WO2009150002A1 - Spannvorrichtung mit hebelmechanismus - Google Patents

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WO2009150002A1
WO2009150002A1 PCT/EP2009/055620 EP2009055620W WO2009150002A1 WO 2009150002 A1 WO2009150002 A1 WO 2009150002A1 EP 2009055620 W EP2009055620 W EP 2009055620W WO 2009150002 A1 WO2009150002 A1 WO 2009150002A1
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WO
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Prior art keywords
drive
lever
joint
clamping device
coupling
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/055620
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Steffen
Original Assignee
Schaeffler Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00Clamps
    • B25B5/06Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/12Arrangements for positively actuating jaws using toggle links
    • B25B5/122Arrangements for positively actuating jaws using toggle links with fluid drive

Definitions

  • the invention relates to a tensioning device with at least one lever mechanism, with at least two tensioning members, with at least one drive for the lever mechanism and with an articulated connection between the drive and the lever mechanism, wherein the lever mechanism is formed by two two-armed levers and two coupling members.
  • a prior art chucking device is described in DE2443962A1.
  • This clamping device is formed with clamping elements symmetrically zuspann.
  • "Zuspannsymmetrisch" means that each of the usually on the workpiece opposite tendons should travel in the direction of the workpiece to be clamped the same way until it abuts the workpiece.
  • clamping forces are applied synchronously under ideal conditions.
  • the workpiece to be clamped must be aligned in the clamping device so that the distance between the one tendon to the clamping point on the workpiece is the same size as the distance of the other tendon to the clamping point on the workpiece. This ensures that each of the tendons travels the same tightening path as the other jaw.
  • the workpieces are rarely so ideally positioned in the jig, so that the paths of the jaws to the clamping point on the workpiece are different lengths.
  • FIG. 1 shows a further example of such a clamping device of the standard of the technique.
  • the tensioning device 10 is provided with a driven lever mechanism with two two-armed levers 3 and with two, each articulated with one of the levers 3, struts 7.
  • the clamping device has a clamping member 24 in the form of a first clamping jaw 1 and this opposite a clamping member 24 in the form of a second clamping jaw 2. From each of these jaws 1 and 2 are each a two-armed lever 3 from.
  • the geometry of the lever 3 is at least as far as identical, that the opposing lever 3 to the respective tilting or pivoting axis 11 have the same leverage ratios.
  • Each lever 3 is in each case mounted on a stationary pivot bearing 4 about the vertical axis in the pivot axis 11 relative to a machine bed or the like not shown or similar tiltable or tiltable but otherwise stationary.
  • the machine bed is the stationary base for the pivot bearing 4 in this case.
  • each lever arm 9 is pivotally connected to a coupling member 26 in the form of a strut 7.
  • the joint 6 is at least pivotable about a pivot axis 11 parallel to the bending axis.
  • the respective lever arm 9 and the strut 7 are pivotable relative to each other and away from each other about a pivot axis 16 oriented perpendicular to the image plane.
  • the two struts 7 in turn are coupled by means of a joint 8 hinged together.
  • the bending axis 18 of the joint 8 is aligned parallel to the pivot axes 11 and 16.
  • the joint 8 is a hinged connection between the lever mechanism and the drive 27.
  • the drive 27 engages in the form of a line arantriebs 12, through which the joint 8 in the marked with the double arrow drive directions 21 and in this case along the axis of symmetry 13 slidably but guided by the guide 35 is fixed transversely to the drive directions on the machine bed or the like.
  • a workpiece 15 is inserted into the clamping device 10 so that the axis of symmetry 13 of the clamping device 10 and the axis of rotation 14 of the workpiece 15 are arranged with the oversized and not to scale shown offset V to each other.
  • the clamping jaw 2 will create first due to the offset V on the workpiece 15. Between the workpiece 15 and the clamping jaw 1 initially remains a distance A, which must be overcome.
  • the object of the invention is therefore to provide a clamping device with which the aforementioned drawbacks are avoided.
  • At least one but preferably both of the coupling members are connected on the one hand via the first joint with one of the levers and the other with a guide member.
  • Guide members are all means such as tension and / or compression struts or rods, chains, etc., which are suitable to direct lateral forces from the clamping device to stationary points on the machine bed or a machine table and thus the joints, the drive and the leadership of the drive to relieve.
  • the guide member preferably a strut, is articulated to the coupling member at a distance from the first joint.
  • the guide member preferably acts on the end of the coupling member, which of the first joint is removed.
  • the guide member is held at a distance from the coupling member to a second stationary pivot bearing and pivotable about a pivot axis of the pivot bearing.
  • both coupling members are each connected to a guide member, this is preferably the same for the other strut as well.
  • the struts are preferably connected at their end remote from the coupling member with the pivot bearing.
  • the pivot axis of the second pivot bearing is aligned parallel to the pivot axis of the first pivot bearing or parallel to the bending axes of the joints.
  • the advantage of such an arrangement is that the struts at least partially absorb the above-mentioned undesired thrust forces and transmit them to the machine bed via the pivot bearings.
  • the drive is relieved of lateral forces.
  • Stationary pivot bearings are in this case fixed storage.
  • Fixed bearings are in this sense any bearings with which the elements such as levers held relative to a bearing in all directions but are rotatable, pivoting and / or tiltable at the bearing.
  • the lever is mounted immovable and pivotable relative to the machine bed bearing point.
  • Tendons are all means such as jaws, tips or similar that are suitable to hold workpieces by the force applied in the clamping device clamping forces and / or positive locking and / or frictional locking device to the device.
  • Coupling links are all means such as tension and / or compression struts or rods, chains, etc., which couple the levers directly or indirectly to the drive and which are suitable in a lever system to pass from linear driving forces resulting tensile or compressive forces on levers.
  • the coupling member and the strut are articulated to each other by means of a second joint and that the drive engages the second joint.
  • a joint is in this sense any suitable movable connection between see two elements, such as between the levers and the coupling links or as between the coupling links and the struts.
  • the connection may be uniaxial, that is to say the elements are movable relative to one another about a bending axis of the joint or alternatively, as in the case of a ball joint, three-axis. In the latter case, the elements can move around the three mutually perpendicular buckling axes (spatial axes) to each other.
  • the drive has a linearly oriented push-pull rod. At one end of the rod the drive engages. The other end is coupled, for example, with one or more joints.
  • the rod is fixed transversely to the drive direction, i. preferably supported on the device as on a machine bed.
  • the coupling member and the strut are preferably hinged together by means of a second joint.
  • the drive is preferably coupled to the second joint,
  • the drive and the joint in the drive direction of the drive immovably to each other and transversely to the drive direction in two mutually opposite directions against each other slidably coupled together.
  • the rod and the second joint are transverse to the operating direction arranged mutually displaceable.
  • the two-armed levers are pivotally but preferably immovably mounted on the machine bed or elsewhere fixed.
  • At the one lever arm of each of the levers at least one clamping means is arranged.
  • At the end of the other lever arm engages the coupling means.
  • the respective lever and the coupling means are hinged together.
  • At the respective coupling means engages a strut, which is pivotally supported on the machine bed or elsewhere fixed.
  • the strut and the coupling means are connected to each other by means of a joint.
  • the drive is coupled to both coupling means in each case via the joint, which also engages the strut.
  • the drive and this respective joint are not firmly connected to each other, but it is between the joint and the drive a linear member in the form of, for example, a linear guide, a linear bearing or the like arranged.
  • the direction of action of the linear member is directed transversely to the linear drive direction of the drive, so that the coupling means and the drive in the actuating direction of the coupling means, ie along the push or pull axis of the coupling member are rigidly connected to each other and clamping and releasing forces or movements are transferable.
  • the drive and the coupling means are movable transversely to the drive direction against each other in two mutually opposite directions.
  • the process forces or the initially described thrust forces can not transversely load the drive and, in the case where the linearly driving member of the drive is guided transversely to the drive direction, does not stress the guide transversely as the hinge over which the forces are introduced by the strut, is decoupled by the movable bearing (linear member) transverse to the guide.
  • the lateral forces are absorbed by the strut and discharged via the pivot bearing in the machine bed.
  • the strut is mainly loaded on thrust but also on pressure.
  • the leadership can thus be clearly tend to be more cost-effective and built, especially since the production and assembly-related positional deviations of the guide transverse to the direction of motion no longer have any influence on the positioning of the workpiece.
  • the manufacturing, assembly and wear-related deviations can be corrected by, in which, as an embodiment of the invention provides that the distance between the second joint and the second pivot bearing is adjustably adjustable and correctable.
  • the distance between the second joint and the second pivot bearing is adjustably adjustable and correctable.
  • adjustment arrangements are formed between the levers and joints or clamping means with which the length of the lever arms can be corrected.
  • the position of the pivot bearing on the machine bed is adjustable.
  • the length of the coupling means may be adjustable, or as a preferred embodiment provides that the distance between the coupling means and the second pivot bearing is adjustable on the strut.
  • the drive is preferably a linear drive, which is actuated for example with pressure means, preferably with compressed air.
  • the drive system is at least a drive motor (for example, an electric motor) and a ball screw (linear converter).
  • FIG. 2 shows an embodiment of the invention.
  • the clamping device 20 has, as clamping members 24, the first clamping jaw 1 and the second clamping jaw 2, which are each connected to a lever 3.
  • the levers 3 are, as already described, formed from the lever arms 5 and 9, each with a pivot bearing 4 each pivotally mounted about a pivot axis 11 and the end of the lever arm 9 each provided with a hinge 6.
  • the tensioning device 20 furthermore has the linear drive 12 as the drive 27.
  • Each lever arm 9 is articulated by the hinge 6 with one end of a coupling member 26 in the form of a strut 17.
  • the other end of the respective strut 17 is in each case connected to a loose bearing 19 about a pivot axis 29 pivotally mounted second articulation 41.
  • the pivot axis 29 is parallel to the pivot axes 11 and 16 and aligned.
  • a drive member 25 is immovably coupled in the form of a transverse strut 22 at least in the drive directions 21.
  • the transverse strut 23 is at the same time support in the drive directions 21 for the joint 41.
  • the movable bearing 19 are each a strut 17 and a guide member 23 transversely to the drive directions 21 movable but supported at least in the drive directions 21 on the cross member 23.
  • the transverse strut 22 is displaceable in the drive directions 21 by means of the linear drive 12 and is guided stationary immovably transversely to the drive directions 21.
  • the guide member 23 in the form of a strut 28 is connected at one end relative to the coupling member 26 (in this case to the strut 17) about the pivot axis 29 pivotally connected to the movable bearing 19.
  • the other end of the strut 28 is fixed about the pivot axis 30 pivotally mounted on a pivot bearing 31.
  • the pivot bearing 31 is like the pivot bearing 4 a fixed bearing in the sense of the above definition and thus stationary on the machine table or the like.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention in the form of the tensioning device 40, whose essential structure corresponds to that of the tensioning device 20 according to FIG. 2 and has already been described above with the explanations regarding FIG.
  • the drive member 25 is formed by two transverse struts 32 and 36, which are rigidly connected to one another.
  • Each of the transverse struts 32 and 36 is connected via the floating bearing 29 with the coupling member 26 and the guide member 23 as in the previous example.
  • the coupling member 26 is the strut 17.
  • the guide member 23 is formed by a strut 33.
  • the transverse struts 32 and 36 are guided transversely on a linear guide 35 and longitudinally movable in the drive directions 21.
  • a part 38 of the linear guide 35 is stationary by means of at least one fixed bearing 37 on the machine, not shown. fixed firmly in place.
  • the other part 39 of the linear guide 35 is connected to the linear drive 12.
  • the guide members 23 in the clamping device 40 in its length adjustable strut 33.
  • the length of the strut 33 is described by the distance between the pivot axis 29 on the movable bearing 19 and the pivot axis 30 on the pivot bearing 31.
  • the length can be adjusted manually or mechanically controlled with an actuator 34, for example.
  • Drives 27 are all suitable means such as hydraulic or pneumatic drives, screw drives or motors.
  • the linear drive 12 is for example a piston actuated by compressed air.
  • the voltage applied to the pivot axis 29 force components of the driving force are passed to the respective strut 17. Because the strut 17 is articulated to the loose bearing 19 about the pivot axis 29 in an articulated manner, the joint 6 buckles at the pivot axis 16 by the amount resulting from the deflection of the movable bearing 19. Force components engage the end of the lever 3. The lever 3 tilts about the pivot axis 11 so that the clamping jaws 1 and 2 open or zuspannen. Transverse forces from the tensioning device are guided via the guide members 23 into the machine bed.
  • the thrust forces resulting from process forces in the direction of the strut 26 can not transversely load the guide 21, since the joint 29, via which the forces pass through the strut 29 are initiated, is decoupled by the floating bearing 19 transversely to the guide 35 as a floating bearing.
  • the transverse forces are absorbed by the thrust strut 28 and discharged via the pivot bearing 31 in the machine bed.
  • the guide 35 can thus be built much simpler and more cost-effective, especially since the lateral position and deviation of the guide 35 transverse to the direction of movement 21 has no influence on the positioning of the workpiece.
  • Coupling links are all means such as tension and / or compression struts 17 or rods, chains, etc., which couple the levers 3 directly or indirectly to the drive 27 and which are suitable in a lever system, tensile or compressive forces resulting from linear driving forces to pass on lever 3.
  • Clamping jaw 30 pivot axis
  • Swivel bearing 32 cross strut

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (20, 40) mit zumindest einem Hebelmechanismus, mit wenigstens zwei Spanngliedern (24), mit wenigstens einem Antrieb (27) für den Hebelmechanismus und mit einer gelenkigen Verbindung zwischen dem Antrieb (27) und dem Hebelmechanismus, wobei der Hebelmechanismus aus zwei zweiarmigen Hebeln (3) und aus zwei Koppelgliedern (26) gebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
SPANNVORRICHTUNG MIT HEBELMECHANISMUS
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung eine Spannvorrichtung mit zumindest einem Hebelmechanismus, mit wenigstens zwei Spannglieder, mit wenigstens einem Antrieb für den Hebelmechanismus und mit einer gelenkigen Verbindung zwischen dem Antrieb und dem Hebelmechanismus, wobei der Hebelmechanismus aus zwei zweiarmigen Hebeln und aus zwei Koppelgliedern gebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine Spannvorrichtung des gattungsbildenden Standes der Technik ist in DE2443962A1 beschrieben. Diese Spannvorrichtung ist mit zwei Spannglie- dem zuspannsymmetrisch ausgebildet. "Zuspannsymmetrisch" heißt, jedes der zumeist am Werkstück einander gegenüberliegenden Spannglieder soll in Richtung des zu spannenden Werkstücks den gleichen Weg zurücklegen, bis es am Werkstück anschlägt. In diesen Spannvorrichtungen werden unter idealen Bedingungen Zuspannkräfte synchron aufgebracht. Das zu spannende Werkstück muss dazu in der Spannvorrichtung so ausgerichtet werden, dass die der Abstand des einen Spannglieds zur Spannstelle am Werkstück genauso groß ist, wie der Abstand des anderen Spannglieds zur Spannstelle am Werkstück. So ist abgesichert, dass jedes der Spannglieder den gleichen Zu- spannweg zurücklegt wie die andere Spannbacke. Die Werkstücke sind jedoch selten derartig ideal in der Spannvorrichtung positioniert, so dass die Wege der Spannbacken zur Spannstelle am Werkstück unterschiedlich lang sind.
Figur 1 zeigt ein weiteres Beispiel einer derartigen Spannvorrichtung des Stan- des der Technik. Die Spannvorrichtung 10 ist mit einem ein angetriebener Hebelmechanismus mit zwei zweiarmigen Hebeln 3 und mit zwei, jede jeweils mit einem der Hebel 3 gelenkig verbundenen, Streben 7 versehen. Die Spanneinrichtung weist ein Spannglied 24 in Form einer ersten Spannbacke 1 und die- ser gegenüberliegend ein Spannglied 24 in Form einer zweiten Spannbacke 2 auf. Von jeder dieser Spannbacken 1 und 2 geht jeweils ein zweiarmiger Hebel 3 ab. Die Geometrie der Hebel 3 ist zumindest soweit identisch, dass die einander gegenüberliegenden Hebel 3 um die jeweilige Kipp- bzw. Schwenkachse 11 zueinander gleiche Hebelverhältnisse aufweisen.
Jeder Hebel 3 ist jeweils an einem ortsfesten Schwenklager 4 um die ins Bild senkrecht hinein verlaufende Schwenkachse 11 relativ zu einem nicht weiter dargestellten Maschinenbett oder ähnlichem schwenk- oder kippbar aber ansonsten ortsfest gelagert. Das Maschinenbett ist in diesem Fall die ortsfeste Basis für das Schwenklager 4.
Von dem Schwenklager 4 geht in Richtung der jeweiligen Spannbacke 1 oder 2 ein Hebelarm 5 des Hebels 3 ab, mit dem die Spannbacken 1 und 2 zumindest fest gekoppelt sind. In die andere Richtung geht ein weiterer Hebelarm 9 des Hebels 3 von dem Schwenklager 4 und mit Abstand zu dem Schwenklager 4 bis jeweils zu einem Gelenk 6 ab. Die Hebelarme 5 und 9 sind zumindest biegefest miteinander gekoppelt oder alternativ einmaterialig ausgebildet. Über das Gelenk 6 ist jeder Hebelarm 9 mit einem Koppelglied 26 in Form einer Strebe 7 gelenkig verbunden. Das Gelenk 6 ist zumindest um eine zur Schwenkachse 11 parallele Knickachse schwenkbar. Der jeweilige Hebelarm 9 und die Strebe 7 sind um eine senkrecht zur Bildebene ausgerichtete Schwenkachse 16 gegeneinander und voneinander weg schwenkbar. Die beiden Streben 7 wiederum sind mittels eines Gelenkes 8 gelenkig miteinander gekoppelt. Die Knickachse 18 des Gelenkes 8 ist zu den Schwenkachsen 11 und 16 parallel ausgerichtet.
Das Gelenk 8 ist eine gelenkige Verbindung zwischen dem Hebelmechanismus und dem Antrieb 27. An dem Gelenk 8 greift der Antrieb 27 in Form eines Line- arantriebs 12 an, durch den das Gelenk 8 in die mit dem Doppelpfeil markierten Antriebsrichtungen 21 und in diesem Fall entlang der Symmetrieachse 13 verschiebbar aber durch die Führung 35 ortsfest quer zu den Antriebsrichtungen am Maschinenbett oder ähnlichem geführt ist.
Ein Werkstück 15 ist in die Spannvorrichtung 10 so eingelegt, dass die Symmetrieachse 13 der Spannvorrichtung 10 und der Rotationsachse 14 des Werkstücks 15 mit dem übertrieben groß und nicht maßstäblich dargestellten Versatz V zueinander angeordnet sind. Beim Zuspannen der Spannvorrichtung 10 in Richtung der Richtungspfeile wird sich die Spannbacke 2 aufgrund des Versatzes V zuerst am Werkstück 15 anlegen. Zwischen dem Werkstück 15 und der Spannbacke 1 verbleibt zunächst ein Abstand A, den es zu überwinden gilt.
So lange das Werkstück 15 in seiner in Figur 1 dargestellten Position noch nicht fixiert ist, kann das Werkstück 15 im Bild nach links in Richtung der Spannbacke 1 ausweichen, bis beide Spannbacken 1 und 2 anliegen und das Werkstück somit zentrisch zu der Symmetrieachse 13 spannen .
Wirken nun externe Prozesskräfte auf das gespannte Werkstück ein erzeugen die in Spannrichtung wirkenden Anteile der Prozesskräfte über den Hebel 5 Hebellänge ein Drehmoment um die Schwenkachsechse 11 welches wiederum ein Schubkraft in Richtung des Strebe 26 durch den Hebel 9 erzeugt. Der weitaus größte Anteil dieser Schubkraft belastet die Führung 35 quer zur Führungsrichtung. Aus der elastische Verformung der Führung unter dieser Quer- kraft resultiert eine Verlagerung V des Werkstückes, welche den Prozess negativ beeinflusst beispielsweise zu hohe Abweichungen von Sollmaßen bei spanabhebender Bearbeitung.
Zudem verursacht auch ein fertigungs- oder montagebedingter seitlicher Ver- satz der Führung 35 zur Symmetrielinie zwischen den Schwenklagern 4 eine Verlagerung V des Werkstückes. Daher muss die Führung sehr steif und aufwendig ausgeführt werden. Die Führung wird schwer und teuer. Diese Probleme können zum Beispiel in Anordnungen zur Montage von Gelenkwellen auftreten. Die Gelenkwellenabschnitte werden bei der Montage eines Gelenkes mittels der oben beschriebenen Spannvorrichtung 10 fixiert. Dazu werden die zumeist relativ langen Gelenkwellenabschnitte in die Montage- maschine zunächst eingelegt und mit einem Abstand zur Spannvorrichtung 10 an der Montagemaschine eingespannt und unverrückbar zu den Montagewerkzeugen positioniert. Dann erst wird die Spannvorrichtung 10 zugespannt. Die dabei aufgrund vorstehend beschriebenen Problems entstehende ungleichmäßige Belastung in der Spannvorrichtung muss bei der Auslegung der Spann- Vorrichtung berücksichtigt werden, so dass die Hebelanordnung und die Lager entsprechend massiv ausgebildet sein müssen - auch weil Querkräfte als Reaktionen aus den Zuspannkräften direkt in die Spannvorrichtung eingeleitet werden. Die Spannvorrichtung wird schwer und teuer.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spannvorrichtung zu schaffen, mit der die zuvor genannte Nachteil vermieden werden.
Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Wenigstens eines aber vorzugsweise beide der Koppelglieder sind zum einen über das erste Gelenk mit jeweils einem der Hebel und zum anderen mit einem Führungsglied verbunden.
Führungsglieder sind alle Mittel wie Zug- und/oder Druckstreben beziehungsweise Stangen, Ketten usw., die geeignet sind, Querkräfte aus der Spannvorrichtung an ortsfest Punkte an das Maschinenbett oder einen Maschinentisch zu leiten und somit die Gelenke, den Antrieb und die Führung des Antriebs zu zu entlasten. Das Führungsglied, bevorzugt eine Strebe, ist mit Abstand zu dem ersten Gelenk gelenkig mit dem Koppelglied verbunden. Das Führungsglied greift dazu vorzugsweise an dem Ende des Koppelglieds an, das von dem ersten Gelenk entfernt ist. Außerdem ist das Führungsglied mit Abstand zu dem Koppelglied an einem zweiten ortsfesten Schwenklager gehalten und um eine Schwenkachse des Schwenklagers schwenkbar. Im Fall das beide Koppelglieder jeweils mit einem Führungsglied verbunden sind, gilt dies vorzugs- weise für die andere Strebe genauso. Die Streben sind vorzugsweise an ihrem vom Koppelglied entfernten Ende mit dem Schwenklager verbunden. Die Schwenkachse des zweiten Schwenklagers ist parallel zu der Schwenkachse des ersten Schwenklagers bzw. parallel zu den Knickachsen der Gelenke ausgerichtet.
Der Vorteil einer derartigen Anordnung liegt darin, dass die Streben oben erwähnte unerwünschte Schubkräfte zumindest teilweise aufnehmen und über die Schwenklager an das Maschinenbett weitergeben. Der Antrieb ist von Querkräften entlastet.
Unter zweiarmigen Hebeln sind alle mechanischen Kraftübertragungssysteme wie starre um eine Kipp-/Schwenkachse kipp-/schwenkbare Körper zu verstehen, an denen bezogen auf die Schwenkachse dann ein Gleichgewicht herrscht, wenn die Summe der Momente aller an den Hebelarmen angreifen- den Kräfte Null ist. Das Moment ist immer dann ungleich null, wenn Kräfte die Kräfte nicht im Gleichgewicht sind, so dass eine Kippbewegung um die Schwenkachse des Schwenklagers erzeugt wird. Die Schwenkachse ist dabei gegen die Kräfte an dem ortsfesten Schwenklager abgestützt. Die Hebel dienen der übersetzten Kraftübertragung und vom Linearantrieb auf das Werk- stück und ermöglichen große Zuspannkräfte.
Ortsfeste Schwenklager sind in diesem Fall Festlager. Festlager sind in diesem Sinne beliebige Lagerungen, mit denen die Elemente wie Hebel relativ zu einer Lagerstelle in alle Richtungen festgehalten aber an der Lagerstelle dreh-, schwenk- und/oder kippbar sind. Somit ist der Hebel relativ zum Maschinenbett Lagerstelle unverrückbar-schwenkbar gelagert.
Spannglieder sind alle Mittel wie Spannbacken, -spitzen oder ähnliche, die geeignet sind, Werkstücke durch die in der Spannvorrichtung aufgebrachten Zuspannkräfte kraft- und/oder formschlüssig und/oder reibschlüssig zur Vorrichtung ortsfest zu halten.
Koppelglieder sind alle Mittel wie Zug- und/oder Druckstreben beziehungsweise -Stangen, Ketten usw., die die Hebel direkt oder indirekt mit dem Antrieb koppeln und die in einem Hebelsystem geeignet sind, aus linearen Antriebskräften resultierende Zug- oder Druckkräfte an Hebel weiterzugeben.
Mit einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Koppelglied und die Strebe mittels eines zweiten Gelenks gelenkig miteinander verbunden sind und dass der Antrieb dem zweiten Gelenk angreift.
Ein Gelenk ist in diesem Sinne jede geeignete bewegliche Verbindung zwi- sehen zwei Elementen, wie zwischen den Hebeln und den Koppelgliedern oder wie zwischen den Koppelgliedern und den Streben. Die Verbindung kann einachsig sein, dass heißt die Elemente sind um eine Knickachse des Gelenks gegeneinander beweglich oder alternativ wie bei einem Kugelgelenk, dreiachsig. Im zuletzt genannten Fall können sich die Elemente um die drei senkrecht aufeinander stehenden Knickachsen (Raumachsen) zueinander bewegen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Antrieb eine linear ausgerichtete Schub-Zug Stange aufweist. An einem Ende der Stange greift der Antrieb an. Das andere Ende ist beispielsweise mit einem oder mehreren Ge- lenken gekoppelt. Die Stange ist quer zur Antriebsrichtung ortsfest, d.h. vorzugsweise an der Vorrichtung wie an einem Maschinenbett abgestützt .
Das Koppelglied und die Strebe sind vorzugsweise mittels eines zweiten Gelenks gelenkig miteinander verbunden. Der Antrieb ist bevorzugt mit dem zwei- ten Gelenk gekoppelt, Außerdem sind der Antrieb und das Gelenk in Antriebsrichtung des Antriebs unbeweglich aneinander und quer zur Antriebsrichtung in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen gegeneinander verschiebbar miteinander gekoppelt. Die Stange und das zweite Gelenk sind quer zur An- triebsrichtung gegeneinander verschiebbar angeordnet.
Damit ergibt sich für diese Ausgestaltung der Erfindung folgende Anordnung:
Die zweiarmigen Hebel sind schwenkbar aber vorzugsweise unverrückbar am Maschinenbett oder anderswo ortsfest gelagert. An dem einen Hebelarm jedes der Hebel ist mindestens ein Spannmittel angeordnet. An dem Ende des anderen Hebelarms greift das Koppelmittel an. Der jeweilige Hebel und das Koppelmittel sind gelenkig miteinander verbunden. An dem jeweiligen Koppelmittel greift eine Strebe an, die schwenkbar an dem Maschinenbett oder anderswo ortsfest abgestützt ist. Die Strebe und das Koppelmittel sind mittels eines Gelenks miteinander verbunden. Der Antrieb ist mit beiden Koppelmitteln jeweils über das Gelenk gekoppelt, an dem auch die Strebe angreift. Der Antrieb und dieses jeweilige Gelenk sind jedoch nicht fest miteinander verbunden, sondern es ist zwischen dem Gelenk und dem Antrieb ein Linearglied in Form beispielsweise einer Linearführung, eines Linearlagers oder ähnlichem angeordnet. Die Wirkrichtung des Linearglieds ist quer zur linearen Antriebsrichtung des Antriebs gerichtet, so dass das Koppelmittel und der Antrieb in Betätigungsrichtung des Koppelmittels, also entlang der Schub- oder Zugachse des Koppelglieds starr miteinander verbunden sind und Spann- und Lösekräfte bzw. Bewegungen übertragbar sind. Der Antrieb und das Koppelmittel sind jedoch quer zur Antriebsrichtung gegeneinander in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen beweglich.
Im Gegensatz zu der konventionellen Anordnung nach Fig.1 können die Prozesskräfte oder die anfangs beschriebenen Schubkräfte den Antrieb nicht quer belasten und im Falle, in dem das linear antreibende Glied des Antriebs quer zur Antriebsrichtung geführt ist, die Führung nicht quer belasten, da das Gelenk über welches die Kräfte durch die Strebe eingeleitet werden, durch das Loslager (Linearglied) quer zu der Führung entkoppelt ist. Die Querkräfte werden durch die Strebe aufgenommen und über das Schwenklager in das Maschinenbett abgeleitet. In einem derartigen Fall ist die Strebe vorwiegend auf Schub aber auch auf Druck belastet. Die Führung kann somit deutlich einfa- eher und kostengünstiger aufgebaut werden, zumal auch die fertigungs- und montagebedingte Lageabweichungen der Führung quer zur Bewegungsrichtung keinen Einfluss mehr auf die Positionierung des Werkstückes haben.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die fertigungs- ,montage- und abnutzungsbedingten Abweichungen dadurch korrigiert werden, in dem, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, dass der Abstand zwischen dem zweiten Gelenk und dem zweiten Schwenklager verstellbar einstellbar und korrigierbar ist. Das ist beispielsweise dadurch möglich, dass zwischen den He- beln und Gelenken bzw. Spannmitteln Verstellanordnungen ausgebildet sind, mit denen die Länge der Hebelarme korrigiert werden kann. Weiterhin ist beispielsweise die Lage der Schwenklager am Maschinenbett einstellbar. Die Länge der Koppelmittel kann verstellbar sein, oder wie eine bevorzugte Ausgestaltung vorsieht, dass der Abstand zwischen Koppelmittel und zweiten Schwenk- lager an der Strebe verstellbar ist.
Der der Antrieb ist vorzugsweise ein Linearantrieb, der beispielsweise mit Druckmitteln, vorzugsweise mit Druckluft betätigt ist. Alternativ ist der Antrieb ein System zumindest aus Antriebsmotor (beispielsweise ein Elektromotor) und einem Kugelgewindetrieb (Linearwandler).
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Spannvorrichtung 20 weist als Spannglieder 24 die erste Spannbacke 1 und die zweite Spannbacke 2 auf, die jeweils mit einem Hebel 3 verbunden sind. Die Hebel 3 sind, wie anfangs schon beschrieben, aus den Hebelarmen 5 und 9 gebildet, mit jeweils einem Schwenklager 4 jeweils um eine Schwenkachse 11 schwenkbar gelagert sowie endseitig des Hebelarms 9 jeweils mit einem Gelenk 6 versehen. Die Spannvorrichtung 20 weist weiterhin als Antrieb 27 den Linearantrieb 12 auf. Jeder Hebelarm 9 ist durch das Gelenk 6 mit einem Ende eines Koppelglieds 26 in Form einer Strebe 17 gelenkig verbunden. Das andere Ende der jeweiligen Strebe 17 ist jeweils an einem Loslager 19 um eine Schwenkachse 29 ei- nes zweiten Gelenks 41 schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse 29 ist parallel zu den Schwenkachsen 11 und 16 und ausgerichtet.
An den Linearantrieb 12 ist ein Antriebsglied 25 in Form einer Querstrebe 22 zumindest in die Antriebsrichtungen 21 unbeweglich gekoppelt. Die Querstrebe 23 ist gleichzeitig Stütze in die Antriebsrichtungen 21 für das Gelenk 41. Mittels des Loslagers 19 sind jeweils eine Strebe 17 und ein Führungsglied 23 quer zu den Antriebsrichtungen 21 beweglich jedoch zumindest in die Antriebsrichtungen 21 an der Querstrebe 23 abgestützt. Die Querstrebe 22 ist mittels des Li- nearantriebs 12 in die Antriebsrichtungen 21 verschiebbar und ist quer zu den Antriebsrichtungen 21 ortsfest unbeweglich geführt.
Das Führungsglied 23 in Form einer Strebe 28 ist mit einem Ende relativ zum Koppelglied 26 (in diesem Fall zur Strebe 17) um die Schwenkachse 29 schwenkbar mit dem Loslager 19 verbunden. Das andere Ende der Strebe 28 ist um die Schwenkachse 30 schwenkbar an einem Schwenklager 31 fest. Das Schwenklager 31 ist wie das Schwenklager 4 ein Festlager im Sinne der oben angeführten Definition und somit am Maschinentisch oder an ähnlichem ortsfest.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in Form der Spannvorrichtung 40, deren wesentlicher Aufbau dem der Spannvorrichtung 20 nach Figur 2 entspricht und vorstehend schon mit den Erläuterungen zu Figur 2 beschrieben ist. Das Antriebsglied 25 ist in diesem Fall jedoch durch zwei Quer- streben 32 und 36 gebildet, die starr miteinander verbunden sind. Jede der Querstreben 32 und 36 ist wie in dem vorhergehenden Beispiel über das Loslager 29 mit dem Koppelglied 26 und dem Führungsglied 23 verbunden. Das Koppelglied 26 ist die Strebe 17. Das Führungsglied 23 ist durch eine Strebe 33 gebildet.
Die Querstreben 32 und 36 sind an einer Linearführung 35 quer geführt und in die Antriebsrichtungen 21 längsbeweglich. Ein Teil 38 der Linearführung 35 ist ortsfest mittels wenigstens eines Festlagers 37 am nicht dargestellten Maschi- nentisch fest eingespannt. Der andere Teil 39 der Linearführung 35 ist mit dem Linearantrieb 12 verbunden.
Im Unterschied zur Spannvorrichtung 20 nach Figur 2 sind die Führungsglieder 23 in der Spannvorrichtung 40 in ihrer Länge verstellbares Streben 33. Die Länge der Strebe 33 ist durch den Abstand zwischen der Schwenkachse 29 am Loslager 19 und der Schwenkachse 30 am Schwenklager 31 beschrieben. Die Länge ist beispielsweise mit einem Stellglied 34 manuell oder maschinell gesteuert einstellbar.
Antriebe 27 sind alle geeigneten Mittel wie hydraulische oder pneumatische Antriebe, Gewindetriebe oder Motoren. Der Linearantrieb 12 ist beispielsweise ein durch Druckluft betätigter Kolben.
Durch Linearbewegungen des Antriebs 27 wahlweise in eine der Antriebsrichtungen 21 werden die Antriebsglieder 25 mit Kräften beaufschlagt, die in die Antriebsrichtungen 21 an dem jeweiligen Loslager 19 bzw. Gelenk 41 angreifen. Das Loslager 19 ermöglicht die Relativbewegung zwischen Antriebsglied 25 und Schwenkachse/Knickachse 29 des Gelenks 41 quer zur Stützrichtung der Stütze 35.
Die an der Schwenkachse 29 anliegenden Kraftkomponenten der Antriebskraft werden an die jeweilige Strebe 17 weitergegeben. Weil die Strebe 17 um die Schwenkachse 29 gelenkig an dem Loslager 19 angelenkt ist, knickt dass Ge- lenk 6 an der Schwenkachse 16 um den Betrag ein, der aus der Auslenkung des Loslagers 19 resultiert. Kraftkomponenten greifen an dem Ende des Hebels 3 an. Der Hebel 3 kippt um die Schwenkachse 11 so, dass die Spannbacken 1 und 2 auf- oder zuspannen. Querkräfte aus der Spannvorrichtung werden über die Führungsglieder 23 ins Maschinenbett geleitet.
Im Gegensatz zu der konventionellen Anordnung nach Fig.1 können die durch Prozesskräfte entstehenden Schubkräfte in Richtung der Strebe 26 die Führung 21 nicht quer belasten, da das Gelenk 29, über welches die Kräfte durch die Strebe 29 eingeleitet werden, durch das Loslager 19 quer zu der Führung 35 als Loslager entkoppelt ist. Die Querkräfte werden durch die Schubstrebe 28 aufgenommen und über das Schwenklager 31 in das Maschinenbett abgeleitet. Die Führung 35 kann somit deutlich einfacher und kostengünstiger auf- gebaut werden, zumal auch die Seitliche Position und Abweichung der Führung 35 quer zur Bewegungsrichtung 21 keinen Einfluss mehr auf die Positionierung des Werkstückes hat.
Koppelglieder sind alle Mittel wie Zug- und/oder Druckstreben 17 beziehungs- weise -Stangen, Ketten usw., die die Hebel 3 direkt oder indirekt mit dem Antrieb 27 koppeln und die in einem Hebelsystem geeignet sind, aus linearen Antriebskräften resultierende Zug- oder Druckkräfte an Hebel 3 weiterzugeben.
Bezugszeichen
Spannbacke 29 Schwenkachse
Spannbacke 30 Schwenkachse
Hebel 31 Schwenklager
Schwenklager 32 Querstrebe
Hebelarm 33 Strebe erstes Gelenk 34 Stellglied
Strebe 35 Linearführung
Gelenk 36 Querstrebe
Hebelarm 37 Festlager
Spannvorrichtung 38 Teil der Linearführung
Schwenkachse 39 Teil der Linearführung
Linearantrieb 40 Spannvorrichtung
Symmetrieachse 41 zweites Gelenk
Rotationsachse
Werkstück
Schwenkachse
Strebe
Schwenkachse
Loslager
Spannvorrichtung
Antriebsrichtungen des An- triebs
Querstrebe
Führungsglied
Spannglied
Antriebsglied
Koppelglied
Antrieb
Strebe

Claims

Patentansprüche
1. Spannvorrichtung (20, 40) mit zumindest einem Hebelmechanismus, mit wenigstens zwei Spanngliedern (24), mit wenigstens ei- nem Antrieb (27) für den Hebelmechanismus und mit einer gelenkigen Verbindung zwischen dem Antrieb (27) und dem Hebelmechanismus, wobei der Hebelmechanismus aus zwei zweiarmigen Hebeln (3) und aus zwei Koppelgliedern (26) gebildet ist, wobei
- jeder Hebel (3) einen ersten Hebelarm (5) und einen zweiten Hebelarm (9) aufweist,
der erste Hebelarm (5) und der zweite Hebelarm (9) an einem ortsfesten ersten Schwenklager (4) miteinander ver- bunden sind,
jeder Hebel ist mit den Hebelarmen um das erste Schwenklager schwenkbar,
- an jedem ersten Hebelarm (5) ist mindestens ein Spannglied (24) angeordnet,
das jeweilige Spannglied (24) an einem der Hebel (3) ist durch Schwenken des Hebels (3) um das erste Schwenkla- ger (4) auf das andere Spannglied (24) an dem anderen
Hebel (3) zu und von dieser wieder weg bewegbar,
an jedem zweiten Hebelarm (9) ist mit Abstand zu dem ersten Schwenklager (4) ein erstes Gelenk (6) angeordnet,
jedes der Koppelglieder (26) ist jeweils mittels eines ersten Gelenks (6) mit einem der zweiten Hebelarme (9) gelenkig verbunden, der Antrieb (27) greift an den Koppelgliedern (26) mit Abstand zu dem jeweiligen ersten Gelenk (6) an,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Koppelglieder (26) mit einem Führungsglied (23) verbunden ist, das mit Abstand zu dem ersten Gelenk (6) gelenkig mit dem Koppelglied (26) verbunden ist, wobei das Führungsglied (23) mit Abstand zu dem Koppelglied (26) an einem zweiten ortsfesten Schwenklager (31 ) gehalten an diesem schwenkbar ist.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Koppelglieder (26) mit einem Führungsglied (23) verbunden ist, das jeweils mit Abstand zu dem ersten Gelenk (4) gelenkig mit dem jeweiligen Koppelglied (26) verbunden ist, wobei jedes der Führungsglieder (23) mit Abstand zu dem jeweiligen Koppelglied (26) jeweils an einem zweiten ortsfesten Schwenklager (31 ) gehalten und an diesem schwenkbar ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelglied (26) und das Führungsglied (23) mittels eines zweiten Gelenks (41 ) gelenkig miteinander verbunden sind und dass der Antrieb (27) an dem zweiten Gelenk (41 ) angreift.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelglied (26) und das Führungsglied (23) mittels eines zweiten Gelenks (41 ) gelenkig miteinander verbunden sind und dass der Antrieb (27) an dem zweiten Gelenk (41 ) an- greift, wobei der Antrieb (27) und das zweite Gelenk (41 ) in Antriebsrichtung des Antriebs (27) unbeweglich aneinander und quer zur Antriebsrichtung in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen gegeneinander verschiebbar miteinander verbunden sind.
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (27) ein Linearantrieb (12) ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (27) mindestens ein linear hin und her bewegliches Antriebsglied (25) aufweist, das quer zur Antriebsrichtung ortsfest abgestützt ist.
7. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (25) eine Querstrebe (32) aufweist zu der das zweite Gelenk (41 ) in Richtungen quer zur Antriebsrichtung verschiebbar angeordnet ist.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem zweiten Gelenk (41 ) und dem zweiten Schwenklager (31 ) verstellbar ist.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (23) eine Strebe ist und dass der Abstand an der Strebe verstellbar ist.
10. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (23) eine Schub-Druck-Strebe (28, 33) ist, die entlang ihre Längsrichtung zwischen Koppelglied (26) und zweitem Schwenklager (41 ) auf Schub und Druck belastbar ist.
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