DE9107104U1

DE9107104U1 - Modulare Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE9107104U1
Application number: DE9107104U
Authority: DE
Original assignee: Wurm Helmut Dipl-Ing (fh) 7613 Hausach De
Current assignee: Wurm Helmut Dipl-Ing (fh) 7613 Hausach De
Priority date: 1991-06-08
Filing date: 1991-06-08
Publication date: 1991-07-25
Anticipated expiration: 2001-06-09

Description

GM-012/91-WM

Modulare Spannvorrichtung

Die Neuerung betrifft eine modulare Spannvorrichtung für zu bearbeitende Werkstücke, mit einer Werkstückaufnahmevorrichtung, mit einer Vorrichtung zur manuellen und/oder maschinellen, lösbaren, kraftschlüssigen Befestigung eines Werkstücks und mit Mittel zur Fixierung und Befestigung der Spannvorrichtung auf vergleichbaren Spannvorrichtungen und/oder auf Aufbauplatten von Bearbeitungsmaschinen, insbesondere eines Bearbeitungszentrums.

Bei derartigen Spannvorrichtungen ist es erforderlich, daß beliebige, insbesondere spanabhebend zu bearbeitende Werkstücke nicht nur rationell und wirtschaftlich aufgespannt und hinsichtlich ihrer Bearbeitungslage präzise justiert werden können, sondern daß die zu bearbeitenden Werkstücke, den jeweiligen Bearbeitungserfordernissen entsprechend auf einem Bearbeitungszentrum, beispielsweise auf einer CNC-gesteuerten, spanabhebend arbeitenden Werkzeugmaschine, beliebig umgespannt werden können. Dabei soll sichergestellt sein, daß derartige Spannvorrichtungen einerseits mit universellen Werkstückaufnahmen, sowie mit Werkstückfixier- und -befestigungsvorrichtungen versehen sind und andererseits derart ausgebildet und mit Befestigungseinrichtungen ausgeatattet sind, daß diese modularen Spannvorrichtungen sowohl zueinander, mittelbar auf Aufbauplatten oder unmittelbar auf Aufbauplatten einer Bearbeitungsmaschine einsetzbar sind.

Modulare Spannvorrichtungen zur Erfüllung dieser Erfordernisse sind bekannt (Prospekt der Firma ferra tools GmbH, Hamburg 74, "Fertigungsrationalisierung nach Maß").

Diese relativ universelle Werkstückspannvorrichtungen 1st einerseits ausschließlich mit manuell bedienbaren Werstückbefestigungsvorrichtungen ausgestattet. Andererseits sind dort die einzelnen, für das Gesamtsystem erforderlichen, Bausteine zwar zweckmäßig, aber jeweils völlig verschieden zueinander, sodaß ein umfangreiches Lager solcher, dieses System ergänzender, Einzelmodule erforderlich ist, um dort einen wirtschaft!!-

chen Einsatz dieser Spannvorrichtung zu gewährleisten. Außerdem ist diese Spannvorrichtung nicht für eine maschinelle Bedienung eingerichtet.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangsgenannten Art zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Spannvorrichtung beseitigt, die es ermöglicht, auf kleinstem Raum die unterschiedlichsten Spannaufgaben zu bewältigen und die eine große Packungsdichte der einzelnen Spannvorrichtungsmodule gewährleistet, sodaß die Module auf einer Aufbauplatte und/oder Maschine während anderweitiger Bearbeitungsvorgänge belassen werden können, was erhebliche Rüstzeiten einspart. Es soll außerdem sichergestellt sein, daß diese Spannvorrichtungen rationell und wirtschaftlich einfach hergestellt und die dort angeordneten und fixierten, zu bearbeitenden Werkstücke sowohl manuell, als auch maschinell kraftschlüssig gespannt, bzw. gelöst werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 gelöst und in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungen beansprucht.

Einzelheiten der neuen modularen Spannvorrichtung und einige praktische Anwendungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schaubildliche Anordnung einer modularen Spannvorrichtung in einem rechtwinkeligen Baukörper,

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht des Schiebers aus der Spannvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht des Exzenterbolzens aus der Spannvorrichtung nach Fig. 1 und 2, mit Querschieber,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung nach Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Doppelspannvorrichtung mit den Merkmalen der Spannvorrichtung nach Fig. 1 bis 4,

Fig. 6 eine Längsschnittansicht durch die Doppelspannvorrichtung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine schaubildliche Ansicht eines dreidimensionalen Aufbaus insbesondere mit Spannvorrichtungen gemäß den F1g. 1 und 5,

Fig. 8 eine Teilschnittansicht durch eine kraftschlüssige Verbindungsstelle zweier modularer Baukörper nach den Fig. 1 bis 5,

Fig. 9 eine schaubildliche Ansicht einer manuellen und/oder maschinellen Stellvorrichtung für die neuen Spannvorrichtungen,

Fig. 10 eine Längsschnittansicht durch eine Spannvorrichtung nach Fig. 9,

Fig. 11 eine Vorderansicht auf eine modulare, werkstückspezifisch aufgebaute Linearspannvorrichtung mit einem Niederzugbacken,

Fig. 12 eine Vorderansicht auf eine weitere modulare, werkstückspezifisch aufgebaute Linearspannvorrichtung,

Fig. 13 eine Vorderansicht auf eine Linearspannvorrichtung nach Fig. 12 mit einem, im Vergleich zum Durchmesser des Werkstücks nach Fig. 12, größer dimensionierten Werkstück,

Fig. 14 eine Vorderansicht auf eine andere werkstückspezifisch aufgebaute Linearpannvorrichtung,

Fig. 15 eine Vorderansicht auf eine Längsspannvorrichtung mit zwei auf

das gleiche Werkstück wirkende Spannbacken einer Doppel spannvorrichtung und

Fig. 16 eine Schnittansicht durch eine manuell betätigbare Spannzangenvorrichtung.

Die, in der Fig. 1 dargestellte, Spannvorrichtung besteht im einzelnen aus einem massiven rechtwinkeligen Baukörper 1, der sowohl auf seinen Seiten

Öl I

und 3, als auch im Bereich seines Bodens 4 und seiner Oberseite 5 mit, den Baukörper 1 durchdringenden, Befestigungsbohrungen 6 versehen ist, welche im Bereich der Austrittsstellen, allseitig, mit, zu den Befestigungsbohrungen 6 koaxial verlaufenden, Zentriersacklöchern 7 versehen sind, zur Fixierung und mittelbaren Befestigung auf sogenannten, nicht näher dargestellten Aufbauplatten und/oder auf anderen, vergleichbaren Spannvorrichtungs- und/oder baukörperförmigen Distanzmodulen, die in einer der folgenden Figuren noch näher dargestellt und beschrieben sind.

8 bezeichnet einen Schieber, der mittels schwalbenschwanzförmigen Führungsflächen 9 in einer entsprechenden Schwalbenschwanzführung 12 im Baukörper 1 gelagert und geführt ist. In der Fig. 2 ist dieser Schieber 8 näher dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich, ist der Schieber 8 senkrecht zu den zueinander parallelverlaufenden Führungsflächen 9, mit einem zweiten Querschieber 10 versehen, der mit zueinander parallel verlaufenden Führungsflächen &Pgr; in einer Parallelführung 62 im Schieber 8 fixiert und gelagert ist. Die Fig. 3 zeigt diesen zweiten Schieber 10 im einzelnen.

Die Schieber 8 und 10 sind mittels eines Exzenterbolzens 13 zueinander und zum Baukörper 1 verstellbar, wie auch aus den folgenden Fig. 4, 5 und 6 ersichtlich ist. Dort ist erkennbar, daß der Exzenterbolzen 13, der stirnseitig mit einem sacklochartig eingelassenen Sechskant 14, zum manuellen Verstellen des Exzenterbolzens 13 und damit der Schieber 8 und 10, versehen ist. Zweckmäßigerweise ist ein vergleichbarer Sechskannt 14 auch auf der, der Stirnseite 15 gegenüberliegenden Stirnseite 16 des Exzenterbolzens vorgesehen. Aus der Fig. 6 sind die axial hintereinander liegenden Exzenterflächen des Exzenterbolzens 13 klar ersichtlich.

17 bezeichnet ein Feinraster auf der Vorderseite 18 des Schiebers 8. Mit diesem Feinraster 17 kann ein entsprechender Gegenfeinraster eines nicht näher dargestellten, auf den Schieber 8 aufsetzbarer und dort kraftschlüssig befestigbarer, nachstellbarer Spannaufsatz formschlüssig in Eingriff stehen.

Der Baukörper 1 besteht zweckmäßigerweise aus einem einstückigen Block, der fertigungstechnisch relativ wirtschaftlich hergestellt werden kann.

öl \o

Aus der Fig. 6 ist auch eine Doppel schieberanordnung im Bereich des Schiebers 8 ersichtlich. 19 bezeichnet dort einen zum Schieber 8 parallelen Schieber, der mit dem Spannbacken 51 fest verbunden ist.

Die Fig. 6 zeigt weiter, daß der, insbesondere, einstückige Exzenterbolzen 13 mit den zwei axial hintereinanderllegenden Exzenterbolzenflächen 52 und 53 die beiden Schieber 8 und 19 beim Verdrehen gegeneinander verschiebt. Insbesondere durch die gleiche Exzentrizität der beiden Exzenterbolzenflächen 52 und 53 werden beide Schieber 8 und 19 um jeweils denselben Betrag zu- oder weg von einander verschoben. Dadurch bleibt die Mittelachse 54 eines zu spannenden Werkstückes 39, unabhängig von dessen Durchmesser, immer auf dem gleichen Punkt stehen.

Der aus den Fig. 1 und 3 ersichtliche, vorgesehene Querschieber 10 ist in jedem der beiden Schiebern 8 und 19 der Fig. 5 und 6 eingebaut.

Das Spannen und Feststellen des Schiebers 8 gegenüber einem Werkstück 39 erfolgt durch das manuelle oder maschinelle Verdrehen des Exzenterbolzens 13, der einerseits in der baukörperseitigen Lagerführung 20 und andererseits in einem Lager 21 im Schieber 10 geführt wird. Die Bohrung 23 im Schieber 8 ist zum Lagerhals 22 des Exzenterbolzens 13 mit einem exzentrischen Freiraum 63 versehen, der es dem im Baukörper 1 gelagerten Exzenterbolzen 13 ermöglicht sich im Schieber 8 frei um 360 verdrehen zu lassen.

Beim Verdrehen des Exzenterbolzens 13 erfolgt einerseits eine Relativververschiebung des Schiebers 8 im Baukörper 1 und andererseits eine weitere Relativverschiebung des Querschiebers 10 im Schieber 8. Mit beiden Relativverschiebungen zusammen wird ein hinreichend großer Bereich der Selbsthemmung des Exzenterbolzens 13 im Baukörper 1 erzielt.

Die Fig. 7 zeigt einen dreidimensionalen Aufbau aus einzelnen modularen, zuvor beschriebenen Spannvorrichtungen einerseits und aus baukörperförmigen sogenannten Distanzmodulen 25, welche mittels Fixier- und Schraubelementen 26 und 27 lösbar kraftschlüssig zueinander befestigt sind, wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist. Dort bezeichnet 1 und 25 Bau- oder Distanzkörper, welche mittels hülsenförmiger Fixierelemente 26 zueinander ausge-

richtet sind und mittels eines Schraubelementes 27 lösbar kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die Fixierelemente 26 stehen dabei formschlüssig mit den Zentriersacklöchern 7 an den Baukörpern 1 und den Distanzmodulen 25 in Eingriff.

Aus den Fig. 9 und 10 ist eine insbesondere maschinell, pneumatisch betriebene sogenannte Stellvorrichtung ersichtlich, mittels der es möglich ist, die zuvor beschriebenen Spannvorrichtungen manuell und/oder maschinell zu betätigen.

Zu diesem Zweck wird der Außensechskant 31 mit dem Sechskannt 14 einer der beschriebenen Spannvorrichtung in Eingriff gebracht. Durch die Betätigung des pneumatischen Spannzylinders 33 verstellt der Stell kolben 34, der über den Hebel 35 mit dem Schieber 55 verbunden ist, den Schieber 55 in Pfeilrichtung 56. Im Schieber 55 ist eine Kurvenführung 29 vorgesehen, mit der der Bolzen 30 in Eingriff steht, der, insbesondere einstückig, mit dem Außensechskant 31 exzentrisch verbunden ist. 28 bezeichnet einen zur Achse

58 des Außensechskant 31 koaxialen Flansch.

Die Funktion dieser Stellvorrichtung ist folgende: Durch den Eingriff des Außensechskant 31 mit dem Sechskant 14 einer Spannvorrichtung, gemäß einer Ausführung nach Fig. 1, ist die gemeinsame koaxiale Achse 58 stationär.

wird nun der Spannzylinder 33 beaufschlagt, oder entlüftet, dann betätigt der Stellkolben 34 über den Hebel 35 den Schieber 55 in Pfeilrichtung 56. Durch das Verschieben des Schiebers 55 mit der Kurvenführung 29, wird der mit der Kurvenführung 29 in Eingriff stehende, exzentrisch gelagerte Bolzen 30 im eine der Pfeilrichtungen 57 verdreht, zumal die Achse 58 stationär ist.

59 bezeichnet dort ein Gehäuse der Stellvorrichtung und 32 jeweils stirnseitig am Gehäuse 59 vorgesehene Stirnplatten. Die räumlichen Abmessungen der, in den Fig. 9 und 10 gezeigten, Stellvorrichtung entsprechen zweckmäßigerweise der räumlichen Größe des Baukörpers 1 der beschriebenen Spannvorichtungen.

öl \CM

Die Fig. &Pgr; bis 15 zeigen verschiedene Anwendungsbeispiele der zuvor beschriebenen sogenannten Linearspannvorrichtungen. Im einzelnen zeigt die Fig. 11 eine Aufbauplatte 36 beispielsweise auf einer Werkzeugmaschine, auf der ein modularer Festbacken 37 und ein modularer Montageblock 38 angeordnet sind. 39 bezeichnet ein dort fixiertes, zu bearbeitendes Werkstück. 40 bedeutet einen Spannbacken, der unmittelbar, über ein einstellbares Feinraster 17 mit einer Linearspannvorrichtung 41 in Eingriff steht.

Die Fig. 12 und 13 zeigen dort eine Aufbauplatte 36 mit einem Festbacken mit einer prismatischen Führung 42 für ein zylindrisches Werkstück 39. 41 bezeichnet die Linearspannvorrichtung mit einem Spannaufsatz 43 mit vorderseitigem Distanzstück 44 und einer Spannbrücke 45.

Aus der Fig. 14 ist eine Linearspannvorrichtung 41 ersichtlich, die zusammen mit einem Anschlag 46 auf einer Aufbauplatte 36 angeordnet ist. 40 zeigt einen Anschlag, der auf der Linearspannvorrichtung 41 befestigt ist und der ein Werkstück 39 beaufschlagt.

Die Fig. 15 zeigt eine sogenannte Doppel-Linearspannvorrichtung 41 mit Spannaufsätzen 47, auf einer Aufbauplatte 36.

Aus der Fig. 16 1st eine pneumatisch betätigbare modulare Spannzangenvorrichtung für ein Werkstück ersichtlich, mit einem Baukörper 1, in dem eine Spannzangeaufnahme 48 vorgesehen ist, zum schraubbaren Einsatz einer gewünschten Spannzange 60. 8 bezeichnet einen koaxial verschiebbaren Schieber mit einem koaxial verlaufenden Gewinde 49 zum Einschrauben der Spannzange 60. im Schieber 8 ist wiederum der Querschieber 10 gelagert, der mittels des Exzenterbolzens 13 über einen auf der dortigen Stirnseite 15 eingelassenen Sechskant 14. Die räumliche Größe des hier verwendeten Baukörpers 1 entspricht zweckmäßigerweise identisch der Größe der Baukörper und/ oder der Distanzmodule 25.

Claims

GM-012/91-WM Schutzansprüche

1. Modulare Spannvorrichtung für zu bearbeitende Werkstücke, mit einer Werkstückaufnahmevorrichtung, mit einer Vorrichtung zur manuellen und/ oder maschinellen, lösbaren, kraftschlüssigen Befestigung eines Werkstücks und mit Mittel zur Fixierung und Befestigung der Spannvorrichtung auf vergleichbaren Spannvorrichtungen und/oder auf Aufbauplatten von Bearbeitungsmaschinen, insbesondere eines Bearbeitungszentrums, da durch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (49) mit einem Schieber (8) versehen ist, daß im Schieber (8), insbesondere senkrecht zur Verschieberichtung des Schiebers (8), ein Querschieber (10) verschiebbar gelagert ist, und daß ein Exzenterbolzen (13), der im Querschieber (10) formschlüssig drehbar gelagert ist, den Schieber (8) mittelbar betätigt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (8) mit schwalbenschwanzähnlichen Führungsflächen (9) in einer entsprechenden Schalbenschwanzführung (12) eines Baukörpers (1) und der Querschieber (10) mit zueinander parallel verlaufenden Führungsflächen (11) in einer Parallelführung (62) im Schieber (8) gelagert sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanzfüh
einander versetzt sind.

die Schwalbenschwanzführung (12) und die Parallelführung (62) um 90° zu-

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Baukörper (1) einstückig ausgebildet und mindestens auf den Stirn-Seiten (2, 3), sowie im Bereich des Bodens (4) und der Oberseite (5) mit Befestigungsbohrungen (6) und im Bereich der Austrittsstellen, allseitig mit, zu den Befestigungsbohrungen (6) koaxialverlaufenden, Zentriersacklöchern (7) versehen sind, für den formschlüssigen Eingriff von Fixierelementen (26) in die Zentriersacklöcher (7).

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorderseite (18) des Schiebers (8) ein Feinraster (17) ist.

OT-

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwsichen der Innenwandung der Bohrung (23) im Schieber (8) und dem benachbarten Lagerhals (22) des Exzenterbolzens (13) ein exzentrischer Freiraum (63) vorgesehen ist.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schieber (8) eng benachbart übereinanderliegend angeordnet sind, und daß der, insbesondere einstückige, Exzenterbolzen (13) mit zwei axial hintereinander liegenden Exzenterbolzenflächen (52 und 53) versehen ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (8) zylinderförmig ausgebildet ist und koaxial mit einem Innengewinde für den schraubbaren Eingriff einer Spannzange (60) versehen ist.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (8) mit einem, im äußeren zylindrischen Umfangsbereich gelagerten, Querschieber (10) versehen ist.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterbolzen (13) maschinell, insbesondere über einen Eingriff mit dem dortigen Sechskant (14) von einer, insbesondere pneumatischen betätigten, Stellvorrichtung verdreht wird.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung mit einem Schieber (55) versehen 1st, der mit dem pneumatisch betätigten Stell kolben (34) gekoppelt 1st, daß im Schieber (55) eine Kurvenführung (29) vorgesehen ist, mit der ein exzentrisch gelagerter Bolzen (30) in Eingriff steht, und daß durch das axiale Verschieben des Schiebers (55), der Außensechskant (31), der stationär drehbar gelagert ist und zu dem der Bolzen (30), insbesondere einstückig, exzentrisch angeordnet ist, über den Eingriff des Bolzens (30) 1n die Kurvenführung verdreht wird.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet.

daß die räumliche Größe des Gehäuses (59) der Stellvorrichtung, der räumlichen Größe des Baukörpers (1) entspricht.

QT-