EP0507040B1

EP0507040B1 - Vorrichtung zum Halten und Spannen von Werkstuecken

Info

Publication number: EP0507040B1
Application number: EP19910810248
Authority: EP
Inventors: Fritz Ramseier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2011-04-04
Also published as: EP0507040A1; DE59106549D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Halten und Spannen von Werkstücken gemäss Oberbegriff von Patentanspruch 1, 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.
Eine Spannvorrichtung gemäss Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus der US-A-4 284 267 bekannt, wobei jedoch die einzelnen Klemmbacken über Stifte mit dem Kolben verbunden sind, und eine Platte verhindert, dass die frei in einer Bohrung sich bewegenden Kolben herausfallen. Bei einem solchen System ist es nicht möglich, die Kolbenlänge individuell einzustellen und zu justieren.
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, Werkstücke mit unterschiedlichen Dimensionen genauer einzuspannen oder zu halten. Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäss Patentanspruch 1 gelöst.
Ausserdem verhindert die gewählte Befestigungsart des Kolbens an die Klemmbacke eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der der Klemmkopf über eine gekrümmte Schwalbenschwanzführung beweglich an der Klemmbacke befestigt ist.
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 individuell 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

Vorrichtung zum Halten und Spannen von Werkstücken, mit einer festen (1) und einer gegenüber diesen verschiebbaren Klemmbackenanordnung (3), wobei, 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, 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 einer Bohrung (23) im Backenhalter (10) verdrehbar angeordnet ist und dessen Mittelteil in einer Führungsbuchse (18) geführt ist, wobei das Schraubenkopfinnere auf einem Anschlag (21) aufliegt, der in der Bohrung (23) im Backenhalter (10) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 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.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkopf (5) über eine gekrümmte Schwalbenschwanzführung (36) beweglich an der Klemmbacke (14) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Backenhalter (10) in der verschiebbaren Klemmbackenanordnung (3) befestigt ist und die Trägerplatte (8) mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmfutter (4) eine Anzahl Bohrungen zur Aufnahme von Anschlagstiften (13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Klemmbacken (14a - f) und Klemmköpfen (5) eine Abdichtung (40) angeordnet ist.