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Die Erfindung betrifft allgemein
pneumatische Klemm- bzw. Spannvorrichtungen und insbesondere eine
Flachprofilspannvorrichtung, die durch die Bewegung eines pneumatischen
Zylinders in einer einzigen Ebene eine Klemmkraft in zwei senkrechten
Richtungen liefert.
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Kraftspannvorrichtungen werden in
einer großen
Vielzahl von Arbeitsstationen häufig
verwendet, um ein Werkstück
während
einer beliebigen Anzahl von für
das bestimmte Werkstück
notwendigen Arbeitsvorgängen
in der richtigen Lage fest einzuspannen. Eine typische Spannvorrichtung
umfasst Klemm- bzw. Spannvorrichtungsarme, die einen Bewegungsbereich
aufweisen, der sich im Wesentlichen außerhalb des Umfangs des Spannvorrichtungskörpers erstreckt.
Als Folge benötigt
die typische Spannvorrichtung erheblichen Raum, um die Bewegung
der Spannvorrichtungsarme während
des Festspannens und Lösens
des Werkstücks
zu ermöglichen.
Arbeitsraum ist jedoch üblicherweise
begrenzt, was die Verwendung solcher typischer Spannvorrichtungen
verhindert. Selbst wenn der Arbeitsraum ausreicht, um den Bewegungsumfang
der typischen Spannvorrichtung unterzubringen, kann die Bewegung
andere Arbeitsvorgänge
am Werkstück,
die vor oder während
der Klemm- bzw.
Spannfunktion notwendig sind, so stark beeinträchtigen, dass die Spannvorrichtung
nicht arbeiten kann.
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US-A-4 494 739 offenbart einen Spannaufbau,
der durch einen auf einer Halterung drehbar montierten Aufbau aus
Kolben und Zylinder betätigt wird.
Ein auf der Halterung drehbar montierter Montageträger ist
mit einem Paar schwenkbar montierter Platten versehen, die jeweils
einen Spannarm und eine Nockenlaufbahn aufweisen. Eine mit dem Kolben
verbundene Antriebsstange erstreckt sich durch die Halterung und
in einen langgestreckten Schlitz im Träger. Am äußeren Ende der Stange gesicherte
Rollen sind in den Nockenschlitzen angeordnet und treiben die Platten
zum Schwenken an. Die Nockenschlitze sind so konfiguriert, daß sie die
Spannvorrichtung in einer Arretierstellung in dem Fall arretieren,
daß Fluiddruck
im Kolben verloren wird.
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EP-A-0 213 400 offenbart eine Befestigungsvorrichtung
zum Aufspannen von Werkstücken
mit einem Klemm- bzw. Spannfinger, der schwenkbar und in Längsrichtung
bewegbar gehalten wird, und einen druckbetriebenen Kolben, der den
Spann finger als Reaktion auf den Kolbenhub steuert, so daß die Schwenk-
und Verschiebungsbewegungen sukzessiv durchgeführt werden. Der Kolben hat
eine schräge
Steuerfläche,
auf der ein gleitendes Element des Spannfingers gleiten kann, um
den Spannfinger quer zur Kolbenrichtung zu schwenken. Am Kolben
ist ein Anschlag vorgesehen, der am Ende der Gleitbewegung den Spannfinger
in der Richtung des Kolbens mitnimmt. Der Kolben ist quer zum Spannfinger
angeordnet. Das gleitende Element greift am Anschlag des Gehäuses an,
um den Spannfinger in axialer Ausrichtung zu halten, solange der
Spannfinger seine äußerste Position
nicht erreicht hat. Das gleitende Element läßt den am Gehäuse angebrachten
Anschlag nur in der äußersten
Position des Spannfingers zurück,
um eine Schwenkbewegung des Spannfingers zu erlauben.
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DE-A-1 478 857 offenbart eine Spannvorrichtung,
die eine große
Feder nutzt, um einen Spannvorrichtungsarm in einer vorbestimmten
Position zu halten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Flachprofilspannvorrichtung geschaffen, mit:
einem
Spannvorrichtungskörper
mit einer Längsbohrung;
einem
Zylinder, der darin eine Fluidkammer aufweist und am Spannvorrichtungskörper entlang
der Längsachse
abnehmbar angebracht ist, wobei der Zylinder ein Paar in Längsrichtung
voneinander beabstandete Fluidöffnungen
in Fluidverbindung der Fluidkammer enthält;
einem Träger, der
innerhalb der Bohrung des Spannvorrichtungskörpers gleitend gehalten wird;
einer
Kolbenstange, die in der Bohrung in Längsrichtung angeordnet ist
und ein erstes Ende aufweist, das am Träger abnehmbar befestigt ist;
einem
Kolben, der an der Kolbenstange dem ersten Ende gegenüberliegend
abnehmbar angebracht ist, wobei der Kolben für eine gleitfähige Längsbewegung
innerhalb der Fluidkammer zwischen den Fluidöffnungen abdichtend angeordnet
ist, um die Kolbenstange als Antwort auf jeweilige größere und
kleinere Fluiddrücke
in einer der Fluidöffnungen
bezüglich
der anderen der Fluidöffnungen
in Längsrichtung
selektiv auszufahren und einzufahren; und
einem Spannvorrichtungsblock,
der innerhalb der Bohrung des Spannvorrichtungskörpers gleitend gehalten wird,
wobei der Spannvorrichtungskörper
ein erstes Ende aufweist, das innerhalb des Trägers gehalten wird und entlang
einem gewinkelten Weg in Bezug auf die Längsbewegung des Trägers gleitend zusammenwirkt,
wobei der Spannvorrichtungsblock ferner einen von einem zweiten
Ende ausgehenden Spannvorrichtungsarm und einen außerhalb
des Spannvorrichtungskörpers
vorstehenden Abschnitt enthält.
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Die im folgenden beschriebenen und
veranschaulichten bevorzugten Ausführungsformen einer Flachprofilspannvorrichtung
minimieren den Bewegungsumfang für
die Spannvorrichtungsarme, während
eine ausreichende Klemmkraft geliefert wird. Sie weisen auch ein
Flachprofil auf, um die Zugänglichkeit
zu einem Werkstück
zu maximieren.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nun im folgenden nur beispielhaft mit Verweis auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Flachprofilspannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine auseinandergezogene Ansicht der vorliegenden Erfindung ohne
den Spannvorrichtungskörper.
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3 ist
eine Längsschnittansicht
der vorliegenden Erfindung in einer eingefahrenen Stellung.
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4 ist
eine Längsschnittansicht
der vorliegenden Erfindung in einem ausgefahrenen Zustand.
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5 ist
eine Längsseitenansicht
des Spannvorrichtungsblocks für
die vorliegende Erfindung.
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6 ist
eine rechte Endansicht von 5.
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7 ist
eine Bodenansicht von 5.
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8 ist
eine linke Endansicht von 5.
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9 ist
eine Ansicht des Drehgelenks für die
vorliegende Erfindung.
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10 ist
eine Längsansicht
von 9, gedreht um 90°.
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11 ist
eine Seitenansicht von 9.
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12 ist
eine Längsseitenansicht
des Körpers
für die
vorliegende Erfindung.
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13 ist
eine Draufsicht von 12.
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14 ist
eine Längsschnittansicht
von 12.
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15 ist
eine rechte Endansicht von 12.
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16 ist
eine transversale Querschnittansicht, gelegt entlang einer Linie
A-A von 12.
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17 ist
eine Längsseitenansicht
des pneumatischen Zylinders mit einer partiellen Querschnittansicht.
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18 ist
eine fragmentarische Seitenansicht von 17.
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19 ist
eine longitudinale Seitenansicht des Gabelträgers für die vorliegende Erfindung.
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20 ist
eine Bodenansicht von 19.
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21 ist
eine rechte Endansicht von 19.
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22 ist
eine linke Endansicht von 19.
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23 ist
eine fragmentarische Ansicht von 19,
die den Schlitz deutlicher veranschaulicht.
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24 ist
eine fragmentarische bildhafte Ansicht einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die einen Spannvorrichtungsadapter veranschaulicht.
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25 ist
eine Draufsicht des Spannvorrichtungsadapters von 24, der am Spannvorrichtungsarm der vorliegenden
Erfindung befestigt ist.
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Nun auf die Zeichnungen detaillierter
verweisend, demonstriert 1 der
vorliegenden Erfindung eine pneumatische Flachprofilspannvorrichtung 10, die
durch die Bewegung eines pneumatischen Zylinders in einer einzigen
Ebene eine Klemmkraft in zwei senkrechten Richtungen liefert. Die
Hauptkomponente der Klemmkraft ist eine horizontale Kraft in Linie mit
der Kraft, die durch den pneumatischen Luftzylinder erzeugt wird.
Eine zusätzliche,
vertikal abwärts gerichtete
Klemmkraft wird ebenfalls erzeugt.
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Die in 1 und 2 dargestellte Befestigungsspannvorrichtung 10 umfasst
im Wesentlichen einen Luftzylinder 20 und einen Spannvorrichtungskörper 30,
der einen Gabelträger 40,
einen Spannvorrichtungsblock 50 und ein Drehgelenkstück 60 enthält. Der
Luftzylinder 20 ist am Spannvorrichtungskörper 30 angebracht,
innerhalb dessen der Gabelträger 40 und
Spannvorrichtungsblock 50 gleitend gehalten werden. Der
angetriebene Teil des Luftzylinders 20 ist am Gabelträger 40 mit
einem Gewinde angebracht, und beide sind entlang der Achse des Luftzylinders 20 innerhalb
des Spannvorrichtungskörpers 30 beweglich.
Der Spannvorrichtungsblock 50 wird in Bezug auf den Gabelträger 40 durch ein
Stiftelement 42 innerhalb von Schlitzen 44 in
den Armen 46 des Gabelträgers 40 gehalten.
Eine Zugfeder 55 ist zwischen dem Gabelträger 40 und
Spannvorrichtungsblock 50 innerhalb ausgerichteter Ausnehmungen 47 bzw. 57 sicher
angeordnet, um sie gegeneinander vorzuspannen. Am Ende des Spannvorrichtungsblocks 50 befindet
sich der Spannvorrichtungsarm 52, der eine geeignete Konfiguration zum
Klemmen bzw. Festspannen des bestimmten Werkzeuges, hier in 5–8 detaillierter
dargestellt, mit einer einfachen rechtwinkligen Konfiguration aufweist,
um den eckigen Rand eines typischen Werkstücks zu halten.
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Es versteht sich, daß ein (nicht
dargestellter) einfacher Spannstift verwendet werden könnte, der
in eine beliebige Anzahl (nicht dargestellter) Klemm- bzw. Spannköpfe eingesetzt
werden könnte,
die je nach Werkstück
eine Vielzahl von Konfigurationen aufweisen könnten, einschließlich einer
aufgerauhten Oberfläche
für einen
Reibgriff oder elastische Oberflächen,
um eine Endform an einem Werkstück zu
bewahren bzw. zu schützen,
oder für
weichere Werkstücke.
Zusätzlich
versteht es sich, daß die Spannvorrichtung
durch jede beliebige Fluidbetätigungseinrichtung
einschließlich
pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Systeme angetrieben werden
könnte.
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Wie in 3 gezeigt
ist, ist der Spannvorrichtungsarm 52 von der Bewegungsachse
des pneumatischen Zylinders 20, des Gabelträgers 40 und
des Spannvorrichtungsblocks 50 geringfügig aufwärts gewinkelt, wenn der Kolben 22 und
die Kolbenstange 23 in der eingefahrenen Stellung sind.
Der Spannvorrichtungsarm 52 wird innerhalb eines in 9–11 detaillierter
veranschaulichten Drehgelenkstücks 60 gleitend
gehalten, das innerhalb des Spannvorrichtungsblocks 30 am
dem pneumatischen Zylinder 20 gegenüberliegenden Ende drehbar gehalten
wird. Während
der Kolben 22 und die Kolbenstange 23 den Gabelträger 40 bewegen,
wird der Spannvorrichtungsblock 50 innerhalb des Spannkörpers 30 axial
bewegt, wenn die Kompressionskraft der Feder 55 einmal überwunden
ist, was bewirkt, daß der
Spannvorrichtungsarm 52 durch das Drehgelenkstück 60 vorrückt.
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Wenn die vertikale Klemm- bzw. Spannfläche 58 des
Spannvorrichtungsarms 52 (die die horizontale Klemmkraft
liefert) am (nicht dargestellten) Werkstück angreift, wird die axiale
Bewegung des Spannvorrichtungsblocks 50 gestoppt. Der Kolben 22 und
die Kolbenstange 23 rücken
weiter vor, was den Gabelträger 40 vorrückt, der
die Vorspannkraft der Feder 55 überwindet, und den Gabelträger 40 in Bezug
auf den Spannvorrichtungsblock 50 weiterbewegt, was erzwingt,
daß der
Stift 42 durch die Schlitze 44 in den Armen 46 des
Gabelträgers 40 hochfährt. Dies
zwingt das Ende des Spannvorrichtungsblocks 50 hoch, und
läßt es um
das Drehgelenk 60 drehen, was bewirkt, daß das Ende
des Spannvorrichtungsarms 52 vertikal nach unten dreht.
Die Feder 55 ist ausreichend elastisch, um sich unter diesen Bedingungen
zu verformen, und der Kolben 22 und die Kolbenstange 23 werden
so verstellt, daß sie
vorrücken,
bis der Stift 42 zum Ende der Schlitze 44 gelangt
ist, wie in 4 veranschaulicht
ist. Obgleich die resultierende vertikale Bewegung des Spannvorrichtungsarms 52 nur
wenige Tausendstel eines Zoll (Inch) beträgt, reicht dieser Zwischenraum
für einen Arbeitsvorgang
und zur Berücksichtigung
einer Schwankung in den Werkstücken
und reicht aus, um die notwendige abwärts gerichtete Klemmkraft zu
erzeugen.
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In 5–8 ist der Spannvorrichtungsblock 50 detaillierter
dargestellt. Der Spannvorrichtungsblock 50 hat eine Öffnung 51,
um den Stift 42 aufzunehmen, eine Längsbohrung 57, um
ein Ende der Zugfeder 55 aufzunehmen, und einen zylindrischen Spannvorrichtungsarm 52,
der sich aus dem Spannvorrichtungsblock 50 erstreckt, wobei
der Spannvorrichtungsarm 52 zwei senkrechte Oberflächen 58 bzw. 59 aufweist.
Das Drehgelenk 60 ist in 9–11 detaillierter dargestellt.
Das Drehgelenk hat einen zentralen Abschnitt, der eine Bohrung 62 ausbildet, um
den Spannvorrichtungsarm 52 aufzunehmen, kreisförmige Enden
mit Rillen 63, um das Ende eines (nicht dargestellten)
Bolzens aufzunehmen, der durch eine Öffnung 36 im Spannvorrichtungskörper 30 geschraubt
ist, um das Drehgelenk 60 innerhalb des Spannvorrichtungskörpers 30 zu
stabilisieren. Das Drehgelenk ist in der Öffnung 32 des Spannvorrichtungskörpers 30 positioniert,
um mit dem Spannvorrichtungskörper drehbar
zusammenzuwirken und das dem pneumatischen Zylinder 20 gegenüberliegende
Ende fluidmäßig abzudichten.
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In 12–16 ist der Spannvorrichtungskörper 30 detaillierter
dargestellt. Der Spannvorrichtungskörper 30 ist langgestreckt
und rechtwinklig mit einer in Längsrichtung
verlaufenden Bohrung 31, vier Öffnungen 33, die von
der Oberseite zum Boden des Spannvorrichtungskörpers 30 durchgehen,
um (nicht dargestellte) Bolzen aufzunehmen, um den Spannvorrichtungskörper an
einer Arbeitsstation zu befestigen. Der Spannvorrichtungskörper 30 enthält Gewindebohrungen 34,
um die Gewindeenden 26 von Bolzen 25 aufzunehmen,
um den pneumatischen Zylinder 20 in Längsrichtung am Ende des Spannvorrichtungskörpers 30 zu
befestigen. Der Spannvorrichtungskörper 30 enthält auch
eine zweite Gewindeöffnung 36,
um eine (nicht dargestellte) Schraube aufzunehmen, die in den Spannvorrichtungskörper 30 geschraubt
wird und sich in die Rille 63 des Drehgelenks 60 erstreckt,
um das Drehgelenk 60 in der Öffnung 32 des Spannvorrichtungskörpers 30 zu
befestigen. Der Spannvorrichtungskörper 30 enthält auch einen
ausgeschnittenen Bereich 35 der Bohrung 31, um
mehr Platz zum Schwenken des Spannvorrichtungsblocks 50 zu
ermöglichen,
während
die Kolbenstange 23 den Spannvorrichtungsblock 50 antreibt.
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In 17–18 ist der pneumatische Zylinder 20 detaillierter
dargestellt. Der Zylinder hat in jedem Zylinderkopf 27 zwei
in Längsrichtung
beabstandete Fluidöffnungen 21,
die mit der Fluidkammer 28 innerhalb des pneumatischen
Zylinders 20 in Fluidverbindung stehen. Ein Kolben 22 ist
an einer Kolbenstange 23 sicher angebracht, die innerhalb
der Fluidkammer 28 in Längsrichtung
gleitend zusammenwirkt. Langgestreckte Bolzen 25 erstrecken
sich in Längsrichtung
durch je einen Kopf 27 und haben Gewindeenden 26.
Die Kolbenstange 23 weist ebenfalls ein Gewindeende 24 auf.
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In 19–23 ist der Gabelträger 40 detaillierter
dargestellt. Der Gabelträger 40 hat
zwei Arme 46, die sich in Längsrichtung und parallel zueinander erstrecken,
wobei jeder Arm 46 Schlitze 44 aufweist, um einen
Stift 42 aufzunehmen, wobei der Gabelträger eine erste Längsbohrung 43 enthält, um ein
Ende der Zugfeder 55 aufzunehmen, und eine zweite Gewindebohrung 41,
um das Gewindeende 24 der Kolbenstange 23 aufzunehmen.
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Der kleine rechtwinklige Körper dieser
Kraftspannvorrichtung mit dem pneumatischen Zylinder, der von einem
Ende des Körpers
ohne größere Abmessungen
als der Spannvorrichtungskörper
in Längsrichtung
ausgeht, und dem Bewegungsbereich für den Spannvorrichtungsarm,
der nicht außerhalb des
longitudinalen Umfangs des Spannvorrichtungskörpers verläuft, sorgt für eine Kraftspannvorrichtung mit
sehr flachem Profil, was die Zugänglichkeit
des Werkstücks
für alle
Instrumentierungs- oder andere maschinelle Bearbeitungsvorgänge sehr
verbessert. Der Spannvorrichtungskörper mit den durch den pneumatischen
Zylinder umschlossenen Enden und einem Drehgelenkstück am gegenüberliegenden Ende
dichtet den Spannvorrichtungskörper
angemessen genug ab, um Schmieröl
zu halten, ohne Schmieröl
durch die Fluidbetätigungseinrichtung
liefern zu müssen.
Dies schafft einen Spannvorrichtungskörper mit einer sauberen Umgebung,
was einen Ausfall und die Notwendigkeit einer fortgesetzten Wartung
für die
Kraftspannvorrichtung verhindert.
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Eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist eine in 24 und 25 dargestellte Flachprofilspannvorrichtung,
wobei ein modifizierter Spannadapter 70 mit einem Spannvorrichtungsarm 52 an
einer Öffnung 71 gleitend
zusammenwirkt und durch eine (nicht dargestellte) Schraube oder
Bolzen sicher angebracht ist, die durch eine zweite Öffnung 73 und
in den Spannvorrichtungsarm 52 angeordnet ist. Der Spannadapter 70 hat
eine horizontale Klemm- bzw. Spannfläche 72 (die die vertikale Klemmkraft
auf dem Werkstück 80 in 24 liefert), welche bei
oder oberhalb der oberen horizontalen Oberfläche 38 der Spannvorrichtung 10 und
der oberen horizontalen Oberfläche 81 des
Werkstücks 80 angeordnet
ist, welche ebenfalls bei oder oberhalb der horizontalen Oberfläche 38 der
Spannvorrichtung 10 liegt. Das Werkstück 80 befindet sich
bei oder oberhalb der Spannvorrichtungsfläche 38, indem die das
Werkstück
haltende Befestigung angehoben wird, indem die Position des Klemm-
bzw. Spannmechanismus abgesenkt wird oder indem eine Steigvorrichtung 82 für ein Werkstück wie in 24 gezeigt vorgesehen wird.
In dieser Konfiguration ist der einzige Teil des gesamten Klemm-
bzw. Spannmechanismus, der oberhalb der Oberfläche 81 des Werkstücks freigelegt
ist, der Adapter 70, was die Zugänglichkeit des Werkstücks 80 für beliebige
Instrumentierungs- oder maschinelle Bearbeitungsvorgänge sehr
verbessert.