EP0870580B1 - Spannstock - Google Patents

Description

Als Flachspannhalterungen werden auf dem Tisch einer Werkzeugmaschine befestigbare Vorrichtungen bezeichnet, in die ein oder mehrere Werkstücke für ihre Bearbeitung so eingespannt werden, dass sie eine vorbestimmte Lage einnehmen. Bei der Bearbeitung mehrerer gleicher Werkstücke auf einer automatischen oder halbautomatischen Anlage soll eine Flachspannhalterung in reproduzierbarer Weise mehrere identische Werkstücke nacheinander in möglichst exakt gleicher Lage bezüglich der Werkzeugmaschine halten. Zu diesem Zweck weisen bekannte Flachspannhalterungen zwei Backen auf, die mit Aufsätzen versehen werden können die oft passend zu den Werkstücken geformt sind, um diese nach Anziehen der Backen in einer genau vorbestimmten und reproduzierbaren Lage zu halten. Aehnlich wie bei einem gewöhnlichen Schraubstock presst eine bewegliche, meist durch eine Spindel angetriebene Backe das Werkstück gegen die andere, ruhende Backe. Solche Flachspannhalterungen sind etwa durch das Dokument PCT/US95/11132 bekannt. Diese Ausführungsweise kann bei hohen Präzisionsansprüchen nachteilig sein, denn infolge ihrer asymmetrischen Funktionsweise können sich Ungenauigkeiten an den von den Backen erfassten Oberflächen des Werkstückes mit Toleranzen in der Positionierung der Flachspannhalterung selbst überlagern, und so zu einer Verdoppelung des Positionierungsfehlers des Werkstückes bezüglich der Werkzeugmaschine führen. Ebenso kann sich beim wiederholten Einspannen eines an seiner Mantelfläche erfassten, zylindrischen Werkstückes mit zur Spannrichtung senkrechten Achse der durch die Toleranzen von Werkzeugmaschine und Halterung bestimmte radiale Fehler erhöhen falls das Werkstück bei aufeinanderfolgenden Einspannungen nicht immer gleich orientiert ist. Dasselbe Problem entsteht bei der Bearbeitung einer Serie von zylindrischen oder seitenverkehrt in die Halterung einsetzbaren Werkstücken die infolge einer vorhergehenden Verarbeitung eine Exzentrizität aufweisen die zwar innerhalb gegebenen Toleranzen liegt, deren Orientierung bezüglich der Spannrichtung jedoch nicht kontrolliert werden kann.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Präzisions-Flachspannhalterung zu schaffen, bei der sich Toleranzen des Werkstückes bezüglich seiner von der Halterung gefassten Flächen auch bei ungünstiger Orientierung des eingespannten Werkstückes nicht voll mit Toleranzen der Positionierung der Halterung addieren. Solche Halterungen sind etwa aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 39 19 560 A1, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt, und der britischen Patentschrift 730.728 kannt. Diese weisen eine Synchronisier-Einrichtung auf, welche mittels eines, unterhalb einer die Zugkraft zwischen Spannhacken ausübenden Stange liegenden, Kipphebels mit vertikaler Achse eine spiegelsymmetrische Bewegung der Spannhacken erzwingt. Die Anordnung von Zugstange und Synchronisier-Einrichtung in verschiedenen Ebenen, sowie die dadurch bedingte einseitige Lagerung der Kipphebelachse verursachen jedoch einen asymmetrischen Kräfteverlauf, welcher der Präzision des Gerätes abträglich ist. Zudem ist eine Achse des Kipphebels schwer zugänglich, was ein einfaches Ausserbetriebsetzen der Synchronisier-Einrichtung verhindert. Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und gestattet zudem eine kompakte Bauweise. Zu diesem Zweck ist die Erfindung wie im Anspruch 1 beschrieben definiert. Zur Erhöhung der Produktivität werden Flachspannhalterungen manchmal durch Einsatz einer festen Mittelbacke auch zum gleichzeitigen Einspannen mehrerer, nicht unbedingt identischer, Werkstücke verwendet. Da in diesem Fall eine zwangsweise symmetrische Bewegung der äusseren Backen zu einer mechanischen Ueberbestimmung führt, gestattet es eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die zwangsweise Führung der äusseren Backen so aufzuheben, dass bei Betätigung derselben nur noch ihr gegenseitiger Abstand, nicht aber ihre Lage gegenüber dem Körper der Halterung bestimmt wird.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 einen schematisierten, teilweise aufgetrennten Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 einen Schnitt längs II-II der Fig. 1.

In der Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 den linken, beziehungsweise rechten Schieber, oder Backenhalter, einer Flachspannhalterung. Zur besseren Uebersicht ist deren Aufbau stark vereinfacht gezeigt, d.h. viele notwendige, dem Fachmann jedoch wohlbekannte Teile wurden ausgelassen um die Funktionsweise der Erfindung deutlicher hervorzuheben. Die Schieber 1, 2 sind in bekannter Weise so im Körper 7 der Flachspannhalterung geführt, dass sie darin in Spannrichtung hin und her geschoben werden können, und der Körper selbst weist (nicht gezeigte) Mittel auf mit denen er in einer bestimmten Lage auf dem Tisch einer (ebenfalls nicht gezeigten) Werkzeugmaschine befestigt werden kann. Jeder Schieber besitzt einen Aufbau 3, 4 auf dem eine (nicht gezeigte) üblicherweise dem zu haltenden Werkstück angepasste Aufsatzbacke befestigt werden kann. Deren Befestigung kann mittels in den Aufbauten vorgesehenen Bohrungen 5, 6 geschehen, die zur besseren Verteilung der Spannkräfte oft in bekannter, jedoch nicht gezeigten Weise als schräge Langlöcher ausgeführt werden. Eine Abdeckplatte 8 dient als Unterlage für das zu bearbeitende Werkstück und schützt das Innere der Flachspannhalterung vor Verschmutzung durch Verarbeitungsrückstände. Ihre Lage gegenüber dem Körper 7 der Flachspannhalterung kann in bekannter, nicht gezeigter, Weise durch Positionierungsstifte oder ähnliche Mittel festgelegt werden. Wie weiter unten beschrieben kann die Abdeckplatte 8 einen dritten (gestrichelt gezeichneten), mittleren Aufbau 9 tragen, wenn mehrere Werkstücke gleichzeitig so in die Flachspannhalterung eingespannt werden sollen, dass mindestens ein Werkstück zwischen dem linken und dem mittleren Aufbau, und mindestens ein weiteres zwischen dem mittleren und dem rechten Aufbau erfasst wird.

Eine mit dem Innengewinde versehene Spindel 10 und eine darin eingreifende Schraube 11 dienen in bekannter Weise dazu, die beiden Schieber, und damit die Backen, gegeneinander zu pressen. Um eine symmetrische Bewegung der Schieber zu bewirken ist ein Pendelhebel 24 vorgesehen, dessen Enden über Balken 23 je an einem der beiden Schieber 1, 2 angelenkt sind, indem der Pendelhebel durch das Gelenk 25 an den Balken 23, und diese durch das Gelenk 26 je an dem entsprechenden Schieber abgesteckt sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich umgibt der Pendelhebel 24 die Spindel 10 mit genügend Spielraum um eine dem maximalen Backenhub entsprechende Schwenkung ausführen zu können. Dabei schwenkt der Pendelhebel um eine Achse die durch die beidseitig in den Körper 7 eingeführten, und in eine zentrale Bohrung 20 des Pendelhebels eingreifenden Steckbolzen 22 gebildet wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass sich die Schieber 1, 2 dann spiegelsymmetrisch zu einer zur Spindelachse senkrechten und durch die gemeinsame Achse der Steckbolzen 22 gehenden Ebene bewegen müssen. Wie eingangs erwähnt, kann dadurch bei gegebenen Toleranzen sowohl der zu bearbeitenden Werkstücke wie der Kombination von Flachspannhalterung und Werkzeugmaschine eine höhere Präzision erreicht werden.

In gewissen Fällen, insbesondere bei Verwendung eines (gestrichelt eingezeichneten) unbeweglichen mittleren Aufbaues 9, kann eine exakt symmetrische Bewegung der Schieber bezüglich einer relativ zum Körper der Flachspannhalterung ruhenden Transversalebene unerwünscht sein und/oder zu einer mechanischen Ueberbestimmung führen. Bei festem mittleren Aufbau und beidseitig davon Werkstücke mit gleichen Solldimensionen kann eine mechanische Ueberbestimmung z.B. dann auftreten, wenn die in Längsrichtung der Spindel gesehenen Aussenmasse der beidseitig der Mittelbacke eingespannten Werkstücke nicht identisch, sondern nur innerhalb gewissen Toleranzen einander gleich sind. In solchen Fällen können die Steckbolzen 22 entfernt und damit der Pendelhebel 24 befreit werden, so dass er sich nicht mehr um eine bezüglich des Körpers 7 feste Mittelachse drehen muss. Um das Innere der Flachspannhalterung vor Verschmutzung zu schützen, werden die Steckbolzen 22 dann vorzugsweise durch kürzere Steckbolzen 21 ersetzt, welche die entsprechenden Bohrungen im Körper 7 schliessen, ohne in die Bohrung 20 des Pendelhebels einzugreifen. Schliesslich sei bemerkt, dass das hier beschriebene einfache Ausführungsbeispiel nur das Prinzip der Erfindung erläutern soll, und dass viele davon abweichende Formen denkbar sind.

Claims (4)

1. Flachspannhalterung mit zwei angetriebenen Backenträgern (3,4) zum Einspannen mindestens eines Werkstückes zwecks Bearbeitung desselben auf einer Werkzeugmaschine, mit einer von den die Spannkraft erzeugenden Mitteln unabhängigen mechanischen Koppelung (22-26) der Backenträger, die einen um eine zur Spannrichtung senkrechten Achse schwenkbaren Pendelhebel (24) aufweist, dessen Enden je mit einem in Spannrichtung verschiebbaren Backenträger (3, 4) verbunden sind, um deren Bewegungen so zu koppeln, dass sie sich spiegelsymmetrisch bezüglich einer gegenüber dem Körper der Halterung festen Ebene bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft durch eine den Pendelhebel (24) durchdringende Spindel (10) erzeugt wird.
2. Flachspannhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Enden des Pendelhebels und dem jeweils zugehörigen Backenträger (3, 4) ein pleuelartig wirkender Balken (23) geschaltet ist, der sowohl mit dem Pendelhebel (24) wie mit dem Backenträger gelenkig verbunden ist.
3. Flachspannhalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse des Pendelhebels (24) im wesentlichen parallel zur Grundfläche des Körpers (7) der Flachspannhalterung verläuft.
4. Flachspannhalterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse des Pendelhebels (24) durch zwei herausziehbare, in gegenüberliegende Seiten des Körpers (7) der Flachspannhalterung gesteckte Steckbolzen (22) gebildet wird.

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