WO2009095300A1

WO2009095300A1 - Werkstück-druckbeaufschlagungsvorrichtung für ein spannwerkzeug und spannwerkzeug

Info

Publication number: WO2009095300A1
Application number: PCT/EP2009/050324
Authority: WO
Inventors: Karl Philipp; Michael Mösslein
Original assignee: Bessey Tool Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2009-08-06
Also published as: DE102008008202B3

Abstract

Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung für ein Spannwerkzeug, welche an einem Haltekopf des Spannwerkzeugs fixiert ist oder fixierbar ist, umfassend ein erstes Element mit einem Anlagebereich für ein Werkstück, ein zweites Element, welches an dem Haltekopf des Spannwerkzeugs fixiert ist oder fixierbar ist, wobei das erste Element relativ zu dem zweiten Element verschieblich ist, und eine elastische Einrichtung, über welche sich das erste Element an dem zweiten Element abstützt, wobei die auf ein Werkstück ausgeübte Kraft durch die relative Position des ersten Elements zum zweiten Element charakterisiert ist.

Description

Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung für ein Spannwerkzeug und Spannwerkzeug

Die Erfindung betrifft eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung für ein Spannwerkzeug, welche an einem Haltekopf des Spannwerkzeugs fixiert ist oder fixierbar ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Spannwerkzeug.

Beispiele für Spannwerkzeuge sind Zwingen wie beispielsweise Schraubzwingen oder Hebelzwingen. Weitere Beispiele für Spannwerkzeuge sind Klemmen und dergleichen.

Aus der WO 2007/096065 Al ist eine Werkstück-Druckbeaufschlagungseinrichtung bekannt, welche ein Sperrelement und einen Sperrelement-Aufnahmeraum umfasst. Diese Werkstück-Druckbeaufschlagungseinrichtung lässt sich lösbar an einem Haltekopf fixieren, wobei es sich erreichen lässt, dass der Kraftaufwand zum Abnehmen (erheblich) höher ist als zum Aufsetzen der Werkstück- Druckbeaufschlagungseinrichtung.

Aus der DE 21 2005 000 037 Ul ist eine Klemme bekannt, welche mindestens ein Klemmelement und eine handbetriebene Stelleinrichtung umfasst, die ein- setzbar ist, um das mindestens eine Klemmelement in eine Klemmrichtung zu bewegen. Ein Klemmkraft-Sensor steht in operativer Verbindung mit mindestens einem Klemmelement.

Aus der US 2,579,995 ist eine C-Zwinge bekannt, welche ein festes Anlage- element und ein schraubenbetätigtes Anlageelement aufweist. Diese C-Zwinge weist eine einstellbare Spitze auf, die ablösbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche verbesserte Einsatzmöglichkeiten aufweist.

Diese Aufgabe wird bei der genannten Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass diese ein erstes Element mit einem Anlagebereich für ein Werkstück umfasst, ein zweites Element um- fasst, welches an dem Haltekopf des Spannwerkzeugs fixiert ist oder fixierbar ist, wobei das erste Element relativ zu dem zweiten Element verschieblich ist, und eine elastische Einrichtung umfasst, über welche sich das erste Element an dem zweiten Element abstützt, wobei die auf ein Werkstück ausgeübte Kraft durch die relative Position des ersten Elements zum zweiten Element charakterisiert ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung ein Kraftsensor integriert, welcher die auf ein Werkstück ausgeübte Druckkraft detektiert. Die relative Position des ersten Elements zu dem zweiten Element charakterisiert diese wirkende Kraft. Ein Bediener kann die wirkende Kraft aus dieser relativen Position erkennen.

Die wirkende Kraft kann dabei je nach Ausgestaltung quantitativ angezeigt werden oder qualitativ; im letzteren Fall wird beispielsweise das Überschreiten bzw. Unterschreiten einer Kraftschwelle angezeigt.

Der Kraftsensor lässt sich auf einfache Weise in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung integrieren. Dadurch kann beispielsweise ein Bediener auf einfache Weise erkennen, wenn eine auf ein eingespanntes Werkstück ausgeübte Druckkraft zu gering ist.

Durch die Integration des Kraftsensors in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung lässt sich ein entsprechendes Spannwerkzeug auf einfache Weise realisieren; insbesondere muss das restliche Spannwerkzeug außerhalb der Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nicht modifiziert werden, um eine Kraftdetektion zu ermöglichen.

Günstig ist es, wenn eine Stoppeinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Verschiebungsweg des ersten Elements relativ zu dem zweiten Element begrenzt ist. Die Stoppeinrichtung kann dafür sorgen, dass das erste Element und das zweite Element relativ zueinander verliersicher gehalten sind. Ferner kann sie dafür sorgen, dass bezüglich der Werkstück-Druckbeaufschlagungs- Vorrichtung eine Kraftbegrenzung über eine Wegbegrenzung realisiert ist. Weiterhin kann durch die Stoppeinrichtung eine definierte Ausgangsposition für die Kraftmessung auf einfache Weise vorgegeben werden, indem beispielsweise in einer ausgezeichneten Stoppstellung eine Vorspannung der elastischen Einrichtung eingestellt wird.

Insbesondere weist die Stoppeinrichtung eine erste Stoppstellung auf, durch welche eine weitere Zubewegung des ersten Elements auf das zweite Element über die erste Stoppstellung hinaus gesperrt ist. Die erste Stoppstellung definiert eine Grenzstellung des ersten Elements zum zweiten Element; in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung ist über die elastische Einrichtung keine weitere Kraft einbringbar, wenn die erste Stoppstellung erreicht ist. Es liegt dann ein Direktkontakt zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element vor.

Es ist ferner günstig, wenn die Stoppeinrichtung eine zweite Stoppstellung aufweist, durch welche eine weitere Wegbewegung des ersten Elements von dem zweiten Element über die zweite Stoppstellung hinaus gesperrt ist. Die zweite Stoppstellung definiert eine Ausgangsstellung des ersten Elements zu dem zweiten Element. Durch die zweite Stoppstellung ist beispielsweise das erste Element verliersicher an dem zweiten Element gehalten. Ferner wird eine definierte Ausgangssituation insbesondere über eine Vorspannung der elastischen Einrichtung eingestellt. Die Stoppeinrichtung lässt sich auf einfache Weise durch Sperrflächen bilden, welche an dem ersten Element und dem zweiten Element angeordnet sind. Wenn Sperrflächen, die zueinander korrespondieren, sich kontaktieren, dann ist eine Stoppstellung erreicht.

Günstigerweise ist eine Führungseinrichtung vorgesehen, durch welche das erste Element und das zweite Element relativ zueinander mit einem Verschiebungsweg in einer Verschiebungsrichtung verschieblich geführt sind und dabei insbesondere aneinander verschieblich. Beispielsweise ist das zweite Element verschieblich an dem ersten Element gehalten oder umgekehrt. Die Verschiebungsrichtung umfasst dabei insbesondere eine erste Richtung und eine zweite Richtung, welche eine Gegenrichtung zu der ersten Richtung ist. Durch die Führungseinrichtung lässt sich eine Führung erreichen, die verkantungsfrei ist und geringes Spiel aufweist.

Insbesondere ist die Verschiebungsrichtung quer und vorzugsweise senkrecht zu einer Anlagefläche des Anlagebereichs des ersten Elements orientiert. Dadurch lassen sich Querkräfte minimieren.

Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Führungseinrichtung mindestens ein Eintauchelement auf, welches entweder an dem ersten Element oder dem zweiten Element angeordnet ist, und weist eine zugeordnete Eintauchaufnahme auf, welche an dem anderen Element angeordnet ist. Dadurch lässt sich eine Führung des einen Elements an dem anderen Element erreichen. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass an dem einen Element nur mindestens ein Eintauchelement angeordnet ist und an dem anderen Element nur zugeordnete Eintauchaufnahmen angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass an einem Element sowohl mindestens eine Eintauchaufnahme als auch min- destens ein Eintauchelement angeordnet ist. Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform ist das mindestens eine Eintauchelement ein Stift.

Es ist günstig, wenn das mindestens eine Eintauchelement in einem zentralen Bereich des ersten Elements oder des zweiten Elements angeordnet ist. Dadurch lässt sich eine "zentrierte" Führung des ersten Elements an dem zweiten Element bzw. des zweiten Elements an dem ersten Element auf einfache Weise realisieren.

Es ist dann insbesondere günstig, wenn das mindestens eine Eintauchelement sich in einer Längsachse parallel zur Verschiebungsrichtung erstreckt.

Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform ist das mindestens eine Eintauchelement in der zugeordneten Eintauchaufnahme gleitend geführt. Da- durch lässt sich eine Führungseinrichtung mit einfachen Mitteln realisieren.

Es ist günstig, wenn mindestens eine Eintauchaufnahme an einer Erhebung angeordnet ist. Über die Erhebung lässt sich eine Sperrfläche für eine Stoppeinrichtung bereitstellen.

Es ist dann vorteilhaft, wenn die Erhebung eine Stirnseite aufweist, welche eine Sperrfläche bereitstellt, durch die die relative Beweglichkeit von erstem Element und zweitem Element begrenzbar ist.

Es ist ferner günstig, wenn entweder das erste Element oder das zweite Element topfförmig ausgebildet ist mit einem Innenraum und das andere Element in dem Innenraum geführt ist. Dadurch lässt sich eine Führungseinrichtung realisieren, wobei das eine Element an dem anderen Element über einen großen Flächenbereich führbar ist, um so eine hohe Verkantungssicherheit zu erreichen. Ferner lässt sich die elastische Einrichtung in dem Innenraum anordnen und dadurch vor äußeren Einflüssen schützen. Das eine Element kann dann das andere Element mindestens teilweise umgreifen. Günstig ist es dabei, wenn das topfförmige Element einen Randbereich aufweist, welcher den Innenraum überlappt und an welchem eine Sperrfläche zur Begrenzung der Beweglichkeit relativ zu dem anderen Element angeordnet ist. Durch die Überlappung an dem Randbereich lässt sich für einen Teilbereich des anderen Elements, welcher in dem Innenraum geführt ist, erreichen, dass dieser Teilbereich nicht aus dem Innenraum austauchen kann. Dadurch lassen sich die beiden Elemente verliersicher aneinander halten und es lässt sich eine Ausgangsstellung definieren. Der Randbereich kann ferner als Zeiger für eine Anzeigeeinrichtung verwendet werden.

Vorteilhafterweise ist die elastische Einrichtung durch eine Federeinrichtung gebildet, welche ein oder mehrere elastische Elemente oder Medien aufweist. Die elastische Einrichtung ist vorzugsweise in einem Innenraum eines topf- förmigen Elements (entweder des ersten Elements oder des zweiten Elements) angeordnet. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die elastische Einrichtung bzw. Federeinrichtung durch eine oder mehrere mechanische Federn gebildet wird oder beispielsweise durch ein oder mehrere elastische Kissen gebildet wird. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die elastische Einrichtung bzw. Federeinrichtung durch eine Gasfeder aus einem komprimierbaren Medium gebildet wird. Ferner ist es grundsätzlich möglich, dass die elastische Einrichtung eine hydraulische Einrichtung oder pneumatische Einrichtung ist.

Bei einem konstruktiv einfachen Ausführungsbeispiel weist die Federeinrich- tung eine oder mehrere mechanische Federn auf. Die Feder bzw. das Federpaket ist dann zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element angeordnet und stützt sich jeweils an diesen ab.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Federeinrichtung eine oder meh- rere Tellerfedern aufweist. Tellerfedern weisen eine geringe Bauhöhe auf. Dadurch lässt sich die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung mit geringer Bauhöhe realisieren. Ferner lässt sich eine Kennlinie einer Tellerfeder bzw. eines Tellerfederpakets durch entsprechende Ausbildung und/oder Anordnung der oder der Federn gezielt einstellen. Dadurch lassen sich die Kraftsensoreigenschaften gezielt einstellen.

Konstruktiv günstig ist es, wenn die Federeinrichtung an einer der Anlagefläche des ersten Elements gegenüberliegenden Seite des ersten Elements und einer dieser Seite zugewandten Seite des zweiten Elements abgestützt ist. Dadurch lässt sich eine kraftabhängige Verschieblichkeit des ersten Elements zu dem zweiten Element auf einfache Weise realisieren.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, welche mindestens einen Zeiger und eine Skala aufweist, wobei die relative Position des mindestens einen Zeigers zu der Skala durch die relative Position des ersten Elements zu dem zweiten Element vorgegeben ist. Ein Be- diener kann dann auf einfache Weise über die Stellung des Zeigers an der Skala die wirkende Kraft qualitativ und/oder quantitativ ablesen.

Insbesondere ist der mindestens eine Zeiger an dem ersten Element oder an dem zweiten Element angeordnet und die Skala ist an dem anderen Element angeordnet. Dadurch lässt sich auf einfache Weise aus der relativen Position des ersten Elements zu dem zweiten Element die auf ein Werkstück ausgeübte Kraft ablesen.

Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Skala mindestens einen ersten Be- reich auf, welcher Kräfte unterhalb einer Kraftschwelle charakterisiert, und einen zweiten Bereich, welcher Kräfte oberhalb der Kraftschwelle charakterisiert. Ein Bediener kann dadurch auf einfache Weise ablesen, ob die wirkende Druckkraft unterhalb der Kraftschwelle liegt oder oberhalb. Beispielsweise kann ein Bediener dadurch auf einfache Weise einstellen, dass eine erforder- liehe Mindestdruckkraft auf ein Werkstück wirkt, um dieses sicher einspannen zu können. Beispielsweise liegt die Kraftschwelle in einem Bereich zwischen 3000 N und 5000 N. Die Kraftschwelle ist grundsätzlich abhängig von der Größe des Spannwerkzeugs. Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn diese Kraftschwelle überschritten ist, ein sicheres Einspannen möglich ist. Beispielsweise liegt die Kraftschwelle zwischen 20 % und 50 % eines durch Handkraft erzielbaren Höchstspan nwerts.

Grundsätzlich kann die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung fest oder lösbar an dem Haltekopf angeordnet sein. Bei einem Ausführungsbeispiel weist das zweite Element einen Haltekopf-Aufnahmeraum auf. Es ist ein Sperrelement zur Fixierung des Haltekopfs in dem Haltekopf-Aufnahmeraum vorgesehen, welches in einem Sperrelement-Aufnahmeraum angeordnet ist und welches von dem Haltekopf durchtaucht werden muss. Das mindestens eine Sperrelement und der Sperrelement-Aufnahmeraum sind so ausgebildet, dass der Kraftaufwand zum Durchtauchen des mindestens einen Sperrelements in einer Einführrichtung des Haltekopfs in den Haltekopf-Aufnahmeraum kleiner ist als der Kraftaufwand zum Durchtauchen in einer Ausführrichtung des Haltekopfs aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum. Dadurch lässt sich die Werk- stück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung auf einfache Weise an dem Haltekopf fixieren, wobei ein größerer Kraftaufwand zum Lösen notwendig ist. Eine entsprechende Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung ist in der WO 2007/096065 Al beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.

Insbesondere ist das Sperrelement ein Sprengring.

Erfindungsgemäß lässt sich ein Spannwerkzeug realisieren, welches verbesserte Einsatzmöglichkeiten aufweist. Durch die an dem Spannwerkzeug angeordnete Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung lässt sich die auf ein Werkstück ausgeübte Druckkraft auf einfache Weise ermitteln. Beispielsweise weist das Spannwerkzeug mindestens eine Spindel auf, welche mit dem Haltekopf versehen ist. Über die Spindel lässt sich beispielsweise manuell eine Kraft auf ein Werkstück ausüben. Über die erfindungsgemäße Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung lässt sich die wirkende Kraft gezielt einstellen. Es ist dabei grundsätzlich eine quantitative Einstellung möglich oder zumindest eine qualitative Einstellung derart, dass beispielsweise eine Kraftschwelle überschritten wird.

Beispielsweise ist der Haltekopf als Kugelkopf ausgebildet. Dadurch ist es beispielsweise erreichbar, dass die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung abnehmbar ausbildbar ist.

Bei einer Ausführungsform ist das Spannwerkzeug als Zwinge und beispiels- weise als Schraubzwinge ausgebildet. Es ist beispielsweise auch möglich, dass das Spannwerkzeug eine Klemme ist oder dergleichen.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen :

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spannwerkzeugs;

Figur 2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkstück- Druckbeaufschlagungsvorrichtung; und

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Kennlinie einer elasti- sehen Einrichtung der Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung gemäß Figur 2. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannwerkzeugs, welches in Figur 1 gezeigt und dort als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, ist eine Zwinge und insbesondere eine Schraubzwinge. Die Schraubzwinge 10 ist ein Hand- Werkzeug und umfasst eine Schiene (Gleitschiene) 12, an welcher ein Festbügel 14 angeordnet ist. Der Festbügel 14 kann dabei einstückig an der Schiene 12 gebildet sein oder es kann sich um ein von der Schiene 12 getrenntes Teil handeln, welches an dieser nachträglich fixiert ist. Die Gleitschiene 12 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt.

Der Festbügel 14 weist einen Anlagebereich 16 für ein Werkstück auf. Dieser Anlagebereich 16 umfasst eine im Wesentlichen ebene Anlagefläche 18.

An der Schiene 12 ist ein Gleitbügel 20 verschieblich geführt. Der Gleitbügel 20 hat eine Ausnehmung 22, die an einem Halteelement 24 gebildet ist. Über das Halteelement 24 ist der Gleitbügel 20 auf der Schiene 12 aufgesetzt. Die Schiene 12 ist durch die Ausnehmung 22 durchgetaucht. Dadurch ist der Gleitbügel 20 an der Schiene 12 geführt.

Das Halteelement 24 kann sich an der Schiene 12 verkanten, um eine Druckkraft auf ein Werkstück ausüben zu können.

Der Festbügel 14 und der Gleitbügel 20 sind mindestens näherungsweise parallel zueinander ausgerichtet.

Der Gleitbügel 20 hat an einem dem Halteelement 24 gegenüberliegenden Ende ein Gewindeelement 26 mit einem Innengewinde 28. In dem Innengewinde 28 ist eine Schraubspindel 30 geführt. An der Schraubspindel 30 sitzt ein Griffelement 32.

Die Schraubspindel 30 weist an einem dem Griffelement 32 gegenüberliegenden Ende einen Haltekopf 34 (siehe auch Figur 2) auf. Der Haltekopf 34 ist insbesondere als Kugelkopf 36 ausgebildet. Die Schraubspindel erstreckt sich längs einer Längsachse 38, welche koaxial zu einer Drehachse der Schraubspindel 30 ist. Ein Mittelpunkt 40 des Kugelkopfs 36 liegt auf der Längsachse 38.

Der Kugelkopf 36 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen ebene Stirnseite 42 auf, so dass er in diesem Bereich kugel- abschnittsförmig ist.

Der Durchmesser des Kugelkopfs 36 ist kleiner als der Durchmesser der Schraubspindel 30 (jeweils bezogen auf eine Richtung senkrecht zur Achse 38). An einem Übergang 44 von dem Kugelkopf 36 zu der restlichen Schraubspindel 30 erweitert sich der Durchmesser (in einer Richtung weg von dem Kugelkopf 36 zu dem Griffelement 32 hin).

An dem Haltekopf 34 ist eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 angeordnet. Diese kann dabei fest an der Schraubspindel 30 angeordnet sein oder sie kann abnehmbar und insbesondere manuell abnehmbar an dem Haltekopf 34 angeordnet sein.

Die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 weist einen Anlagebereich 48 an ein Werkstück auf. Dieser Anlagebereich 48 hat eine Anlagefläche 50, mit welcher ein Werkstück direkt kontaktierbar ist und über die auf ein Werkstück ein Druck ausübbar ist. Dadurch ist das Werkstück (oder sind mehrere Werkstücke) zwischen dem Festbügel 14 und dem Gleitbügel 20 einspannbar. Die Anlagefläche 50 ist vorzugsweise im Wesentlichen eben. Sie ist auf die Anlagefläche 18 des Festbügels 14 ausgerichtet. Die Längsachse 38 durchstößt die Anlagefläche 50 in einem zentralen Bereich und trifft auf die Anlagefläche 18 des Festbügels 14. Über die Schraubspindel 30 lässt sich die Druckkraft auf ein Werkstück ausüben, welches mit einer Seite an dem Anlagebereich 16 des Festbügels 14 anliegt.

Die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 umfasst ein erstes Element 52 und ein zweites Element 54. Das erste Element 52 ist relativ zu dem zweiten Element 54 beweglich und insbesondere in einer Verschiebungsrichtung 56 verschieblich. Die Verschiebungsrichtung 56 ist parallel zu der Längsachse 38 orientiert. Die Anlagefläche 50 ist quer und insbesondere senkrecht zu der Verschiebungsrichtung 56.

Die Verschiebungsrichtung 56 umfasst eine erste Richtung, welche von dem Haltekopf 34 weg gerichtet ist, und eine zweite Richtung, welche die Gegenrichtung zu der ersten Richtung ist.

An dem ersten Element 52 ist der Anlagebereich 48 mit der Anlagefläche 50 gebildet. Über das zweite Element 54 ist die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 an dem Haltekopf 34 fixiert.

Das erste Element 52 ist topfförmig ausgebildet mit einem Bodenbereich 58. Der Bodenbereich 58 weist eine Außenseite 60 und eine Innenseite 62 auf. An der Außenseite 60 ist die Anlagefläche 50 gebildet. Der Bodenbereich 58 ist über eine Stirnplatte gebildet, welche beispielsweise kreisscheibenförmig ist.

An dem Bodenbereich 58 sitzt eine zylindrische Wand 64. Diese ist konzentrisch zu der Längsrichtung 38. Sie ragt über den Bodenbereich 58 in Richtung des Haltekopfs 34 hinaus und umgibt einen hohlzylindrischen Innenraum 66.

Bei einer Ausführungsform sitzt die Wand 64 bündig an dem Bodenbereich 58 (Figur 2). Es ist auch möglich, dass die Wand 64 gegenüber einem Außenrand des Bodenbereichs 58 zurückgesetzt ist, so dass ein ringförmiger Bereich des Bodenbereichs 58 über die Wand 64 hinausragt (wie in Figur 1 angedeutet). Die Wand 64 hat an einem dem Bodenbereich 58 abgewandten Ende einen Randbereich 68, welcher über den hohlzylindrischen Innenraum 66 ragt und diesen dabei überlappt. Die Wand 64 ist beispielsweise im Bereich des Rand- bereichs 68 abgeschrägt. Ein Innendurchmesser des topfförmigen Elements 52 ist an dem Randbereich 68 kleiner als in dem Innenraum 66 außerhalb des Randbereichs 68.

Über den Randbereich 68 ist eine Sperrfläche 70 bereitgestellt, welche bei- spielsweise ringförmig ist oder die Form eines Kegelabschnitts hat. Durch diese Sperrfläche 70 wird, wie unten noch näher erläutert wird, ein Verschiebungsweg V des ersten Elements 52 relativ zu dem zweiten Element 54 begrenzt.

Die Innenseite 62 des Bodenbereichs 58 bildet mindestens in einem Teilbereich ebenfalls eine Sperrfläche 72 zur Begrenzung des Verschiebungswegs V des ersten Elements 52 relativ zu dem zweiten Element 54.

In einem zentralen Bereich des ersten Elements 52 ist über die Innenseite 62 in Richtung des Haltekopfs 34 hinausragend ein Eintauchelement 74 angeordnet. Dieses ist insbesondere als Stift 76 ausgebildet. Es ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet und hat eine Erstreckungsrichtung in der Längsachse 38. Beispielsweise ist das Eintauchelement 74 konzentrisch zu der Längsachse 38 angeordnet und rotationssymmetrisch zu dieser ausgebildet.

Das zweite Element 54 ist insbesondere symmetrisch zu der Längsachse 38 ausgebildet. Es weist einen Haltekopf-Aufnahmeraum 78 auf, über welchen es an dem Haltekopf 34 fixiert ist.

Wie oben erwähnt, kann dabei die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 abnehmbar ausgebildet sein. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel wird unten noch näher erläutert. Es ist dabei aber auch grundsätzlich möglich, dass das zweite Element 54 fest (nicht lösbar) mit dem Haltekopf 34 verbunden ist.

Das zweite Element 54 hat eine Erhebung 80, welche beispielsweise durch einen Flansch 82 gebildet ist. Der Flansch 82 ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet. Er ragt über eine Ringfläche 84 des zweiten Elements 54 in Richtung des Bodenbereichs 58 des ersten Elements 52 hinaus, wobei die Ringfläche 84 in dem Innenraum 66 unterhalb des Randbereichs 68 positioniert ist und der Innenseite 62 des Bodenbereichs 58 des ersten Elements 52 zugewandt ist.

Die Erhebung 80 ist insbesondere koaxial zu der Längsachse 38 angeordnet.

Die Erhebung 80 weist eine zentrale Eintauchaufnahme 86 auf. Die Eintauchaufnahme 86 ist beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildet. In sie ist mindestens in einem Teilbereich das Eintauchelement 74 eingetaucht und in der Eintauchaufnahme 86 gleitend geführt. Dadurch ist mindestens ein Teil einer Führungseinrichtung 88 für die Verschiebungsführung des ersten Elements 52 an dem zweiten Element 54 in der Verschiebungsrichtung 56 gebildet.

Die Erhebung 80 weist eine Stirnseite 90 auf. Die Stirnseite 90 ist der Innenseite 62 zugewandt und bildet eine Sperrfläche 92. Wenn die Sperrfläche 92 an der Sperrfläche 72 des ersten Elements 52 anliegt, dann ist eine weitere Zubewegung des ersten Elements 52 auf das zweite Element 54 in Richtung des Griffelements 32 blockiert und dadurch der Verschiebungsweg V in einer Richtung begrenzt. Der Kontakt der Sperrfläche 92 mit der Sperrfläche 72 definiert eine erste Stoppstellung Si (siehe auch Figur 3). Über die erste Stoppstellung Si hinaus kann das erste Element 52 nicht weiter auf das zweite EIe- ment 54 zu bewegt werden. Die Ringfläche 84 des zweiten Elements 54 ist an einem Bereich 94 des zweiten Elements 54 gebildet. Dieser Bereich 94 ist beispielsweise scheibenförmig ausgebildet mit einer Außenseite 96. Über diese Außenseite 96 kann das zweite Element 54 an der Wand 64 des ersten Elements 52 gleitverschieblich geführt sein. Die Gleitführung der Außenseite 96 an dem ersten Element 52 ist dann ebenfalls ein Teil der Führungseinrichtung 88.

Der maximale Durchmesser des Bereichs 54 an der Stirnseite 96 ist größer als der Innendurchmesser des ersten Elements 52 an dem Randbereich 68. Da- durch kann sich das zweite Element 54 mit seinem Bereich 94 nicht weiter aus dem Innenraum 66 des ersten Elements 52 hinausbewegen; durch das Anliegen einer an dem Bereich 94 gebildeten Sperrfläche 98 an der Sperrfläche 70 des Randbereichs 68 ist eine zweite Stoppstellung S₂ gebildet, die ein Wegbewegen des ersten Elements 52 von dem zweiten Element 54 in einer Rich- tung von dem Griffelement 32 verhindert. Dadurch ist das erste Element 52 verliersicher an dem zweiten Element 54 gehalten.

Die korrespondierenden Sperrflächen 72, 92 und 70, 98 definieren eine Stoppeinrichtung 99, welche den Verschiebungsweg des ersten Elements 52 zu dem zweiten Element 54 zwischen den Stoppstellungen Si und S₂ festlegt.

Außerhalb des Innenraums 66 ist an dem zweiten Element 54 eine Anzeigeeinrichtung 100 angeordnet. An dieser Anzeigeeinrichtung 100 ist die relative Position des ersten Elements 52 zu dem zweiten Element 54 qualitativ und/oder quantitativ ablesbar und damit auch die auf ein Werkstück wirkende Kraft ablesbar, wie untenstehend noch näher erläutert wird.

Die Anzeigeeinrichtung 100 weist eine Skala 102 auf. Diese umfasst einen ersten Bereich 104a und einen zweiten Bereich 104b. Der erste Bereich 104a ist weiter entfernt von der Anlagefläche 50 als der zweite Bereich 104b. Der erste Bereich 104a und der zweite Bereich 104b sind beispielsweise durch Ringelemente unterschiedlicher Farben (wie Grün oder Rot) gebildet. Die Anzeigeeinrichtung 100 weist ferner einen Zeiger 106 auf. Die relative Position des Zeigers 106 an der Skala 102 zeigt die wirkende Kraft an. Der Zeiger 106 ist beispielsweise mittels des Randbereichs 68 des ersten Elements 52 gebildet. Der Außendurchmesser der Skala 102 ist dann kleiner als der Innendurchmesser des ersten Elements 52 an dem Randbereich 68, so dass die Skala 102 durch den Randbereich 68 durchtauchen kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Bereiche 104a und 104b unter- schiedliche Farben auf und die Stellung des Zeigers 106 zeigt an, ob die wirkende Kraft oberhalb einer Mindestkraftschwelle liegt (der Zeiger 106 liegt dann in dem ersten Bereich 104a) oder ob die Kraft kritisch ist, d. h. zu klein ist (der Zeiger 106 liegt dann in dem zweiten Bereich 104b).

In dem Innenraum 66 ist zwischen der Innenseite 62 des Bodenbereichs 58 und der Ringfläche 84 des zweiten Elements 54 eine elastische Einrichtung 108 angeordnet. Die elastische Einrichtung bildet einen Kraftpuffer. Über sie ist das erste Element 52 an dem zweiten Element 54 abgestützt. Die elastische Einrichtung 108 ist so ausgestaltet, dass, wenn über die Werkstück- Druck- beaufschlagungsvorrichtung 46 keine Kraft auf ein Werkstück ausgeübt wird, das erste Element 52 zu dem zweiten Element 54 in der zweiten Stoppstellung S₂ ist. In der Stoppstellung S₂ kann das zweite Element 54 direkt das erste Element 52 ohne Vermittlung der elastischen Einrichtung 108 kraftbeaufschlagen.

Durch Komprimieren der elastischen Einrichtung 108 kann das erste Element 52 auf das zweite Element 54 zu bewegt werden, wobei die Verschiebungsbewegung durch die Führungseinrichtung 88 linear geführt ist. Die Zubewegung ist maximal bis zu der ersten Stoppstellung Si möglich.

Die elastische Einrichtung 108 ist durch eine Federeinrichtung gebildet. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die Federeinrichtung eine Gasfeder ist. Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Federeinrichtung mechanische Federn 110. Diese mechanischen Federn 110 sind dabei insbesondere Tellerfedern 112. Es können grundsätzlich eine oder mehrere Teller- federn vorgesehen werden. Tellerfedern haben den Vorteil, dass bei geringer Bauhöhe eine definierte Einstellung einer Kennlinie möglich ist. Die Federeinrichtung ist in ihrer Ausgangsstellung, der zweiten Stoppstellung S₂, vorgespannt.

In Figur 3 ist schematisch ein möglicher Kennlinienverlauf im Kraft- Weg (Aus- Ienkung)-Diagramm gezeigt, wobei dieser Kennlinienverlauf durch die elastische Einrichtung 108 vorgegeben wird (bis zur zweiten Stoppstellung S₂).

Die Auslenkung s bezieht sich auf einen entspannten Ruhezustand (s = 0). Wenn das erste Element 52 zu dem zweiten Element 54 in der zweiten Stoppstellung S₂ ist, dann ist die elastische Einrichtung 108 vorgespannt und es liegt eine Auslenkung So vor. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel liegt So bei ca. 0,5 mm.

Wenn eine Druckkraft ausgeübt wird, dann werden die Tellerfedern 112 komprimiert und das erste Element 52 verschiebt sich auf das zweite Element 54 zu. Die relative Verschiebungsposition ist abhängig von der auf ein Werkstück über die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 ausgeübten Druckkraft. Der Zeiger 106 verschiebt sich dabei in der gleichen Richtung. Wenn eine Kraftschwelle 114 erreicht ist, dann geht der Zeiger 106 von dem zweiten Bereich 104b in den ersten Bereich 104a und zeigt an, dass die wirkenden Kräfte eben die Kraftschwelle 114 überschritten haben.

Diese Kraftschwelle liegt beispielsweise im Bereich zwischen beispielsweise 3000 N und 4000 N. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel liegt diese Kraftschwelle bei 3500 N. Die Kraftschwelle 114 ist so gewählt, dass sie angibt, dass eine genügend große Druckkraft auf ein Werkstück ausgeübt wird, um dieses sicher zu halten. Dementsprechend ist auch ein Übergang von dem zweiten Bereich 104b in den ersten Bereich 104a ein Übergang von einem "roten" Bereich in einen "grünen" Bereich; das Überschreiten der Kraftschwelle 114 ist anzeigbar.

Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel liegt die Kraftschwelle bei einer Auslenkung Si von ca. 3,8 mm.

Das erste Element 52 kann auf das zweite Element 54 maximal so weit zu be- wegt werden, bis die erste Stoppstellung erreicht ist.

Das erfindungsgemäße Spannwerkzeug bzw. die erfindungsgemäße Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 funktioniert wie folgt:

Ein Werkstück wird zwischen dem Festbügel 14 und der an dem Gleitbügel 20 fixierten Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 eingespannt. Über Drehung der Schraubspindel 30 in dem Innengewinde 28 wird eine Druckkraft auf das Werkstück ausgeübt. Die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 wirkt dabei mit ihrer Anlagefläche 50 direkt auf das Werkstück.

Durch die Druckbeaufschlagung werden die Tellerfedern 112 komprimiert und das erste Element 52 bewegt sich ausgehend von der zweiten Stoppstellung S₂ auf das zweite Element 54 zu. Die relative Position charakterisiert die auf das Werkstück wirkende Kraft. Durch die Stellung des Zeigers 106 an der Skala 102 ist die Kraft zumindest qualitativ ablesbar.

Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass bei entsprechender Ausgestaltung der Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung und der Anzeigeeinrichtung auch die wirkende Kraft quantitativ ablesbar sein kann.

Bei Erhöhung der Druckkraft wandert der Zeiger 106 von dem zweiten Bereich 104b in den ersten Bereich 104a, wenn die Kraftschwelle 114 überschritten wird. Der Übergang von dem zweiten Bereich 104b in den ersten Bereich 104a zeigt dem Bediener an, dass jetzt eine ausreichende Druckkraft für ein sicheres Halten des Werkstücks an der Schraubzwinge 10 überschritten ist.

Die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 beinhaltet eine Kraftmesseinrichtung, durch welche die wirkende Druckkraft gemessen wird, wobei diese wirkende Kraft zumindest qualitativ durch die Anzeigeeinrichtung 100 einem Bediener anzeigbar ist.

Wie oben erwähnt kann die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 in der Schraubspindel 30 fest oder lösbar angeordnet sein. Eine Werkstück- Druckbeaufschlagungsvorrichtung für ein Spannwerkzeug, welche lösbar ist, ist in der WO 2007/096065 Al beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.

Diese Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung umfasst ein Sperrelement 122, welches insbesondere als offener Ring ausgebildet ist. Dieses Sperrelement 122 ist in einem Sperrelement-Aufnahmeraum 124 angeordnet. Damit der Haltekopf 34 in dem Haltekopf-Aufnahmeraum 78 aufgenommen werden kann, muss er das Sperrelement 122 durchtauchen. Der Sperrelement-Aufnahmeraum 124 ist dabei so ausgebildet, dass der Kraftaufwand zum Durchtauchen des Sperrelements 122 in einer Einführrichtung des Haltekopfs in den Haltekopf-Aufnahmeraum 78 kleiner ist als der Kraftaufwand zum Durchtauchen in einer Ausführrichtung des Haltekopfs 34 aus dem Haltekopf- Aufnahmeraum 78. Bezüglich weiterer Details wird auf die WO 2007/096065 Al verwiesen.

Claims

Patentansprüche

1. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung für ein Spannwerkzeug, welche an einem Haltekopf (34) des Spannwerkzeugs fixiert ist oder fixierbar ist, umfassend ein erstes Element (52) mit einem Anlagebereich (48) für ein Werkstück, ein zweites Element (54), welches an dem Haltekopf (34) des Spannwerkzeugs (10) fixiert ist oder fixierbar ist, wobei das erste Element (52) relativ zu dem zweiten Element (54) verschieblich ist, und eine elastische Einrichtung (108), über welche sich das erste Element (52) an dem zweiten Element (54) abstützt, wobei die auf ein Werkstück ausgeübte Kraft durch die relative Position des ersten Elements (52) zum zweiten Element (54) charakterisiert ist.

2. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stoppeinrichtung (99), durch welche ein Verschiebungsweg (V) des ersten Elements (52) relativ zu dem zweiten Element (54) begrenzt ist.

3. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (99) eine erste Stoppstellung (Si) aufweist, durch welche eine weitere Zubewegung des ersten Elements (52) auf das zweite Element (54) über die erste Stoppstellung (Si) hinaus gesperrt ist.

4. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (99) eine zweite Stoppstellung (S₂) aufweist, durch welche eine weitere Wegbewegung des ersten Elements (52) von dem zweiten Element (54) über die zweite Stoppstellung (S₂) hinaus gesperrt ist.

5. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppeinrichtung (99) durch Sperrflächen (70, 72, 92, 98) gebildet ist, welche an dem ersten Element (52) und dem zweiten Element (54) angeordnet sind.

6. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (88), durch welche das erste Element (52) und das zweite Element (54) relativ zueinander mit einem Verschiebungsweg (V) in einer Verschiebungsrichtung (56) verschieblich geführt sind.

7. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungsrichtung (56) quer zu einer Anlagefläche (50) des Anlagebereichs (48) des ersten Elements (52) orientiert ist.

8. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (88) mindestens ein Eintauchelement (74) aufweist, welches entweder an dem ersten Element (52) oder dem zweiten Element (54) angeordnet ist und eine zugeordnete Eintauchaufnahme (86) aufweist, welche an dem anderen Element (54; 52) angeordnet ist.

9. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Eintauchelement (74) ein Stift (76) ist.

10. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Eintauchelement (74) in einem zentralen Bereich des ersten Elements (52) oder des zweiten Elements (54) angeordnet ist.

11. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Eintauchelement (74) sich in einer Längsachse parallel zur Verschiebungsrichtung (56) erstreckt.

12. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Eintauchelement (74) in der zugeordneten Eintauchaufnahme (86) gleitend geführt ist.

13. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Eintauchaufnahme (86) an einer Erhebung (80) angeordnet ist.

14. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (80) eine Stirnseite (90) aufweist, welche eine Sperrfläche (92) bereitstellt, durch die die relative Beweglichkeit von erstem Element (52) und zweitem Element (54) begrenzbar ist.

15. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das erste Element (52) oder das zweite Element (54) topfförmig ausgebildet ist mit einem Innenraum (66) und das andere Element (54; 52) in dem Innenraum (66) geführt ist.

16. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Element (52) einen Randbereich (68) aufweist, welcher den Innenraum (66) überlappt und an welchem eine Sperrfläche (72) zur Begrenzung der Beweglichkeit relativ zu dem anderen Element (54) angeordnet ist.

17. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Einrichtung (108) durch eine Federeinrichtung gebildet ist.

18. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung eine oder mehrere mechanische Federn (110) aufweist.

19. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung eine oder mehrere Tellerfedern (112) aufweist.

20. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (108) an einer der Anlagefläche (50) des ersten Elements (52) gegenüberliegenden Seite (62) und einer dieser Seite (62) zugewandten Seite (84) des zweiten Elements (54) abgestützt ist.

21. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (100), welche mindestens einen Zeiger (106) und eine Skala (102) aufweist, wobei die relative Position des mindestens einen Zeigers (106) an der Skala (102) durch die relative Position des ersten Elements (52) zu dem zweiten Element (54) vorgegeben ist.

22. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zeiger (106) an dem ersten Element (52) oder dem zweiten Element (54) angeordnet ist und die Skala an dem anderen Element (54; 52) angeordnet ist.

23. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Skala (102) mindestens einen ersten Bereich (104a) aufweist, welcher Kräfte unterhalb einer Kraftschwelle (114) charakterisiert, und einen zweiten Bereich (104b) aufweist, welcher Kräfte oberhalb der Kraftschwelle (114) charakterisiert.

24. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (54) einen Haltekopf-Aufnahmeraum (78) für den Haltekopf (34) des Spannwerkzeugs und mindestens ein Sperrelement (122) zur Fixierung des Haltekopfs (34) in dem Haltekopf-Aufnahmeraum (78) aufweist, wobei das Sperrelement (122) in einem Sperrelement-Aufnahmeraum (124) angeordnet ist und von dem Haltekopf (34) durchtaucht werden muss, wobei das mindestens eine Sperrelement (122) und der Sperrelement-Aufnahmeraum (124) so ausgebildet sind, dass der Kraftaufwand zum Durchtauchen des mindestens einen Sperrelements (122) in einer Einführrichtung des Haltekopfs (34) in den Haltekopf-Aufnahmeraum (78) kleiner ist als der Kraftaufwand zum Durchtauchen in einer Ausführrichtung des Haltekopfs (34) aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum (78).

25. Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sperrelement (122) als Sprengring ausgebildet ist.

26. Spannwerkzeug, welches mit einer Werkzeug-Druckbeaufschlagungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche versehen ist.

27. Spannwerkzeug nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch mindestens eine Spindel (30), welche mit dem Haltekopf (34) versehen ist.

28. Spannwerkzeug nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf (34) als Kugelkopf (36) ausgebildet ist.

29. Spannwerkzeug nach einem der Ansprüche 26 bis 28, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Zwinge.

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