EP1622746B1

EP1622746B1 - Mehrfachspanner

Info

Publication number: EP1622746B1
Application number: EP03815368A
Authority: EP
Inventors: Adolf Würthele
Original assignee: Gressel AG
Current assignee: Gressel AG
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-12-06
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2023-12-06
Also published as: AU2003296622A1; EP1622746A1; ATE363965T1; DE50307440D1; DE10302255A1; WO2004065065A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrfachspanner zum Spannen von mehreren Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Spannvorrichtungen werden in der Fertigungstechnik zum gleichzeitigen Festspannen von mehreren Werkstücken eingesetzt. Sie enthalten in der Regel einen schienenartigen Grundkörper, an dem zumindest eine Festbacke und mehrere in Reihe angeordnete Verstellbacken mit jeweils einem gegenüber dem Grundkörper fixierbaren ersten Backenteil und einem demgegenüber verstellbaren zweiten Backenteil vorgesehen sind. Die Verbindung zwischen den ersten Backenteilen und dem Grundkörper erfolgt bei bekannten Mehrfachspannern vielfach über eine horizontale Verzahnung, die auf der Oberseite des Grundkörpers vorgesehen ist. An der Unterseite der ersten Backenteile ist eine entsprechende Verzahnung zur formschlüssigen Verbindung mit dem Grundkörper angebracht. Dadurch können die Verstellbacken an unterschiedlichen Stellen des Grundkörpers positioniert werden. Ein Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, daß die an der Oberseite freiliegende Verzahnung durch ihre exponierte Lage schnell verschmutzt und auch durch die zu spannenden Werkstücke leicht beschädigt werden kann. Zum Verschieben der Verstellbacken müssen diese außerdem auch um die gesamte Zahntiefe der Verzahnung angehoben werden und können erst dann quer zur Verzahnung verschoben werden.
Aus der DE 200 08 648 U1 ist ein gattungsgemäßer Mehrfachspanner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem auf einem schienenförmigen Grundkörper mehrere in Linie angeordnete Spannbacken positionierbar sind. Für die formschlüssige Verbindung von Spannbacken und Grundkörper ist eine Zahnstangenverbindung vorgesehen, die zur Vemeidung von Verschmutzungen oder Beschädigungen an der Innenseite eines im Grundkörper verlaufenden Führungskanals angeordnet ist. Die Zahnstangenverbindung besteht aus einer an der einen Seitenwand des Führungskanals vorgesehenen Zahnstangenverzahnung, in die eine entsprechende Gegenverzahnung an einem innerhalb des Führungskanals verschiebbaren Führungsansatz der Spannbacken eingreift. An der zur Gegenverzahnung gegenüberliegenden Seite des Führungsansatzes ist eine keilförmige Anstelleinrichtung vorgesehen, durch welche der Führungsansatz in Richtung der Zahnstangenverzahnung gedrückt wird. Bei dieser gattungsgemäßen Spannvorrichtung muß jedoch der Führungsansatz um die gesamte Verzahntiefe verschoben werden, bevor eine Verstellung der Spannbacken erfolgen kann. Außerdem wird der Grundkörper beim Verspannen auseinandergedrückt, was sich ungünstig auf die Stabilität auswirken kann.
Auch bei einem aus der DE 1 297 058 B bekannten Maschinenschraubstock ist an einer Innenseite einer längsverlaufenden Führungsnut eines Grundkörpers eine Zahnstange mit Schrägverzahnung befestigt. In diese Schrägverzahnung greift eine dazu korrespondierende Schrägverzahnung an einem Triebstück ein, das an einer beweglichen Klemmbacke über eine Spannschraube heb- und senkbar angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird auf die bewegliche Klemmbacke beim Eingriff des Klemmstücks in die Zahnstange eine seitliche Keilwirkung ausgeübt, wodurch eine hohe Spannkraft erreicht wird. Um jedoch bei diesem bekannten Maschinenschraubstock die bewegliche Klemmbacke an eine gewünschte Position bewegen zu können, muß das Triebstück zunächst durch eine Vielzahl von Drehungen der Spannschraube in eine unterste Stellung abgesenkt werden, was mit einem erhöhten Zeit- und Montageaufwand verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mehrfachspanner der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine schnelle und einfache Positionierung der Verstellbacken ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Mehrfachspanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Mehrfachspanners besteht darin, daß die Verzahnung zur Positionierung der Verstellbacken nicht über ihre gesamte Verzahntiefe ein- und ausgerückt werden muß. Die Klemmeinrichtung muß nur geringfügig gelöst werden und gibt dann bereits das Verschiebelement zum einfachen Herauziehen oder Einrücken frei. Dadurch wird eine besonders schnelle und sichere Handhabung ermöglicht. Durch die zentrische Klemmung des Verschiebeelements zwischen den beiden nach innen gedrückten Seitenwangen erfolgt auch keine seitliche Verschiebung der Verstellbacken. Die Verspannung des Verschiebeelements zwischen den Seitenwangen wirkt sich positiv auf die Stabilität des Grundkörpers aus. Durch die innenliegende Anordnung der Verzahnung ist diese außerdem vor Verschmutzung oder Beschädigung optimal geschützt.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführung besteht die Klemmeinrichtung aus einem mit Hilfe einer Spannschraube oder einer anderen geeigneten Spanneinrichtung verstellbaren Klemmstück, das in eine zwischen den Seitenwangen begrenzte Längsnut eingreift und entgegengesetzte obere Schrägflächen zur Anlage an entsprechenden unteren Schrägflächen der beiden Seitenwangen aufweist. Durch Anziehen der Spannschraube können somit die Seitenwangen zur gegenseitigen Verspannung auf einfache Weise nach innen gedrückt und das dazwischen angeordnete Verschiebeelement geklemmt werden. Durch das Klemmstück mit den schrägen Flächen werden die Klemmkräfte so aufgeteilt, daß neben einer rein vertikalen Klemmkraft noch eine resultierende Querkraft erreicht wird, die den Formschluß in der Verzahnung zusätzlich verstärkt und das notwendige Verzahnungsspiel zum Verschieben der Verstellbacke eliminiert.
Die Verstellbacken bestehen in einer weiteren vorteilhaften Ausführung aus einem mit Hilfe des Verschiebelements gegenüber dem Grundkörper fixierbaren Verstellbackenkörper und einer an diesem verstellbar angeordneten Spannbacke. An der zur Spannbacke entgegengesetzten Seite ist am Verstellbackenkörper eine Anlagefläche vorgesehen, die als feststehende Anschlagfläche für das nächste zu spannende Werkstück dient.
Das Verschiebeelement ist zur einfachen Betätigung mit einem an der Oberseite der Verstellbacke angeordneten Griffelement verbunden. Zweckmäßigerweise ist das Verschiebeelement über zwei innerhalb des Verstellbackenkörpers verschiebbare Distanzhülsen und Befestigungsschrauben verbunden.
In einer fertigungstechnisch einfachen Ausführung besteht der schienenförmige Grundkörper aus einer Basisschiene und zwei schienenförmigen Seitenwangen, die mit der Basisschiene verschraubt sind. Durch eine derartige Ausführung wird die seitliche Flexiblität der Seitenwangen gewährleistet. Diese Ausführung weist außerdem den Vorteil auf, daß die Basisschiene relativ einfach ausgetauscht und an unterschiedliche Aufspannanforderungen der Unterlage angepaßt werden kann. Je nach Ausgestaltung der Unterlage kann so eine z.B. mit Indexierbolzen, Nutensteinen oder unterschiedlichen Rasterbohrungen versehene Basisschiene verwendet werden. Der Grundkörper kann aber auch in einer einteiligen Ausführung gefertigt sein.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Figur 1: eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in einer Perspektivansicht;
Figur 2: die in Figur 1 dargestellte Spannvorrichtung in einem Längsschnitt, einer Seitenansicht und einer Draufsicht;
Figur 3: eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Figur 2;
Figur 4: eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Figur 2;
Figur 5: eine vergrößerter Ansicht der Festbacke in einem Längsschnitt;
Figur 6: eine vergrößerte Ansicht der Verstellbacke in einem Längsschnitt und
Figur 7: eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von Figur 2.

Der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellte Mehrfachspanner enthält einen schienenförmigen Grundkörper 1 mit zwei voneinander beabstandeten Seitenwangen 2 und 3, auf denen eine Festbacke 4 und mehrere in Reihe liegende Verstellbacken 5 angeordnet sind. Bei der gezeigten Ausführung sind die beiden Seitenwangen 2 und 3 als gesonderte schienenförmige Seitenteile ausgeführt, die über seitliche Schrauben 6 an den beiden Seiten einer Basisschiene 7 befestigt sind. Diese Ausführung des Grundkörpers 1 weist neben der einfacheren Fertigung den zusätzlichen Vorteil auf, daß die Basisschiene 7 einfach ausgetauscht und der Mehrfachspanner damit relativ einfach an unterschiedliche Aufspannanforderungen angepaßt werden kann. Je nach Ausgestaltung der Unterlage kann so z.B. eine mit Indexierbolzen, Nutensteinen oder unterschiedlichen Rasterbohrungen versehene Basisschiene 7 verwendet werden. Der Grundkörper 1 kann aber auch in einteiliger Form ausgeführt sein.
Wie aus Figur 3 hervorgeht, weisen die beiden schienenförmigen Seitenwangen 2 und 3 an den einander zugewandten inneren Seiten in Längsrichtung verlaufende Nuten 8 und entgegengesetzte untere Schrägflächen 9 auf. An der inneren Seitenfläche der einen Seitenwange 2 ist außerdem eine Verzahnung 10 vorgesehen, die sich aus Gründen der vereinfachten Herstellung auf beiden Seiten der Nut 8 erstreckt. In die Verzahnung 10 an der oberen Seitenfläche der Seitenwange 2 greift eine entsprechende Gegenverzahnung 11 an einem in Figur 4 erkennbaren und im folgenden noch näher erläuterten Verschiebeelement 12 ein, das zur positionsgenauen Verbindung der dort gezeigten Verstellbacke 5 mit dem Grundkörper 1 dient. Die Basisschiene 7 weist bei der gezeigten Ausführung an der zur Verzahnung 10 gewandten Seitenfläche keine entsprechende Gegenverzahnung auf. Bei Bedarf könnte jedoch auch an der Basisschiene 7 eine Gegenverzahnung vorgesehen werden.
Von der Basisschiene 7 und den beiden mit dieser verschraubten Seitenwangen 2 und 3 wird so eine im wesentlichen T-förmige Längsnut mit einer oberen Führungsnut 13 zwischen den beiden oberen Seitenflächen an der Innenseite der Seitenwangen 2 und 3 begrenzt. An der oben abgeschrägten Außenseite der Seitenwange 2 ist eine Skalierung 14 als Positionierhilfe für die Werkstücke und/oder die Backen angebracht. Auch an der anderen Seitenwange 3 kann eine entsprechende Skalierung vorgesehen sein. An der Basisschiene 7 sind nach unten vorstehende Indexierbolzen 15 zur paßgenauen Befestigung auf einem Unterteil angeordnet. Der vorstehend beschriebene Grundkörper 1 ist in an sich bekannter Weise über die Indexierbolzen 15, Nutensteine und dgl. auf einem Maschinentisch oder einer anderen geeigneten Unterlage einer Bearbeitungsmaschine befestigbar. Der Grundkörper 1 trägt die Festbacke 4 und die Verstellbacken 5.
Wie besonders aus Figur 6 hervorgeht, enthalten die Verstellbacken 5 einen Verstellbackenkörper 16 mit einem unteren Führungsstück 17, das in der Führungsnut 13 zwischen den beiden Seitenwangen 2 und 3 verschiebbar angeordnet ist. Unterhalb des Führungsstücks 17 ist ein auch in den Figuren 4 und 7 dargestelltes Klemmstück 18 angeordnet, das durch eine erste Spannschraube 19 vertikal beweglich an dem Verstellbackenkörper 16 gehalten ist. Das in Figur 7 im Querschnitt gezeigte Klemmstück 18 ragt mit seinen beiden äußeren Enden in die beiden seitlichen Nuten 8 der Seitenwangen 2 und 3 hinein. Das Klemmstück 18 enthält zwei obere Schrägflächen 20 die beim Anziehen der in Figur 6 gezeigten Spannschraube 19 zu Anlage an den unteren Schrägflächen 9 der beiden Seitenwangen 2 und 3 gelangen und beim weiteren Anziehen die beiden Seitenwangen 2 und 3 zur Erzeugung einer Klemmkraft nach innen drücken.
Der Verstellbackenkörper 16 weist gemäß Figur 6 an der einen Seite eine gerade Anlagefläche 50 und an der anderen Seite eine schräge Spannfläche 21 auf. In einer Nut 22 im Verstellbackenkörper 16 ist das vorstehend bereits erwähnte Verschiebeelement 12 mit der seitlichen Gegenverzahnung 11 zwischen einer unteren Eingriffsstellung und einer oberen Lösestellung vertikal verschiebbar geführt. An der schrägen Spannfläche 21 des Verstellbackenkörpers 16 liegt eine schräge Fläche 23 eines Spannbackens 24 an. Über eine mit dem Klemmstück 18 verschraubte, schräg verlaufende zweite Spannschraube 25 ist der Spannbacken 24 in der Längsrichtung des Grundkörpers 1 verstellbar. Durch die zweite Spannschraube 25 wird über das Klemmstück 18 ferner eine zusätzliche Klemmkraft entwickelt, die die oben beschriebene Klemmwirkung verstärkt. Die schrägen Flächen 21 und 23 sind derart gewählt, daß die Spannbewegung nach unten und vorne geleitet wird. Dadurch wird ein Abheben der Werkstücke (Niederzug) verhindert. Das Öffnen der Spannbacke 24 wird mittels eines Stifts 26 als Mitnahmeelement bewirkt. Ein in Figur 7 erkennbarer zweiter Stift 27, der in eine Nut 28 eingreift, dient als Führung und Hubbegrenzung beim Öffnen der Spannbacke 24. Die Spannfläche 29 der Spannbacke 24 ist vorzugsweise profiliert, kann jedoch in beliebiger Weise an die Spannanforderungen angepaßt werden (glatt, bombiert usw.).
An der Spannfläche 29 des Spannbackens 24 ist optional eine in Figur 6 gezeigte Aufsatzbacke 30 montierbar. Sie ist für solche Fälle gedacht, bei denen eine resultierende Spannbewegung nach unten nicht vorteilhaft ist. Sie sind auch ohne Schrauben schnell und einfach austauschbar. Hierzu dient je eine in den Figuren 3 und 7 gezeigte Nut 31 und 32 in den Seitenwangen 2 und 3, über welche die Aufsatzbacken 30 mittels einer Klemmfeder eingeschwenkt werden können und sich beim Öffnen der Spannbacke 24 nicht abheben. In der horizontalen Bewegung (Öffnen der Aufsatzbacke) sind sie durch in Figur 7 gezeigte Federelemente 33 gehalten, die in Nuten 34 bei der Spannbacke 24 eingreifen.
Zum Anheben und Absenken des Verschiebeelements 12 ist dieses über zwei in Figur 4 gezeigte Befestigungsschrauben 35 und zwei innerhalb des Spannbachenkörpers 16 verschiebbar geführte Distanzhülsen 36 mit einem Griffelement 37 verbunden. An der Oberseite des Spannbackenkörpers 16 ist eine Quernut 38 zur Aufnahme des leistenförmigen Griffelements 37 in der abgesenkten Eingriffsstellung vorgesehen. Innerhalb des Spannbackenkörpers 16 ist außerdem eine Hubbegrenzung 39 für das Verschiebeelement 12 angeordnet.
Die in den Figuren 3 und 5 gezeigte Festbacke 4 enthält einen mit einer Anschlagfläche 40 versehenen Festbackenkörper 41, der auf den beiden Seitenwangen 2 und 3 aufliegt. An der Unterseite des Festbackenkörpers 41 ist ein Nutenstein 42 mit einer seitlichen Verzahnung 43 zum Eingriff in die Verzahnung 10 an der Innenseite der Seitenwange 2 festgeschraubt. Unterhalb des Nutensteins 42 ist ein Klemmstück 44 angeordnet und wird durch zwei Spannschrauben 45 vertikal beweglich an dem Festbackenkörper 41 gehalten. Das Klemmstück 44 weist ebenfalls obere Schrägflächen zur Anlage an den unteren Schrägflächen der Seitenwangen 2 und 3 auf. Das Führungsspiel 46 ist an der Festbacke 4 derart ausgelegt, daß es kleiner ist als dasjenige der Verstellbacke 5. Im geklemmten Zustand bleibt somit für die Verstellbacke ein erforderliches Grundspiel 47 zur Betätigung der Verschiebeelemente 12. Der Nutenstein 42 der Festbacke ist nicht verschiebbar, da hier eine schnelles Umsetzen normalerweise nicht erforderlich ist. Eine Basisverschiebung, die bei entsprechenden Platzverhältnissen notwendig sein kann, ist aber möglich. Die referenzgenaue Position der Festbacke 4 ist durch den Formschluß mit den Verzahnungen 10 und 43 gegeben. Die Positionen der Festbacke 4 und der Verstellbacke 5 sind über Kanten 48 bzw. 49 ihrer Anschlagflächen auf der Skalierung 14 ablesbar und wiederholt reproduzierbar
Bei dem erfindungsgemäßen Mehrfachspanner wird das erste Werkstück an der Anschlagfläche 40 der Festbacke 4 angelegt. Dann wird die in die Längsnut eingeschobene erste Verstellbacke 5 bei angehobenem Griffelement 37 an das Werkstück herangeführt und ca. 1-2 mm vor dem Werkstück positioniert. Daraufhin wird das Griffelement 37 wieder nach unten in die Quernut 38 des Verstellbackenkörpers 16 gedrückt. Dabei wird das Verschiebeelement 12 mit der Verzahnung 11 in die Verzahnung 10 an der inneren Seitenfläche der Seitenwange 2 ein. Die Verzahnungen 10 und 11 sind derart aufeinander abgestimmt, daß das Verschiebeelement 12 bei gelöstem Klemmstück 18 ohne Kraftaufwand verschiebbar ist. Nachdem das Verschiebeelement 12 in die Verzahnung 10 eingerückt wurde, wird die Spannschraube 19 mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen. Dadurch werden die beiden Seitenwangen 2 und 3 nach innen gedrückt und das dazwischen befindliche Verschiebeelement 12 wird spielfrei verspannt. Damit ist auch der Verstellbackenkörper 16 form- und kraftschlüssig fixiert. Durch entsprechendes Festziehen der Spannschraube 25 kann dann der Spannbacken 24 bewegt und das Werkstück gespannt werden. Die gerade Anlagefläche 50 der ersten Verstellbacke 5 bildet gleichzeitig die feste Anschlagfläche für das nächste Werkstück, das durch eine zweite Verstellbacke 5 in entsprechender Weise gespannt werden kann. Wenn dagegen die Spannschraube 19 wieder gelöst wird, kehren die beiden Seitenwangen in ihre Ausgangsstellung zurück und geben das Verschiebeelement 12 zur einfachen Verschiebung frei.

Claims

Mehrfachspanner zum Spannen von mehreren Werkstücken mit einem Grundkörper (1), mindestens einer am Grundkörper (1) angeordneten Festbacke (4) und mehreren Verstellbacken (5), die zwischen zwei Seitenwangen (2, 3) des Grundkörpers (1) verschiebbar geführt und durch eine mit einer inneren seitlichen Verzahnung (10) an einer Seitenwange (2) in Eingriff bringbare Gegenverzahnung (11) formschlüssig mit dem Grundkörper (1) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenverzahnung (11) an einem zwischen einer angehobenen Lösestellung und einer abgesenkten Eingriffsstellung bewegbaren Verschiebeelement (12) angeordnet ist und daß die Verstellbacken (5) jeweils eine Klemmeinrichtung (18, 19) für die gegenseitige Verspannung der beiden Seitenwangen (2, 3) zur Klemmung des Verschiebeelements (12) zwischen den Seitenwagen (2, 3) in der Eingriffsstellung aufweisen.
Mehrfachspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung aus einem in eine Längsnut (8, 13) zwischen den Seitenwangen (2, 3) eingreifenden und durch eine Spanneinrichtung (19) verstellbaren Klemmstück (18) mit entgegengesetzten oberen Schrägflächen (20) zur Anlage an entsprechenden unteren Schrägflächen (9) der beiden Seitenwangen (2, 3) besteht.
Mehrfachspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbacken (5) einen mit Hilfe des Verschiebeelements (12) gegenüber dem Grundkörper (1) fixierbaren Verstellbackenkörper (16) und eine demgegenüber verstellbare Spannbacke (24) umfassen.
Mehrfachspanner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der zur Spannbacke (24) entgegengesetzten Seite des Verstellbackenkörpers (16) eine Anlagefläche (50) vorgesehen ist.
Mehrfachspanner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeelement (12) mit einem an der Oberseite des Verstellbackenkörpers (16) angeordneten Griffelement (37) verbunden ist.
Mehrfachspanner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellbackenkörper (16) eine Aussparung (38) zur Aufnahme des Griffelements (37) aufweist.
Mehrfachspanner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeelement (12) über zwei innerhalb des Verstellbackenkörpers (16) verschiebbare Distanzhülsen (36) und Befestigungsschrauben (35) mit dem Griffelement (37) verbunden ist.
Mehrfachspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der verstellbaren Spannbacke (24) eine Aufsatzbacke (30) montierbar ist.
Mehrfachspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Festbacke (4) einen Nutenstein (42) mit einer seitlichen Verzahnung (43) zum Eingriff in die Verzahnung (10) an der Seitenwange (2) und ein verstellbares Klemmstück (44) für die gegenseitige Verspannung der beiden Seitenwangen (2, 3) enthält.
Mehrfachspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einer oder mehreren Basisschienen (7) und zwei mit dieser bzw. diesen verschraubten schienenfömigen Seitenwangen (2, 3) besteht.