenden Oberfläche (T) ausgebildet werden.
Das Ausführungsbeispiel von Anspruch 3 erzeugt einen Effekt, dass es infolge der Existenz des vorstehend erwähnten Passspalts und Kontaktspalts leicht das bewegliche Element vom Bezugselement entfernen kann.
Wie durch Anspruch 4 angegeben, ist das Ausführungsbeispiel, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 dargelegt, vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Das Bezugselement (R) ist mit einem Zufuhrkanal 41 für Reinigungsfluid versehen und das Vorderende des Zugstabes 31 ist mit einem Ausblasloch 42 für das Reinigungsfluid versehen. Der Zufuhrkanal 41 steht mit dem Ausblasloch 42 durch einen Strömungsdurchgang 44 innerhalb des Zugstabes 31 in Verbindung.
Das Ausführungsbeispiel von Anspruch 4 erzeugt eine Wirkung, dass es einen Fehleingriff zwischen dem Bezugselement und dem beweglichen Element verhindern kann, da das über das Ausblasloch ausgelassene Reinigungsfluid den Passspalt und den Kontaktspalt zwischen den beiden Elementen reinigen kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A bis Fig. 1D und Fig. 2 bis Fig. 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1A ist eine schematische Ansicht eines Klemmsystems im Seitenaufriss, das die vorliegende Erfindung verwendet;
Fig. 1B ist eine Ansicht entlang einer Linie 1B-1B in Fig. 1A in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen;
Fig. 1C ist eine Ansicht entlang einer Linie 1C-1C in Fig. 1A in einer durch Pfeile gekennzeichneten Richtung gesehen;
Fig. 1D ist eine vergrößerte Ansicht eines speziellen Teils, der durch einen Pfeil 1D in Fig. 1B angegeben ist.
Fig. 2 zeigt eine Klemmvorrichtung, die in dem Klemmsystem vorgesehen ist, und ist eine Schnittansicht im Seitenaufriss, die darstellt, dass ein bewegliches Element beginnt, an einem Bezugselement angebracht zu werden;
Fig. 3 zeigt, dass das bewegliche Element an dem Bezugselement angebracht wurde, und entspricht Fig. 2;
Fig. 4 zeigt, dass das bewegliche Element an dem Bezugselement befestigt wurde, und entspricht Fig. 2; und
Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Klemmvorrichtung und entspricht Fig. 4.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird auf der Basis von Fig. 1A bis Fig. 1D sowie Fig. 2 bis Fig. 4 erläutert.
Auf Grundlage von Fig. 1A bis Fig. 1D und Fig. 2 wird zuerst eine Erläuterung für ein Klemmsystem gegeben, das eine Klemmvorrichtung mit Bezugsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Eine Klemmplatte 2 eines Bezugselements (R) ist ortsfest auf einer oberen Oberfläche eines Tischs 1 eines Bearbeitungszentrums vorgesehen. Eine Werkstückplatte 3 eines beweglichen Elements (M) wird an der Klemmplatte 2 durch eine erste Klemmvorrichtung 4 und eine zweite Klemmvorrichtung 5 beide mit Bezugsfunktion und durch dritte Klemmvorrichtungen 6, 6 ohne Bezugsfunktion befestigt. Obwohl nicht dargestellt, können eine Vielzahl von Werkstücken an einer oberen Oberfläche der Werkstückplatte 3 durch andere Klemmvorrichtungen befestigt und von dieser gelöst werden.
Die erste Klemmvorrichtung 4 ist mit einer ersten Bezugsklemme 4a, die an der Klemmplatte 2 durch eine Vielzahl von Bolzen 8 befestigt ist, und mit einem ersten Bezugsring 4b, der an der Werkstückplatte 3 durch eine Vielzahl von Bolzen 9 befestigt ist, versehen. Und hauptsächlich in Fig. 2 gezeigt, weist die erste Bezugsklemme 4a einen Steckerteil 21 auf, auf den ein Pendelelement 23 aufgesetzt ist. Das Pendelelement 23 weist eine konische Oberfläche 28 auf, mit der ein konisches Positionierungsloch 12 des ersten Bezugsrings 4b einen präzisen Passeingriff auf einer Bezugsachse (G) herstellen kann (siehe Fig. 1B).
Daneben ist die zweite Klemmvorrichtung 5 mit einer zweiten Bezugsklemme 5a, die an der Klemmplatte 2 befestigt ist, und mit einem zweiten Bezugsring 5b, der an der Werkstückplatte 3 befestigt ist, versehen. Die zweite Bezugsklemme 5a ist identisch zur ersten Bezugsklemme 4a konstruiert. Der zweite Bezugsring 5b unterscheidet sich vom ersten Bezugsring 4b insofern, als er das Aushöhlen des konischen Positionierungslochs 12 umfasst, um ein Paar von Freigabeflächen 14, 14 auszubilden, wie in Fig. 1B und Fig. 1D gezeigt. Das konische Positionierungsloch 12 des zweiten Bezugsrings 5b weist restliche Teile 12b, 12b auf, die mit der konischen Oberfläche 28 des Pendelelements 23, das auf den Steckerteil 21 der zweiten Bezugsklemme 5a aufgesetzt ist, in einen Passeingriff gebracht werden. Dies kann die Werkstückplatte 3 am Umfang und genau bezüglich der Bezugsachse (G) positionieren und kann einen radialen Fehler absorbieren, der bezüglich der Bezugsachse (G) infolge der Existenz der gepaarten Freigabeflächen 14, 14 verursacht wird.
Die dritte Klemmvorrichtung 6 weist nur eine Klemmfunktion auf. Und sie umfasst eine Klemme 6a und einen Führungsring 6b, von denen keiner die Bezugsfunktion aufweist.
Insbesondere weist die Klemme 6a die Struktur der ersten Bezugsklemme 4a auf, aber sie schließt das Pendelelement 23 (sowie eine kegelartige Tellerfeder 24 und einen Haltering 25, die später erwähnt werden sollen) aus. Der Führungsring 6b weist die Struktur der Hülsenbohrung 11 des ersten Bezugsrings 4b abgesehen vom konischen Positionierungsloch 12 auf.
Obwohl die dritte Klemmvorrichtung 6 hier in zwei Sätzen vorgesehen ist, kann sie in einem Satz und ferner in mindestens drei Sätzen vorgesehen sein.
Nachstehend wird eine konkrete Struktur der ersten Klemmvorrichtung 4 mit Bezugs funkt ion auf Grundlage von Fig. 2, 3 und 4 erläutert. Fig. 2 zeigt, dass die Werkstückplatte 3 beginnt, an der Klemmplatte 2 angebracht zu werden. Fig. 3 zeigt, dass die Werkstückplatte 3 an der Klemmplatte 2 angebracht wurde. Fig. 4 zeigt, dass die Werkstückplatte 3 an der Klemmplatte 2 befestigt wurde. Die Werkstückplatte 3 weist eine untere Oberfläche auf, die geöffnet ist, um eine Hülsenbohrung 11 auszubilden, die im horizontalen Querschnitt kreisförmig und nach unten gewandt ist. Die Hülsenbohrung 11 umfasst den ersten Bezugsring 4b, der mit dem konischen Positionierungsloch 12 und mit einem konischen Eingriffsloch 13 in der Reihenfolge von einer Unterseite ausgebildet ist. Während das konische Positionierungsloch 12 so ausgebildet ist, dass es sich nach oben verschmälert, ist das konische Eingriffsloch 13 so ausgebildet, dass es sich nach unten verschmälert.
Der erste Bezugsring 4b weist einen äußeren Umfangsteil auf, der nach unten vorsteht. Der ringförmige Vorsprung weist eine untere Oberfläche auf, die eine abzustützende Oberfläche (T) bildet.
Die erste Bezugsklemme 4a umfasst einen Abdeckblock 16, der an der Klemmplatte 2 durch die Vielzahl von Bolzen 8 befestigt ist, einen Kolben 17, der hermetisch zwischen den Abdeckblock 16 und die Klemmplatte 2 eingesetzt ist, eine Hydraulikkammer 18, die vom Kolben 17 abwärts ausgebildet ist, und eine Klemmfeder 19, die zwischen dem Kolben 17 und dem Abdeckblock 16 befestigt ist. Hier umfasst die Klemmfeder 19 eine Vielzahl von kegelartigen Tellerfedern, die vertikal übereinander gelagert sind, aber sie kann eine Druckschraubenfeder umfassen.
Der Kolben 17, die Hydraulikkammer 18 und die Klemmfeder 19 bilden ein Antriebsmittel (D).
Der Abdeckblock 16 weist einen äußeren Umfangsteil auf, der nach oben vorsteht. Der ringförmige Vorsprung weist eine obere Oberfläche auf, die eine Stützfläche (S) bildet. Der Abdeckblock 16 weist einen mittleren Teil auf, von dem ein ringförmiger Steckerteil 21 nach oben vorsteht. Der Steckerteil 21 wird in die Hülsenbohrung 11 eingesetzt.
Der Steckerteil 21 weist einen unteren Teil auf, auf den das ringförmige Pendelelement 23 aufgesetzt ist. Das Pendelelement 23 wird durch eine kegelartige Tellerfeder (elastisches Element) 24 nach oben gedrückt und wird von einem Haltering 25 aufgenommen.
Genauer gesagt, weist das ringförmige Pendelelement 23 eine innere Umfangsfläche auf, die durch eine gerade Oberfläche 27 ausgebildet ist, und weist eine äußere Umfangsfläche auf, die durch die konische Oberfläche 28 konstruiert ist. Die konische Oberfläche 28 und die gerade Oberfläche 27 können sich diametral aufweiten und zusammenziehen durch Vorsehen von Schlitzen in einer ringförmigen Wand des Pendelelements 23 oder von Nuten in dessen innerer Umfangsfläche (von denen keine dargestellt ist). Die gerade Oberfläche 27 wird durch eine äußere Umfangsfläche des Steckerteils 21 so abgestützt, dass sie axial beweglich ist. Die konische Oberfläche 28 ist so ausgebildet, dass sie sich nach oben verschmälert, um mit dem konischen Positionierungsloch 12 einen konischen Eingriff herzustellen. Die konische Oberfläche 28 weist einen Verjüngungswinkel auf, der vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 4 Grad bis etwa 20 Grad liegt und bevorzugter innerhalb eines Bereichs von etwa 6 Grad bis etwa 15 Grad liegt. Hier ist er auf etwa 10 Grad eingestellt.
Der Steckerteil 21 weist ein zylindrisches Loch 21a auf, in das ein Zugstab 31 axial beweglich eingesetzt ist. Der Steckerteil 21 weist einen Teil auf mittlerer Höhe auf, der mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern 33 versehen ist, die auf dem Umfang in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind. Jedes der Durchgangslöcher 33 stützt eine Eingriffskugel (Eingriffselement) 34 so ab, dass die Eingriffskugel (Eingriffselement) 34 sich zwischen einer radial auswärts liegenden Eingriffsposition (X) (siehe Fig. 4) und einer radial einwärts liegenden Löseposition (Y) (siehe Fig. 2) bewegen kann. Die Kugel 34 wird durch einen radial verringerten Teil 33a an einem äußeren Ende des Durchgangslochs 33 am Herausspringen gehindert.
Eine äußere Umfangs fläche des Zugstabes 31 weist einen oberen Teil auf, an dem eine Schubfläche (Abtriebsteil) 36 und eine Rückzugsnut 37 in vertikaler Kontinuität entsprechend jeder der Kugeln 34 ausgebildet sind. Der Zugstab 31 weist einen unteren Teil auf, der am Kolben 17 durch eine Spannschraube 39 befestigt ist.
Ferner ist ein Mittel zum Reinigen der Passflächen der ersten Klemmvorrichtung 4 vorgesehen. Insbesondere ist die Klemmplatte 2 mit einem Zufuhrkanal 41 für Druckluft (Reinigungsfluid) versehen und der Zugstab 31 ist an seinem oberen Endteil mit einem Ausblasloch 42 schräg und nach oben versehen. Der Zufuhrkanal 41 steht mit dem Ausblasloch 42 durch einen horizontalen Strömungsdurchgang 43 innerhalb des Abdeckbolzens 16 und einen vertikalen Strömungsdurchgang 44 innerhalb des Zugstabes 31 in Verbindung. Der vertikale Strömungsdurchgang 44 ist durch vertikal angeordnete O-Ringe 45 und 46 abgedichtet.
Es reicht aus, wenn das Ausblasloch 42 an einem Teil vorgesehen ist. Vorzugsweise sind jedoch eine Vielzahl des Ausblaslochs 42 vorgesehen und am Umfang in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt.
Das Reinigungsmittel ist in der zweiten Klemmvorrichtung 5 und den dritten Klemmvorrichtungen 6, 6 sowie in der ersten Klemmvorrichtung 4 vorgesehen.
Die erste Klemmvorrichtung 4 arbeitet in der folgenden Weise, wie in Fig. 2 bis 4 gezeigt.
In einem von Fig. 2 gezeigten Zustand wird Drucköl zur Hydraulikkammer 18 durch einen Drucköl-Zufuhr- und -Ablassdurchgang 48 geliefert. Somit erzeugt die Hydraulikkammer 18 einen Öldruck, durch den der Kolben 17 den Zugstab 31 gegen die Klemmfeder 19 anhebt und jede Kugel 34 der Rückzugsnut 37 zugewandt ist, um in die dargestellte Löseposition (Y) beweglich zu werden. Außerdem hält die kegelartige Tellerfeder 24 das Pendelelement 23 in einer angehobenen Position.
Und wenn sich die Werkstückplatte 3 bezüglich der Klemmplatte 2 abgesenkt hat, wie in Fig. 2 gezeigt, weist die Hülsenbohrung 11 ein konisches Führungsloch 11b auf, das durch eine konische Führungsfläche 21b des Steckerteils 21 geführt wird, was dazu führt, dass veranlasst wird, dass eine Achse der Hülsenbohrung 11 im wesentlichen mit jener des Steckerteils 21 zusammenfällt.
In dem von Fig. 2 gezeigten Zustand wird, wenn Reinigungsdruckluft zum Zufuhrkanal 41 geliefert wird, sie durch das Ausblasloch 42 kräftig ausgelassen. Die ausgelassene Druckluft reinigt eine obere Oberfläche und eine Umfangsfläche der Hülsenbohrung 11 und wird anschließend nach unten abgelassen.
Wenn sich die Werkstückplatte 3 weiter absenkt, wird das konische Positionierungsloch 12 durch die konische Oberfläche 28 des Pendelelements 23 geführt. Wie anschließend in Fig. 3 gezeigt, weist die Hülsenbohrung 11 eine obere Wand 11a auf, die mit einer oberen Oberfläche des Zugstabes 31 in Kontakt gebracht wird, wodurch ermöglicht wird, dass der Zugstab 31 die Werkstückplatte 3 aufnimmt.
In einem von Fig. 3 gezeigten Zustand reinigt die durch das Ausblasloch 42 ausgelassene Druckluft eine Oberfläche des Eingriffslochs 13, einen Passspalt (α) zwischen der konischen Oberfläche 28 des Pendelelements 23 und dem konischen Positionierungsloch 12 und einen Kontaktspalt (β) zwischen der Stützfläche (S) und der abzustützenden Oberfläche (T) in der Reihenfolge. Anschließend wird sie an einen äußeren Bereich abgelassen. Vorzugsweise ist das konische Positionierungsloch 12 mit einer Vielzahl von Blasnuten 12a ausgebildet, die auf dem Umfang in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind. Ferner weist die kegelartige Tellerfeder 24 einen Hohlraum an ihrem unteren Teil auf. Vorzugsweise steht der Hohlraum mit dem horizontalen Strömungsdurchgang 43 durch einen abgezweigten Durchgang (nicht dargestellt) in Verbindung, um dadurch die Reinigungsdruckluft zu diesem Hohlraum zu liefern.
Wenn das Drucköl der Hydraulikkammer 18 in dem von Fig. 3 gezeigten Zustand durch den Zufuhr- und Ablassdurchgang 48 abgelassen wird, senkt die Klemmfeder 19 stark den Zugstab 31 durch den Kolben 17 ab. Dann senkt sich zuerst die Werkstückplatte 3 durch ihr Eigengewicht im Anschluss an das Absenken des Zugstabes 31, um das konische Positionierungsloch 12 mit der konischen Oberfläche 28 des Pendelelements 23 in Kontakt zu bringen. Dies ermöglicht, dass die Werkstückplatte 3 die kegelartige Tellerfeder 24 durch das Pendelelement 23 geringfügig zusammendrückt und das konische Positionierungsloch 12 bewegt, während es sich ausrichtet, um zu veranlassen, dass seine Achse mit einer Achse des Steckerteils 21 zusammenfällt.
Im Wesentlichen zur gleichen Zeit wie dieser Vorgang, wie in Fig. 4 gezeigt, schiebt jede Schubfläche 36 des Zugstabes 31 jede der Kugeln 34 in die radial auswärts liegende Eingriffsposition (X). Die radiale Schubkraft wird durch das konische Eingriffsloch 13 in eine Abwärtskraft umgewandelt. Die Abwärtskraft senkt die Werkstückplatte 3 stark ab.
Dann stellt das konische Positionierungsloch 12 einen starken konischen Eingriff mit der konischen Oberfläche 28 des Pendelelements 23 her und bewegt sich während der Ausrichtung. Dies veranlasst, dass die Achse des konischen Positionierungslochs 12 genau mit jener des Steckerteils 21 zusammenfällt, und senkt ferner das Pendelelement 23 gegen die kegelartige Tellerfeder 24 ab, wodurch ermöglicht wird, dass die Stützfläche (S) die abzustützende Oberfläche (T) aufnimmt. Somit wird die Werkstückplatte 3 horizontal durch das Pendelelement 23, das das konische Positionierungsloch 12 radial verringert hat, durch den Steckerteil 21 und vertikal durch die Stützfläche (S) eingeschränkt. Folglich kann die Werkstückplatte 3 genau und stabil an der Klemmplatte 2 positioniert und befestigt werden.
Nachdem das Klemmen beendet wurde, wie in Fig. 4 gezeigt, verschwindet der Kontaktspalt (β), der in Fig. 3 gezeigt ist, um einen Raum zwischen der Stützfläche (S) und der abzustützenden Oberfläche (T) luftdicht zu verschließen. Daher verliert die Reinigungsdruckluft ihren Entweichungsweg, um den Druck des Zufuhrkanals 41 zu erhöhen. Ein Druckschalter (nicht dargestellt) erfasst die Drucksteigerung, was zur Möglichkeit der automatischen Bestätigung der vorstehend erwähnten Beendung des Klemmens führt.
Wenn die Beendung des Klemmens bestätigt wird, ist es bevorzugt, den Druck der Druckluft auf einen niedrigeren als jenen der Reinigungsdruckluft zu verringern und den erhöhten Druck der Druckluft des niedrigeren Drucks zu erfassen.
Wenn ein in Fig. 4 gezeigter Klemmzustand in einen in Fig. 3 gezeigten Ausspannzustand übergewechselt wird, genügt es, wenn das Drucköl zur Hydraulikkammer 18 in dem in Fig. 4 gezeigten Zustand geliefert wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, erzeugt die Hydraulikkammer 18 dann einen Öldruck, durch den der Kolben 17 den Zugstab 31 anhebt, wodurch ermöglicht wird, dass jede der Kugeln 34 der Rückzugsnut 37 zugewandt ist, um in die Löseposition (Y) überzuschalten, (in Fig. 3 als bereits übergeschaltet dargestellt), und der Zugstab 31 mit der oberen Wand 11a der Hülsenbohrung 11 in Kontakt gebracht wird, um die Werkstückplatte 3 nach oben zu schieben. Dies bildet den Passspalt (α) an einer oberen Seite des Pendelelements 23 und den Kontaktspalt (β) an einer oberen Seite der Stützfläche (S). Folglich kann die Werkstückplatte 3 leicht von der Klemmplatte 2 entfernt werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist die untere Klemmplatte 2 mit dem Steckerteil 21 versehen und die obere Werkstückplatte 3 ist mit der Hülsenbohrung 11 versehen. Infolge dieser Anordnung ist es möglich, zu verhindern, dass Späne oder ähnliche Fremdstoffe während des Betriebs des Bearbeitungszentrums in die Klemmvorrichtung gelangen.
Außerdem weist das Pendelelement 23 einen unteren Raum auf, der mit der kegelartigen Tellerfeder 24 bedeckt ist. Dies kann verhindern, dass Fremdstoffe in den unteren Raum gelangen, um das Pendelelement 23 sanft auf- und abzubewegen. Die kegelartige Tellerfeder 24 kann in einer Vielzahl vorgesehen sein und übereinander gelagert sein, anstatt eine einzelne vorzusehen. Ferner kann sie gegen eine Druckschraubenfeder oder ähnliche andere Arten von Federn ausgetauscht werden.
Ein Raum zum Aufnehmen der Klemmfeder 19 steht mit dem äußeren Bereich durch einen Lüftungsdurchgang 49 in Verbindung. Obwohl nicht dargestellt, ist der Lüftungsdurchgang 49 vorzugsweise mit einem Rückschlagventilsitz und einer Rückschlagventilkammer in der Reihenfolge von einer Innenseite versehen, um ein in die Rückschlagventilkammer eingesetztes Rückschlagelement durch eine schwache Feder in Richtung des Rückschlagventilsitzes zu drücken. Dies kann verhindern, dass Fremdstoffe wie z. B. Staub und Schneidschmiermittel in der Atmosphäre in die Klemmvorrichtung gelangen.
Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und entspricht Fig. 4. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind dieselben Bestandteilselemente wie jene im ersten Ausführungsbeispiel im Prinzip mit denselben Zeichen bezeichnet. Dann wird die Erläuterung auf eine von jener des ersten Ausführungsbeispiels verschiedene Konstruktion begrenzt.
Ein Klemmblock 51 ist an einer oberen Oberfläche der Klemmplatte 2 durch Schubelemente 52 und Bolzen 53 befestigt. Der Kolben 17 ist hermetisch in den Klemmblock 51 eingesetzt.
Das Positionierungsloch 12 der Hülsenbohrung 11, das in der Werkstückplatte 3 ausgebildet ist, ist geradlinig hergestellt. Die gerade Oberfläche 27 an einem Umfang des Pendelelements 23 ist vertikal beweglich durch das gerade Positionierungsloch 12 abgestützt. Das Pendelelement 23 wird durch das elastische Element 24, das aus Kautschuk besteht, nach unten gedrückt und wird durch den Haltering 25, der an einem unteren Teil des Positionierungslochs 12 in einer Passbeziehung befestigt ist, am Absenken gehindert.
Das Pendelelement 23 weist eine Innenfläche auf, die mit der konischen Oberfläche 28 ausgebildet ist, die einen konischen Eingriff mit einer äußeren Umfangsfläche des Steckerteils 21 herstellt. Die konische Oberfläche 28 ist so ausgebildet, dass sie sich nach oben verschmälert.
Die vorangehenden jeweiligen Ausführungsbeispiele können folgendermaßen modifiziert werden.
Das Bezugselement (R) kann ein Tisch des Bearbeitungszentrums oder von ähnlichen verschiedenen Maschinen anstelle der veranschaulichten Klemmplatte 2 sein. Das bewegliche Element (M) kann ein Werkstück anstelle der veranschaulichten Werkstückplatte 3 sein. Das Bezugselement (R) und das bewegliche Element (M) können in einer vertikal umgekehrten Weise angeordnet sein und können horizontal oder schräg anstelle von vertikal, wie veranschaulicht, miteinander verbunden werden.
Ferner kann natürlich eine Klemmvorrichtung mit Bezugsfunktion der vorliegenden Erfindung verwendet werden, nicht nur um die Werkstückplatte und das Werkstück, sondern auch eine Metallmatrize, eine Befestigung oder dergleichen zu klemmen. Die Klemmvorrichtung mit Bezugsfunktion kann nicht nur in mehreren Sätzen, sondern auch nur in einem einzelnen Satz verwendet werden.
Daneben ist das Pendelelement 23 der Klemmvorrichtung nicht auf die veranschaulichte ringförmige einteilige Struktur begrenzt. Es kann eine Vielzahl von unterteilten Teilen, die ringförmig angeordnet sind, umfassen.
Außerdem kann das Eingriffselement 34 der Klemmvorrichtung ein Kragen sein, der mit dem geraden Eingriffsloch durch eine Reibungskraft oder eine plastische Verformungskraft in Eingriff steht, anstelle der veranschaulichten Kugel, die mit dem konischen Eingriffsloch in Eingriff steht. Die Klemmvorrichtung kann zum Klemmen durch Fluiddruck wie z. B. Öldruck und Luftdruck anstelle der Federkraft angetrieben werden.

Claims

1. Klemmvorrichtung mit einer Bezugsfunktion, die ein bewegliches Element (M) auf ein Bezugselement (R) ausrichtet und eine abzustützende Oberfläche (T) des beweglichen Elements (M) an einer Stützfläche (S) des Bezugselements (R) befestigt, wobei die Klemmvorrichtung umfasst:

eine Hülsenbohrung (11), die im beweglichen Element (M) ausgebildet ist, wobei die Hülsenbohrung (11) in der abzustützenden Oberfläche (T) offen ist und ein Eingriffsloch (13) aufweist;

einen ringförmigen Steckerteil (21) mit einem zylindrischen Loch (21a), der vom Bezugselement (R) hervorsteht, um in die Hülsenbohrung (11) eingesetzt zu werden;

einen Stab (31) mit einem Vorderende, einem Basisende und einem Abtriebsteil (36), wobei der Stab (31) axial beweglich in das zylindrische Loch (21a) des Steckerteils (21) eingesetzt wird;

ein Eingriffselement (34), das in einem äußeren Umfangsraum des Stabes (31) angeordnet ist, so dass es durch den Abtriebsteil in eine radial auswärts liegende Eingriffsposition (X) bewegt werden kann und sich in eine radial einwärts liegende Löseposition (Y) bewegen kann; und

ein Antriebsmittel (D), das im Bezugselement (R) vorgesehen ist und mit dem Stab (31) verbunden ist;

gekennzeichnet durch

ein Pendelelement (23) mit einer konischen Oberfläche (28), das zwischen dem Steckerteil (21) und einem Positionierungsloch (12) angeordnet ist, welches in der Hülsenbohrung auswärts vom Eingriffsloch vorgesehen ist, und das sich diametral aufweiten und zusammenziehen kann, wobei das Pendelelement (23) durch einen des Steckerteils (21) und des Positionierungslochs (12) abgestützt wird, so dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs axial beweglich ist und einen konischen Eingriff mit dem anderen herstellt, wobei sich die konische Oberfläche in Richtung des Eingriffslochs (13) verschmälert; und ein elastisches Element (24), das das Pendelelement (23) in einer Richtung zum Festspannen des konischen Eingriffs drückt;

und dadurch gekennzeichnet, dass:

das Antriebsmittel (D) den Stab (31) zum Klemmen in einer Richtung zum Basisende hin antreibt, wobei der Abtriebsteil das Eingriffselement (34) in die Eingriffsposition (X) bewegt, und der Stab anschließend das bewegliche Element (M) in Richtung des Bezugselements (R) zieht; und das Antriebsmittel (D) den Stab (31) zum Ausspannen in einer Richtung zum Vorderende hin antreibt, um zu ermöglichen, dass sich das Eingriffselement in die Löseposition bewegt.

2. Klemmvorrichtung mit einer Bezugsfunktion nach Anspruch 1, wobei das Pendelelement (23) eine innere Umfangsfläche und eine äußere Umfangsfläche aufweist, wobei die innere Umfangsfläche durch eine gerade Oberfläche (27) gebildet ist und die äußere Umfangsfläche durch die konische Oberfläche (28) konstruiert ist, wobei die gerade Oberfläche (27) durch den Steckerteil (21) abgestützt wird, so dass sie axial beweglich ist, wobei die konische Oberfläche (28) den konischen Eingriff mit dem Positionierungsloch (12) herstellt.

3. Klemmvorrichtung mit einer Bezugsfunktion nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hülsenbohrung (11) eine obere Wand (11a) auf weist, und wenn der Stab (31) zum Ausspannen in der Richtung zum Vorderende hin angetrieben wird, das Vorderende des Stabes (31) die obere Wand (11a) schiebt, um dadurch einen Passspalt (α) für den konischen Eingriff des Pendelelements (23) und einen Kontaktspalt (β) zwischen der Stützfläche (S) und der abzustützenden Oberfläche (T) auszubilden.

4. Klemmvorrichtung mit einer Bezugsfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bezugselement (R) mit einem Zufuhrkanal (41) für Reinigungsfluid versehen ist und das Vorderende des Stabes (31) mit einem Ausblasloch (42) für das Reinigungsfluid versehen ist, wobei im Stab (31) ein Strömungsdurchgang (44) vorgesehen ist, der den Zufuhrkanal (41) mit dem Ausblasloch (42) in Verbindung bringt.