EP0507040A1 - Vorrichtung zum Halten und Spannen von Werkstuecken - Google Patents

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EP0507040A1
EP0507040A1 EP91810248A EP91810248A EP0507040A1 EP 0507040 A1 EP0507040 A1 EP 0507040A1 EP 91810248 A EP91810248 A EP 91810248A EP 91810248 A EP91810248 A EP 91810248A EP 0507040 A1 EP0507040 A1 EP 0507040A1
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clamping
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    • B25B1/00—Vices
    • B25B1/24—Details, e.g. jaws of special shape, slideways
    • B25B1/2405—Construction of the jaws
    • B25B1/241—Construction of the jaws characterised by surface features or material
    • B25B1/2415—Construction of the jaws characterised by surface features or material being composed of a plurality of parts adapting to the shape of the workpiece
    • B25B1/2426—Construction of the jaws characterised by surface features or material being composed of a plurality of parts adapting to the shape of the workpiece the parts having a pivotal movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25B1/241—Construction of the jaws characterised by surface features or material
    • B25B1/2415—Construction of the jaws characterised by surface features or material being composed of a plurality of parts adapting to the shape of the workpiece
    • B25B1/2421—Construction of the jaws characterised by surface features or material being composed of a plurality of parts adapting to the shape of the workpiece the parts having a linear movement

Definitions

  • the present invention relates to a device for holding and clamping workpieces, with a fixed and displaceable clamping jaw arrangement, which is also used in particular for clamping workpieces that are drilled, milled or similarly machined on machine tools.
  • a number of clamping tools are known, which are either manufactured in series or as standard and are suitable for a variety of workpieces, or are manufactured to special customer specifications. What these clamping tools have in common, however, is that they are either only suitable for workpieces of exactly the same dimensions or only for one workpiece at a time. Therefore, if you want to machine workpieces of different dimensions in series, it is necessary to either arrange a series of different clamping tools one behind the other or to clamp one piece at a time.
  • the device according to the invention essentially contains the fixed jaw arrangement 1, which is connected to the base 2 and the displaceable jaw arrangement 3. Between the chuck 4 of the fixed jaw arrangement and a movable head 5 of the displaceable jaw arrangement, there is a workpiece 6.
  • the displacement of the jaw arrangement 3 respectively the clamping is carried out by compressed air, which is available in every workshop and the supply of which is not shown here. Any hydraulic system can be used instead of compressed air.
  • the clamping jaw arrangement moves into play-free guides 7, which are common for such pieces, such as dovetail guides or as a roller table, one part of which is designed in the base 2 and the other part in the carrier plate 8.
  • a tooth plate 9 is fastened on this carrier plate 8, as can be seen in particular from FIG.
  • the jaw holder 10 is adjustably arranged on the tooth plate 9, the underside of which likewise has a toothing 11 which corresponds to that of the tooth plate 9.
  • the tooth plate 9 and the jaw holder provided with the toothing 11 make it possible to change the light width for the workpieces in a very large frame. After roughly adjusting the distance between the chuck 4 and the clamping heads 5, the jaw holder is fastened to the tooth plate by means of screws.
  • the structure of the jaw holder 10 with the movable clamping heads 5 can best be seen in FIGS. 2, 3 and 5.
  • the jaw holder 10 has a length which corresponds to that of the fixed jaw arrangement 1 and contains a number of jaws 14 with the movable clamping heads 5.
  • Each jaw 14 is guided by means of two guide bolts 15, the threaded head 16 of which is screwed into a correspondingly threaded bore 17 in the jaw and which is guided via a guide bushing 18 in the jaw holder 10 and opens into a screw head 19 which is equipped with a slot 20 or the like in order to be able to rotate the guide bolt, the interior of the head resting on a stop 21 which is formed by the transition from the narrower bore 22 to the further bore 23. It can be seen from the arrangement of the guide bolts that these two guide bolts not only guide them per jaw, but also give the possibility of adjusting the length between head and jaw by turning the guide bolts. to change the stop.
  • the stop by means of the guide bolt heads is necessary because the clamping jaws are acted upon by a pressure cylinder 24.
  • the pressure cylinder 24 engages with its rounded head 25 approximately at the height of the workpiece and between the two guide bolts 15 on the clamping jaws and its cylindrical part 26 is guided in a bore 27 which merges into a bore 28 with a larger diameter, so that at the transition a stop 29 for the piston ring 30 is formed.
  • the cylindrical part merges into a handle part 31 at the rear.
  • the pressure medium for example oil, is contained in a closed system which consists of a transverse bore 33 through the jaw holder and the further bore 28 for the pressure cylinder or sealing ring on the cylinder.
  • the transverse bore 33 is closed by two sealed screws 34, while the further bore 28, in which the pressure cylinder is located, is closed by a screw 35.
  • this hydraulic system with which each clamping jaw is individually pressurized, is capable of individually laterally displacing the clamping jaws in a certain area, which is predetermined by the adjustment of the guide bolts, and thus to adapt workpieces of different widths.
  • the degree of filling of the hydraulic system or the path of the guide bolts can be set individually via the guide bolts and is based on empirical values and / or on the workpieces to be clamped.
  • a plastic layer 40 is arranged in the interspaces, the plastic having to be flexible enough not to hinder the movements of the elements.
  • the actual clamping is caused by the displacement of the carrier plate by means of a pressure medium such as compressed air or oil, while the individually displaceable clamping jaws are used to compensate for the different dimensions and shapes of the workpieces.
  • a pressure medium such as compressed air or oil
  • the individually displaceable clamping jaws are used to compensate for the different dimensions and shapes of the workpieces.
  • the number of jaws can vary widely, depending on the purpose of the device.
  • the size of the jaws can of course vary to a large extent.
  • relatively small jaws can be used for a large number of small parts that can be clamped at the same time, or a smaller number of large jaws for relatively large workpieces.
  • a single clamping head does not necessarily have to be used per clamping jaw.
  • Several articulated clamping heads can also be used.
  • the width of the workpiece can vary to a large extent, since the jaw holder with the individual clamping jaws is slidably arranged on the tooth plate 9, so that the clear width between the clamping jaws can be changed in a very large area . It can be seen in particular from FIG. 2 that the carrier plate 8, which serves to clamp the workpieces, always executes only a small displacement movement.
  • the moveable jaws can also be part of the fixed jaw arrangement and the displaceable jaw arrangement has a fixed jaw strip with exchangeable clamping chuck. This optional arrangement is facilitated in that the jaw holder with the movable jaws contain a closed hydraulic system.
  • FIGS. 1-5 a clamping device for processing or a processing sequence of workpieces in processing machines has been described, but the principle of clamping can be described Use with several individually movable clamping jaws for lifting workpieces, where the workpieces must be positioned in a very specific position in order to be able to perform a defined lifting movement.
  • the carrier plate and the tooth plate mounted on it another holder for the jaw holder can be used.

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Abstract

Die Vorrichtung zum Halten und Spannen von Werkstücken weist eine feste Klemmbackenanordnung (1) und eine gegenüber diesen verschiebbare Klemmbackenanordnung (3) auf. Die verschiebbare Klemmbackenanordnung (3) enthält eine Anzahl von Klemmbacken (14), wobei jede Klemmbacke mindetens einen beweglichen Klemmkopf (5) aufweist und von einem Druckzylinder (24) beaufschlagt wird. Die Druckzylinder stehen mit einem geschlossenen Hydrauliksystem in Verbindung, und die verschiebbare Klemmbackenanordnung (3) wird von einem zweiten Druckmedium beaufschlagt. Eine solche Spannvorrichtung erlaubt das Spannen von mehreren Werkstücken mit unterschiedlichen Abmessungen und von unregelmässiger Form, und ist insbesondere für die Serienfertigung an Bearbeitungsautomaten geeignet, aber auch für das Heben von Werkstücken. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Halten und Spannen von Werkstücken, mit einer festen und gegenüber diesen verschiebbaren Klemmbackenanordnung, die insbesondere auch zum Spannen von Werkstücken dient, die an Werkzeugmaschinen gebohrt, gefräst oder ähnlich bearbeitet werden. Es sind eine Reihe von Spannwerkzeugen bekannt, die entweder serien- und standardmässig hergestellt werden und für eine Vielfalt von Werkstücken geeignet sind oder auf spezielle Kundenspezifikationen hin angefertigt werden. Gemeinsam ist jedoch diesen Spannwerkzeugen, dass sie entweder nur für Werkstücke genau gleicher Dimensionen geeignet sind oder jeweils nur für ein Werkstück auf einmal. Will man daher Werkstücke unterschiedlicher Dimensionen in Serie bearbeiten, ist es notwendig, entweder eine Serie verschiedener Spannwerkzeuge hintereinander anzuordnen oder jeweils ein Stück nach dem andern einzuspannen.
  • Abgesehen vom Spannen von Werkstücken, die nachher bearbeitet werden, ergeben sich häufig Probleme beim Heben von Werkstücken mit unregelmässigen Abmessungen, die ganz exakt ausgerichtet werden müssen.
  • Es ist davon ausgehend Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die Werkstücke unterschiedlicher Abmessungen gleichzeitig halten, bzw. spannen kann. Eine solche Vorrichtung ist in den Ansprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemässe Spannvorrichtung,
    • Figur 2 zeigt die Vorrichtung von Figur 1 in einem Querschnitt,
    • Figur 3 zeigt die Vorrichtung von Figur 1 in einem Längsschnitt,
    • Figur 4 zeigt in einem verkleinerten Massstab die ganze Vorrichtung von Figur 3
    • und Figur 5 zeigt die Vorrichtung in Seitenansicht.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält im wesentlichen die feste Klemmbackenanordnung 1, die mit der Unterlage 2 verbunden ist und die verschiebbare Klemmbackenanordnung 3. Zwischen dem Futter 4 der festen Klemmbackenanordnung und einem beweglichen Kopf 5 der verschiebbaren Klemmbackenanordnung befindet sich ein Werkstück 6. Die Verschiebung der Klemmbackenanordnung 3, respektive das Spannen wird durch Druckluft ausgeführt, die in jeder Werkstatt vorhanden ist und deren Zuführung hier nicht eingezeichnet ist. Anstatt Druckluft kann irgendein hydraulisches System verwendet werden. Die Klemmbackenanordnung bewegt sich in für solche Stücke übliche spielfreie Führungen 7, wie zum Beispiel Schwalbenschwanzführungen oder als Rolltisch, deren einen Teil in der Unterlage 2 und dessen anderer Teil in der Trägerplatte 8 ausgeführt ist. Auf dieser Trägerplatte 8 ist eine Zahnplatte 9 befestigt, wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht.
  • Auf der Zahnplatte 9 ist der Backenhalter 10 verstellbar angeordnet, dessen Unterseite ebenfalls eine Zahnung 11 aufweist, die derjenigen der Zahnplatte 9 entspricht. Durch die Zahnplatte 9 und dem mit der Zahnung 11 versehenen Backenhalter ist es möglich, die Lichtweite für die Werkstücke in einem sehr grossen Rahmen zu verändern. Nach dem Grobeinstellen des Abstandes zwischen dem Futter 4 und den Klemnköpfen 5 wird der Backenhalter auf der Zahnplatte mittels Schrauben befestigt.
  • In Figur 2 ist ausserdem erkennbar, dass das Futter 4 mittels Schrauben 12 auswechselbar an der festen Klemmbacke 1 befestigbar ist. Im Futter 4 sind ferner Anschlagstifte 13 eingeschraubt, die eine bestimmte Einteilung gemäss einem gewünschten Rastermass erlauben.
  • Der Aufbau des Backenhalters 10 mit den beweglichen Klemmköpfen 5 geht am besten aus den Figuren 2, 3 und 5 hervor. Der Backenhalter 10 hat eine Länge, die derjenigen der festen Klemmbackenanordnung 1 entspricht und enthält eine Anzahl von Klemmbacken 14 mit den beweglichen Klemmköpfen 5. In vorliegendem Beispiel gemäss Figur 4 sind es sechs Klemmbacken, doch ist es selbstverständlich, dass es sowohl weniger als auch mehr sein können, doch spielt die Anzahl für das Funktionsprinzip keine Rolle. Jede Klemmbacke 14 wird mittels zweier Führungsbolzen 15 geführt, dessen mit einem Gewinde versehener Kopf 16 in eine entsprechend mit einem Gewinde versehenen Bohrung 17 in der Klemmbacke verschraubt ist und der über eine Führungsbuchse 18 im Backenhalter 10 geführt ist und in einen Schraubenkopf 19 mündet, der mit einem Schlitz 20 oder dergleichen ausgestattet ist, um den Führungsbolzen verdrehen zu können, wobei das Kopfinnere auf einem Anschlag 21 aufliegt, der durch den Uebergang von der engeren Bohrung 22 zur weiteren Bohrung 23 gebildet wird. Aus der Anordnung der Führungsbolzen ist ersichtlich, dass diese beiden Führungsbolzen pro Klemmbacke nicht nur diese führen, sondern auch die Möglichkeit geben, durch Verdrehen der Führungsbolzen die Länge zwischen Kopf und Klemmbacke zu verstellen, d.h. den Anschlag zu verändern.
  • Der Anschlag mittels den Führungsbolzenköpfen ist notwendig, da die Klemmbacken von einem Druckzylinder 24 beaufschlagt sind.
  • Der Druckzylinder 24 greift mit seinem abgerundeten Kopf 25 etwa in der Höhe des Werkstückes und zwischen den beiden Führungsbolzen 15 am Klemmbacken an und sein zylindrischer Teil 26 ist in einer Bohrung 27 geführt, die in eine Bohrung 28 mit grösserem Durchmesser übergeht, so dass am Uebergang ein Anschlag 29 für den Kolbenring 30 entsteht. Der zylindrische Teil geht hinten in ein Griffteil 31 über. Das Druckmedium, beispielsweise Oel, ist in einem geschlossenen System enthalten, das aus einer durch den Backenhalter durchgehenden Querbohrung 33 und der weiteren Bohrung 28 für den Druckzylinder, bzw. Dichtungsring am Zylinder besteht. Die Querbohrung 33 wird durch zwei abgedichtete Schrauben 34 verschlossen, während die weitere Bohrung 28, in welcher sich der Druckzylinder befindet, durch eine Schraube 35 abgeschlossen ist. In Figur 4 ist schematisch dargestellt, dass dieses hydraulische System, womit jede Klemmbacke indidivuell unter Druck gesetzt ist, in der Lage ist, die Klemmbacken in einem gewissen, durch das Justieren der Führungsbolzen vorgegebenen Bereich individuell lateral zu verschieben und somit Werkstücken unterschiedlicher Breiten anzupassen. Der Füllungsgrad des hydraulischen Systems, bzw. der Weg der Führungsbolzen kann individuell über die Führungsbolzen eingestellt werden und richtet sich nach Erfahrungswerten und/oder nach den einzuspannenden Werkstücken.
  • Im Prinzip wäre es möglich, bereits mit einem solchen Werkzeug mit individuell beaufschlagbaren Klemmbacken eine Anzahl von Werkstücken mit verschiedenen Dimensionen einzuspannen, wobei jedoch die einzuspannenden Flächen untereinander parallel sein müssten. Um jedoch auch Werkstücke einspannen zu können, deren Spannflächen nicht parallel zueinander stehen, sind Mittel vorgesehen, sich diesen nicht-parallelen Flächen anzupassen. Diese Mittel enthalten den beweglichen Klemmkopf 5, der in vorliegendem Ausführungsbeispiel in der horizontalen Ebene über einer bogenförmigen Schwalbenschwanz-Führung (siehe Figuren 2 und 3) 36 an der Klemmbacke 14 angeordnet ist. Der Klemmkopf weist, ebenso wie das feste Klemmbackenfutter 4, einen Absatz 37, bzw. 38 zur Aufnahme der Werkstücke auf. Die Funktion des beweglichen Klemmkopfes 5 geht am besten aus Figur 4 hervor, wobei insbesondere aus der Klemmbacke 14 d hervorgeht, dass damit nicht-parallele Werkstücke gespannt werden können. Sowohl die bewegliche Befestigung des Klemmkopfes an der Klemmbacke als auch dessen Klemmseite 39 können für unterschiedliche Werkstücke unterschiedlich gefertigt sein, abgesehen vom verwendeten Material, das in der Regel gehärteter Stahl oder dergleichen sein wird, aber in Ausnahmefällen auch aus Kunststoff bestehen kann, falls es sich um verletzliche Werkstücke handelt.
  • Um das Eindringen von Schmutz, bzw. Spänen und dergleichen zwischen die einzelnen Klemmbacken und Klemmköpfe zu verhindern, ist in den Zwischenräumen eine Kunststofflage 40 angeordnet, wobei der Kunststoff nachgiebig genug sein muss, um die Bewegungen der Elemente nicht zu behindern.
  • Wie aus der Beschreibung der beweglichen Klemmbacken-Anordnung hervorgeht, wird das eigentliche Spannen durch die Verschiebung der Trägerplatte mittels einem Druckmedium wie Druckluft oder Oel bewirkt, während die individuell verschiebbaren Klemmbacken für den Ausgleich der unterschiedlichen Dimensionen und Formen der Werkstücke besorgt sind. Wie bereits erwähnt, kann die Anzahl der Klemmbacken in einem grossen Umfang variieren, je nach dem Verwendungszweck der Vorrichtung.
  • Ausserdem kann selbstverständlich auch die Grösse der Klemmbacken in einem grossen Umfang variieren. So können beispielsweise relativ kleine Klemmbacken für eine grosse Anzahl von kleinen Teilen, die gleichzeitig gespannt werden können, verwendet werden, oder eine geringere Anzahl grosser Klemmbacken für relativ grosse Werkstücke. Ausserdem muss nicht notwendigerweise ein einzelner Klemmkopf pro Klemmbacke verwendet werden. Es können auch mehrere gegliederte Klemmköpfe verwendet werden.
  • Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, kann auch die Breite des Werkstückes in einem grossen Umfange variieren, da der Backenhalter mit den einzelnen Klemmbacken auf der Zahnplatte 9 verschiebbar angeordnet ist, so dass die lichte Weite zwischen den Klemmbacken in einem sehr grossen Bereich verändert werden kann. Insbesondere aus Figur 2 geht hervor, dass die Trägerplatte 8, die dem Spannen der Werkstücke dient, stets nur eine kleine Verschiebebewegung ausführt.
  • Während beim Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1 bis 5 der Klemmbackenhalter mit dem beweglichen Klemmbacken als Teil der verschiebbaren Klemmbackenanordnung beschrieben und gezeichnet wurde, können die beweglichen Klemmbacken auch Teil der festen Klemmbackenanordnung sein und die verschiebbare Klemmbackenanordnung eine feste Klemmbackenleiste mit auswechselbarem Klemmfutter aufweisen. Diese wahlweise Anordnung wird dadurch erleichtert, dass der Klemmbackenhalter mit den beweglichen Klemmbacken ein geschlossenes Hydrauliksystem enthalten.
  • Im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 - 5 wurde eine Spannvorrichtung für eine Bearbeitung oder eine Bearbeitungsfolge von Werkstücken in Bearbeitungsmaschinen beschrieben, doch lässt sich das Prinzip des Spannens mit mehreren individuell verschiebbaren Klemmbacken auch für das Heben von Werkstücken anwenden, bei welchen die Werkstücke in einer ganz bestimmten Lage positioniert sein müssen, um eine definierte Hubbewegung durchführen zu können. Dabei kann statt der Trägerplatte und der darauf montierten Zahnplatte eine andere Halterung für den Backenhalter verwendet werden.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Halten und Spannen von Werkstücken, mit einer festen (1) und einer gegenüber diesen verschiebbaren Klemmbackenanordnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine der Klemmbackenanordnungen (1, 3) mindestens zwei Klemmbacken (14) enthält und jede Klemmbacke mindestens einen beweglichen Klemmkopf (5) aufweist und von einem Druckzylinder (24) beaufschlagt wird, wobei die Druckzylinder mit einem geschlossenen Hydrauliksystem in Verbindung stehen, und die verschiebbare Klemmbackenanordnung (3) von einem zweiten Druckmedium beaufschlagbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Klemmbacken (14) mittels Führungsbolzen (15) in einem Backenhalter (10) geführt sind, wobei der Führungsbolzen einen mit Gewinde (16) versehenen Kopf, der in eine entsprechende Bohrung (17) in der Klemmbacke (14) verschraubt ist aufweist, und dessen anderes Ende in einen Schraubenkopf (19) mündet, der in einem Gewinde im Backenhalter (10) verstellbar angeordnet ist und dessen Mittelteil in einer Führungsbuchse (18) geführt ist, wobei das Schraubenkopfinnere auf einem Anschlag (21) aufliegt, der in der Bohrung in der Klemmbacke gebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossene Hydrauliksystem im Backenhalter (10) angeordnet ist und eine durch diesen durchgehende und verschliessbare Querbohrung (33) aufweist, von der die die Druckzylinder (24) aufnehmenden weiteren Bohrungen (28) abzweigen, die in engere Druckbohrungen (27) münden und am Uebergang je einen Absatz (29) bilden, der als Anschlag für den Dichtungsring (30) am Druckzylinder dient.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkopf (5) über eine gekrümmte Schwalbenschwanzführung (36) beweglich an der Klemmbacke (14) befestigt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Backenhalter (10) verschieb- und einstellbar gegenüber einer Trägerplatte angeordnet ist, wobei die Unterseite des Backenhalters (10) eine Zahnung (11) aufweist, die mit einer entsprechenden Zahnung an einer an der Trägerplatte (8) befestigten Zahnplatte (9) zusammenarbeitet, und der Backenhalter mittels Schrauben an der Zahnplatte befestigbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Backenhalter (10) in der verschiebbaren Klemmbackenanordnung (3) befestigt ist und die Trägerplatte (8) mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Klemmbackenanordnung (1, 3), die keine beweglichen Klemmbacken (14) aufweist, ein auswechselbares Klemmfutter (4) befestigt ist, das einen Absatz (38) zur Aufnahme von Werkstücken aufweist, dem ein entsprechender Absatz (37) am Klemmkopf (5) entspricht.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmfutter (4) eine Anzahl Bohrungen zur Aufnahme von Anschlagstiften (13) aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Klemmbacken (14a - f) und Klemmköpfen (5) eine Abdichtung (40) angeordnet ist.
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