DE8712844U1 - Spanneinrichtung - Google Patents

Description

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Spanheinrichtung

Die Erfindung bezieht sich äüf eine Spanneinrichtung, insbesondere zum Aufspannen von Werkstücken, mit mindestens einer durch einen Antrieb betStigbaren Spannpratze*

vi/ Beim aufspannen eines Werkstücks auf den Tisch einer Bearbeitungsmaschine hat man seit jeher Spannpratzen eingesetzt, die mit Schraubbolzen zum Maschinentisch hin gezogen werden und dabei ein Werkstück zwischen sich und dem Maschinentisch festspannen. Dies erfordert mühsame Handarbeit* Seit einiger Seit ist man bei höheren Anforderungen an die Schnelligkeit und Leichtigkeit des Aufspannens auf automatische bzw. fremdkraftbetätigte bzw. mit einem Antrieb versehene Spanneinrichtungen übergegangen. Derartige Spanneinrichtüngen sind als hydrau-* lische und als pneumatische Spannelemente auf dem Markt. Hieran werden die Notwendigkeit einer entsprechenden Druckfluidbereitstellung und die Kompliziertheit der erforderlichen Steuerelemente als nachteilig empfunden*

ß\ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weniger aufwendige, fremdkraftbetätigte Spanneinrichtung verfügbar zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäS für den Antrieb der Spannpratze ein Elektromotor sowie ein im wesentlichen rein axial belasteter Mutter-^Gewindespindel^ Trieb zwischen dem Elektromotor und der Spannpratze vor·^ gesehen.

Die Erfindung lehrt also, nicht nur die Spannpratze elektromotorisch über einen Mutter-Gewindespindel-^Trieb

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zu betätigen/ sondern auch dafür zu sorgen, daß das beim Spahnvorgang auf die Spannpratze kommende Biegemoment nicht .in den Muttef-GeWindespindel-Trieb eingeleitet wird, sondern anderweitig in der Spanneinrichtung aufgenommen wird, so daß der Mutter-Gewindespindel-Trieb zumindest im wesentlichen nur axial belastet ist.

Erfindungsgemäß bevorzugte Möglichkeiten zur im wesentlichen Freihaltung des Mutter-Gewindespindel-Triebs von in der Spannpratze übertragenen Biegemomenten sind in den Ansprüchen 2, 3 und 4 angegeben.

Es ist günstig, bei der Spanneinrichtung eine kraftbetätigte Abschaltung vorzusehen, die bei Erreichen einer bestimmten Spannkraft den antreibenden Elektromotor abschaltet. Eine besonders bevorzugte Möglichkeit hierfür ist in Anspruch 5, weitergebildet gemäß Anspruch 6, angegeben.

Ferner ist es bevorzugt, bei der Spanneinrichtung eine von der Pratzenposition abhängige Endabschaltung vorzusehen, vgl. Anspruch 7, um den antreibenden Elektromotor bei Erreichen von einer oder von zwei Pratzen-Endstellungen abzuschalten.

Wenn die Spanneinrichtung nur eine Spannpratze aufweist, kann man mit dieser einen Gegenstand gegen ein vorhandenes Widerlager, beispielsweise ein Werkstück gegen einen Bearbeitungsmaschinentisch, spannen. Insbesondere für Fälle, in denen man jedoch einen Gegenstand nicht gegen ein vorhandenes Widerlager spannen möchte oder kann, ist es in Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, daS die Spanneinrichtung zwei gegenläufig antreibbare Spann-

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prätzen aufweist* Dann kann man Gegenstände zwischen den beiden Spannpratzen spannen. Dies läßt sich bevorzugt und besonders einfach durch zwei Mutter-Gewindespindel-Triebe »it gegensinniger Gewindesteigungsrichtung verwirklichen.

Wenn vorstehend und in den Ansprüchen von der Anordnung von Bauteilen zwischen zwei anderen Bauteilen gesprochen worden ist, beispielsweise Anordnung des Mutter-Gewinde-6pindel-Triebs zwischen dem Elektromotor und der Spannpratze, bedeutet dies nicht, daß das betreffende Bauteil unmittelbar zwischen den beiden anderen Bauteilen angeordnet ist; es können vielmehr noch weitere Bauteile »wischen den beiden anderen benannten Bauteilen vornan-· den sein, im genannten Beispiel etwa ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Elektromotor und dem Mutter-Gewindespindel-Trieb. Insofern hat das Wort "zwischen" in den genannten Zusammenhängen die Bedeutung von "funktionell irgendwo zwischen X und Y".

Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung ist nicht nur für das Aufspannen von Werkstücken bestimmt, sondern man kann mit ihr auch noch eine ganze Reihe anderer Spannaufgaben oder Zusammenspannaufgaben durchführen, z.B. ausgerichtetes Zusammenspannen von zwei Werkstücken für einen Schweißvorgang, Zusammenspannen von zwei miteinander zu verklebenden Tafeln und dergleichen.

Vorzugsweise weist die Spanneinrichtung noch ein Untersetzungsgetriebe auf, damit man auch mit kleineren Elektromotoren hohe Spannkräfte erzeugen kann. Als Untersetzungsgetriebe kommt bevorzugt ein Planeten-Untersetzungsgetriebe zum Einsatz. Das Untersetzungsgetriebe ist vorzugsweise zwischen dem Elektromotor und dem Mutter-Gewindespindel' Trieb vorgesehen.

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Die £*£ladung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand von bevorzugten, zeichnerisch dargestellten Äüsführungsbeispielen noch näher erläutert, wobei durchweg der antreibende Elektromotor, gegebenenfalls mit Untersetzungsgetriebe, nur fragmentarisch angedeutet oder weggelassen ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführurigsfer&trade; der Spanneinrichtung;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Spanneinrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Spanneinrichtung;

Fig.4 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der Spanneinrichtung;

Fig. 5 eine Stirnansicht der Spanneinrichtung von Fig. 4.

In Fig. 1 erkennt man am linken Rand noch einen Teil aines von einem nicht dargestellten Elektromotor angetriebenen Untersetzungsgetriebes. Die Abtriebswelle 4 des Untersetzungsgetriebes treibt in axialer Verlängerung eine Gewindespindel 6, die einen ersten Bereich mit Linksgewinde und einen zweiten Bereich mit Rechtsgewinde aufweist. Zwei Spannpratzen 8 sind jeweils mit einer eingesetzten Bronzemutter 10 versehen, wobei die Bronzemuttern mit der Gewindespindel 6 derart in Gewindeeingriff sind, daß sie und damit die Spannpratzen 8 bei Drehung der Gewinde pindel 6 aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Die Spannpratzen 8 führen durch eine schlitzartige öffnung

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12 aus einer gehäuseartigen Ummantelung des Mutter-Gewindespindel-Triebs 6, 10 heraus.

Da die Spannenden der Spannpratzen 8 einen nicht unerheblichen Abstand von der Längsachse der Gewindespindel 6 haben, würde bei der bisher beschriebenen Ausführung beim ; Spannen ein hohes Biegemoment auf das Gewinde zwischen | der Gewindespindel 6 und der zugehörigen Bronzemutter 10 ] kommen, was die Lebensdauer sehr stark herabsetzen würde. Die Spannpratzen 8 sind jedoch jeweils an dem dem Spann- " ende gegenüberliegenden Endbereich mit einer Führungsbohrung 14 parallel zur Gewindespindel 6 versehen. Durch die Führungsbohrungen 14 der beiden Spannpratzen 8 führt ein Führungsbolzen 16 parallel zur Gewindespindel 6. Dies verhindert ein Kippen der Spannpratzen 8 relativ zur Gewindespindel 6, so daß die beiden Mutter-Gewindespindel-Triebe 6, 10 zumindest im wesentlichen nur axial belastet werden.

Zwischen dem rechten Ende der Abtriebswelle 4 und dem lin- \ ken Ende der Gewindespindel 6 befindet sich eine Wellen- _ä teilung 18 in Form einer jeweils stirnseitigen Hirth- \ Verzahnung. Rechts von der rechten Spannpratze 8 befindet ] sich eine nach rechts weisende Schulter 20 der Gewinde- \ spindel 6, an der eine Scheibe 22 größeren Durchmessers anliegt. Zwischen der rechten Stirnseite der Scheibe 22 und einem zur Gewindespindel 6 koaxialen Widerlager 24 ist ein Tellerfederpaket 26 angeordnet. Die Gewindespindel 6 ist so gelagert, daß sie gegen die Federkraft des Tellerfederpakets 26 nach rechts relativ zu der Abtriebswelle 4 ausweichen kann, wobei bei einer Ausweichbewegütig vorbestimmter Größe durch die Scheibe 22 ein Schalter U

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28 betätigt wird. Bei Erreichen einer vorbestimmten Spannkraft wird somit die Gewindespindel 6 aufgrund der Hirth-Verzahnung 18 gegen die Kraft der Tellerfedern 26 nach rechts gedrängt, wodurch durch Umschalten des Schalters 28 der antreibende Elektromotor stillgesetzt wird.

Die Axialstellung des Widerlagers 24 und damit die Vorspannung der Tellerfedern 26 kann von außen her durch Verdrehen einer auf das Widerlager 24 wirkenden Schraubmutter 30, die auf ein rechtes Gewindeende der Gewindespindel 6 aufgeschraubt ist, eingestellt werden.

Ferner ist eine der Spannpratzen 8 mit einem in Fig. 1 nach hinten und in Fig. 2 nach links ragenden Fortsatz 32 versehen, der bei Erreichen einer vorbestimmten Endstellung dieser Spannpratze 8 mit einem Schalter 34 in Eingriff kommt, der seinerseits den antreibenden Elektromotor stillsetzt. Es können zwei derartige Endschalter 34 für beide Endstellungen der betreffenden Spannpratze 8 vorgesehen sein. Da die Bewegungen der beiden Spannpratzen 8 in zwangsläufiger, gegenseitiger Relation erfolgen, langt die beschriebene Endabschaltung bei einer der beiden Spannpratzen 8.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet eich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß statt der Führungsbohrungen 14 bei den beiden Spannpratzen 8 ebenfalls Bronzemuttern 10' vorgesehen sind und daß statt des Führungsbolzens eine zweite Gewindespindel 16', ebenfalls mit zwei Gewindebereichen mit Linksgewinde und mit Rechtsgewinde vorgesehen ist und daß diese weitere Gewindespindel 16' über ein Stirnradgetriebe mit 1:1-übersetzung mit der Drehbewegung der ersten Gewinde*

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spindel 16 gekoppelt ist. Da infolge des Stirnradgetriebes 36 sich die beiden Gewindespindeln 16, 16" gegensinnig drehen, hat bei der ersten Gewindespindel der linke Gewindebereich Linksgewinde, der rechte Gewindebereich Rechtsgewinde, hat aber bei der weiteren Gewindespindel 16' der linke Gewindebereich Rechtsgewinde und der rechte Gewindebereich Linksgewinde. Entsprechendes gilt füi die mit diesen Gewindebereichen in Gewindeeingriff befindlichen Bronzemuttern 10 bzw. 10'. Man sieht, daß auch bei dieser Ausführungsform die Mutter-Gewindespindel-Triebe 10, 16 bzw. 10', 16' zumindest im wesentlichen von Biegebeanspruchungeu entlastet und axial belastet sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 5 treibt ein elektrischer Getriebemotor 38 eine Gewindespindel 16. Eine damit in Gewindeeingriff befindliche Wandermutter ist mit einer axialen, gegabelten Verlängerung 4 0 versehen, die mit einem Querstift 42 ausgestattet ist. Zwischen dem Querstift 42 und der Spannpratze 8 ist ein Kniehebelmechanismus vorgesehen mit Verbindungsstangen, die in Fig.4 von einem oberen Gelenhpunkt zu dem Querstift 42 und von einem unteren Gelenkpunkt nach oben zu dem Querstift 42 führen, und mit einem von der unteren Verbindungsstange 44 beaufschlagten Winkelhebel, dessen unten herausragendei: Schenkel die Spannpratze 8 bildet. Der Eingriff zwischen dem Querstift 42 und den Verbindungsstangen 44 erfolgt über Längsschlitze 4 6 in den Verbindungsstangen. Die Spannpratze 8 vollführt also eine schwenkende Spannbewegung.

Ein seitlicher Fortsatz 48 der Wandermutter 10 wirkt in den beiden Endlagen jeweils mit einem Endschalter 34 zu·* eammen. Eine kraftäbhängige Abschaltung ist bei diesem

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Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen. Wenn man ein Spannen ohne ausgeprägten Spannstoß wünscht, könnte man beispielsweise die Spannpratze 8 mit einer SpannflSche ausstatten, die unter Zwischenschaltung einer kräftigen Feder an der restlichen Spannpratze 8 angebracht ist.

Wenn mit den beschriebenen Spanneinrichtungen in Vertikalrichtung gespannt werden soll, also beispielweise ein Werkstück auf einem horizontalen Maschinentisch von oben aufgespannt werden soll, müssen die Spanneinrichtungen selbstverständlich in einer Position eingesetzt werden, die gegenüber der jeweils gezeichneten Position um 90° gedreht ist.

Man sieht insbesondere bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 und 5, daß bei dem Mutter-Gewindespindel-Trieb nicht unbedingt die Gewindespindel der antreibende Teil sein muß, sondern daß man auch mit einer antreibenden Mutter auf eine axial wandernde Gewindespindel arbeiten könnte. Es versteht sich schließlich, daß die beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 3 auch mit nur einer Spannpratze ausgebildet sein könnten.

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KUINKEÜSCHMITT-NlLSaN,HIRSCH K 31 950 G/8tö 23.September 1987 Josef Pradler, Konstruktionsbüro Neue Weilheimer Straße 14, 7312 Kirchheim/Teck Spanneinrichtung Ansprüche

1. Sparmeinrichtung, insbesondere zum Aufspannen von Werkstücken, mit mindestens einer durch einen Antrieb betätigbaren Spannpratze,

dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb ein Elektromotor sowie ein im wesentlichen rein axial belasteter Mutter-Gewindespindel-Trieb (10, 16) zwischen dem Elektromotor und der Spannpratze (8) vorgesehen sind.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch "5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannpratze (8) ein von der Gewindespindel durchsetztes Innengewinde (10) sowie mit Achsabstand davon eine von einem Führungsbolzen (16) durchsetzte Führungsbohrung (14) aufweist.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spännpratze (8) mit gegenseitigem Achsäbstand zwei Innengewinde (10, 10') aufweist/

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die jeweils von einer antreibbaren Gewindespindel (6, 16') durchsetzt sind.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mutter-Gewindespindel-Trieb (10, 16) und der Spannpratze (8) ein Kniehebelmechanismus vorgesehen ist.

5. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromotor

und dem Mutter-Gewindespindel-Trieb (10, 16) eine Wellenteilung (18) mit einer Hirth-Verzahnung vorgesehen ist; daß einer der Wellenteile (6) gegen Federkraft axial ausweichen kann; und daß ein durch diese Ausweichbewegung betätigbarer Schalter (28) vorgesehen ist.

6. Spanneinrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspann-Federkraft einstellbar ist.

7. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein bei Erreichen einer vorbestimmten Pratzenstellung betätigter Endschalter (34) vorgesehen ist.

8. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenläufig antreibbare Spannpratzen (8) vorgesehen sind.

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