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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, wie sie prinzipiell aus der
DE 10 2008 013 643 A1 bekannt ist.
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Eine solche Spannvorrichtung weist wenigstens zwei Spannblöcke und eine im oberen Bereich der Spannblöcke angeordnete Spindel zur Einbringung einer Spannkraft sowie Auflageplatten zur Beabstandung eines Werkstücks von einem Maschinentisch oder einer Grundplatte auf, wobei ein Spannblock und eine zugehörige Auflageplatte aneinander oberhalb eines gespannten Werkstückes anliegend und eine Gleitbewegung aneinander ermöglichend sind.
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Aufgrund der Lage der Spindel in beliebiger Höhe über einer Grundplatte der Spannvorrichtung oder einem Maschinentisch und unmittelbar unterhalb des eingespannten Werkstücks, können hohe Spannkräfte in das Werkstück eingebracht werden, ohne dass sich die Grundplatten oder der Maschinentisch verbögen, auf dem die Vorrichtung montiert ist. Werkstücke neigen bei Aufbringung von Spannkräften ab 30kN dazu, vom Spannboden weg bis zu mehreren Hundertstel Millimetern abgehoben zu werden. Diese Hubbewegung während der Spannkrafteinleitung wird verursacht durch kleinste Fluchtungsfehler der backenparallelen Seitenflanken des Werkstücks, so dass die Spannkraft zu unterschiedlichen Anpresskräften an die Backen und damit zu einem erheblichen Drehmoment und zu Verkantungen führt. Sie wird weiter verursacht durch den Abstand zwischen den parallelen Ebenen von Spindel und Werkstückeinspannung. Dies führt zu einer resultierenden Kraft, die zum Anheben des Werkstücks führt.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte Halterung von Werkstücken auf Auflageplatten ermöglicht es, Werkstücke insbesondere bei ihrer Endbearbeitung in exakt definierter Lage zu spannen, so daß die üblicherweise sehr engen Fertigungstoleranzen eingehalten werden. Dies gilt insbesondere bei einer Serienfertigung, bei der eine Vielzahl gleicher Werkstücke hintereinander eingespannt werden, ohne dass jedes Mal eine zusätzliche Kontrolle erfolgen kann. Ein Spannblock leitet dabei die Spannkraft in die ihm zugeordnete Auflageplatte ein und weist einen zu dieser relativ verschieblichen Kontaktbereich auf, gleitet also an dieser. Das bedeutet, dass die Spannkraft über zwei nicht miteinander verbundene Bauteile in das Werkstück eingebracht wird, so dass auftretende Hubkräfte innerhalb der Spannvorrichtung und nicht zwischen Spannvorrichtung und Werkstück ableitbar sind, indem der Spannblock an der ihm zugeordneten Auflageplatte abgleitet. Hierdurch wird verhindert, dass sich die Auflageplatten verbiegen, ein Aufstellen der Werkstücke beim Applizieren der Spannkraft wird verhindert.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik sind die vom Anwender oftmals als nicht einfach empfundene Handhabung sowie die Tendenz, die entstehenden Kräfte nicht vollständig abzuleiten.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine funktional mindestens gleichwertige, jedoch einfacher zu bedienende Spannvorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird bei einer Spannvorrichtung, aufweisend eine Grundplatte, wenigstens zwei Spannblöcke, einer im oberen Bereich der Spannblöcke zwischen diesen angeordneten Spindel zur Einbringung einer Spannkraft, Auflageplatten zur Beabstandung eines Werkstücks von der Grundplatte, wobei jedem Spannblock eine Auflageplatte zugeordnet ist, die der Spannblock oberhalb der Spindel verschieblich kontaktierend ist, wobei jeder Spannblock die Spannkraft in die ihm zugeordnete Auflageplatte einleitend ausgebildet ist, wobei die mit den ihnen zugeordneten Spannblöcken im Bereich der Grundplatte gelenkig miteinander verbunden und ein Niederzugelement bildend sind, dadurch gelöst, dass die Schwerpunkte der Auflageplatten im Betriebszustand der Spannvorrichtung weiter voneinander entfernt sind als die Werkstückauflageflächen der Auflageplatten voneinander. Im Gegensatz zu dem bekannten Stand der Technik, bei dem die Auflageplatten, das eingespannte Werkstück und die Spindel ein Parallelogramm bildeten, welches grundsätzlich biege- bzw. verkippungsanfällig ist, führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einem in etwa trapezförmigen Aufbau, also zu einem Aufbau mit breiterer Basis und schmalerer oberer Grundseite. Die breite Basis des Trapezes wird dabei gebildet durch den Fußbereich der Auflageplatten, bzw. die gedachte Verbindungslinie zwischen deren Schwerpunkten, bzw. den auf die Grundplatte projizierten Schwerpunkten, die schmale obere Grundseite des Trapezes durch die gedachte Verbindungslinie zwischen den beiden Werkstückauflageflächen der Auflageplatten, bzw. in einsatzbereitem Zustand der Vorrichtung auch durch das zwischen den Auflageplatten eingespannte Werkstück. Hierbei können sowohl die Anfangs- als auch die Mittel- oder Endpunkte der horizontalen Auflagefläche als Bezugspunkt für die obere Grundseite herangezogen werden. Ein solcher trapezförmiger Aufbau ist wesentlich stabiler als der nach Art eines Parallelogramms, wie er sich mit relativ schmalen Auflageplatten ergibt, da eine Verkippung des Trapezes immer mit einer Längenänderung der Grundseiten verbunden und damit deutlich erschwert ist. Die Erfindung behält dabei die vorteilhafte Trennung von Auflageplatte und Spannblock bei, bei der der Spannblock das Werkstück nicht berührt sondern vielmehr an ersterer abgleiten kann und hierdurch eine Aufstellung des Werkstücks vermeidet. Dieser Effekt wird noch besonders dadurch verstärkt, dass die beiden Spannblöcke sowohl beweglich als auch streng symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Hierdurch treten die Kräfte bei der Werkstückspannung stets in beiden Spannblöcken symmetrisch auf, so daß sie sich weit überwiegend neutralisieren und nicht zu einer Lageveränderung des Werkstückes relativ zur Grundplatte oder zu einem außerhalb der Vorrichtung liegenden Bezugspunkt führen. Die so erreichte Lagegenauigkeit führt zu einer besonders maßhaltigen, und von der Spannvorrichtung unbeeinflussten Bearbeitung des Werkstücks.
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In Ausgestaltung dieses Prinzips schlägt die Erfindung vor, die Auflageplatten einen in Richtung der Spindel grundsätzlich abnehmenden und die zugeordneten Spannblöcke einen in diese Richtung grundsätzlich zunehmenden Verlauf ihrer jeweiligen, auf einer gemeinsamen Ebene liegenden horizontalen Durchmesser aufweisen. Die beschrieben Veränderung ist erfindungsgemäß jedoch nicht zwangsläufig stetig, vielmehr darf der jeweilige Durchmesser auch gleichbleiben oder gegenläufig ab- bzw. zunehmen, solange der Fußbereich der Auflageplatte einen wesentlich größeren Durchmesser als deren Werkstückauflagebereich aufweist. Der in etwa inverse Verlauf der Horizontaldurchmesser beider Bauteile einer Spannerseite führt mit großem Vorteil dazu, daß der Fußbereich aufgrund der hier sehr dicken Auflageplatte besonders stabil ist und den Schwerpunkt maßgeblich beeinflusst. Gleichzeitig ist daher der Spannblock im Bereich der Spindel besonders dick ausgebildet und stellt so eine ausreichende Materialstärke zu ihrer Befestigung zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die Auflageplatten jeweils mittels eines Verbindungsmittels mit den ihnen zugeordneten Spannblöcken beweglich verbunden ausgebildet sind. Dieses Verbindungsmittel führt mit Vorteil nicht zu einer starren Verbindung, die ein Gleiten der beiden Bauteile relativ zueinander verhindern würde, sondern vielmehr zu einer Vorspannung zwischen beiden Teilen, um so das Gleiten erst nach Überschreiten einer vorgegebenen Kraft zu ermöglichen und gleichzeitig die gemeinsame Verstellbarkeit der beiden ansonsten voneinander getrennten Bauteile zu ermöglichen. Hierdurch ist die Vorrichtung trotz des eher komplizierten Aufbaus einer Spannerseite einfach zu bedienen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auflageplatten Schnellverstellvorrichtungen aufweisen, insbesondere Schrauben-Mutter-Kombinationen. Hierdurch wird bei noch stets ausreichender Fixierung der Spannblock-Auflagenplatten-Kombination an der Grundplatte eine schnelle Verstellbarkeit erreicht, indem die Verschraubung einfach auf der Mutterseite kurz gelöst, die Kombination beider Bauteile gemeinsam auf der Grundplatte verschoben und die Mutter wieder angezogen werden. Die Schraube ist dabei erfindungsgemäß vorzugsweise formschlüssig in der Auflageplatte gehaltert, um nur ein bewegliches Teil – die Mutter- zu haben. Hierdurch muß die Auflageplatte lediglich eine glattwandige Durchgangsbohrung aufweisen, die einfach herzustellen und im Betrieb durch Späne oder sonstige Einflüsse nur schwer zu beschädigen ist.
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Besteht eine Auflageplatte aus mindestens zwei, horizontal getrennten und lösbar miteinander verbundenen Bauteilen, ist mit großem Vorteil eine einfach zu handhabende Anpassbarkeit der Auflageplatte an unterschiedliche Werkstücke erreicht. Der größere untere Bauteil der Auflageplatte bleibt stets gleich, an ihm können je nach Bedarf unterschiedlich gestaltete obere Bauteile befestigt werden, um so unterschiedliche Werkstücke mittels beispielsweise Pins, Gummiplatten, oder sonstigen Halterungen zu haltern. Hierdurch wird die Flexibilität der Vorrichtung erhöht, die Anpassung der Halterung an andersgeartete Werkstücke kann durch Wechsel nur eines Teils der Auflageplatte leicht erreicht werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das Niederzugelement gleichzeitig ein Zentrierelement für seinen Spannblock ist und durch ein Keilelement, eine veränderbare Ausnehmung und einen Klemmabschnitt an der Grundplatte gebildet ist, welcher durch die veränderbare Ausnehmung klemmbar ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Zentrierung der Spannblock-Auflageplatteneinheit an der Grundplatte, wobei zu diesem Zweck ein Abschnitt der Grundplatte zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen klemmbar ist und wobei die relative Bewegung der beiden Teile bei einer bevorzugten Ausführungsform durch eine Einwirkung eines Spannblockabschnittes auf einen Auflageplattenabschnitt erfolgend ist. In dieser Ausführungsform liegt der Klemmabschnitt der Grundplatte in deren Mittenbereich entlang der Längsachse und ist im Querschnitt in etwa trapezförmig ausgestaltet. Rechts und links davon befinden sich wenigstens ein Keilelement, angeordnet an dem Spannblock, welche in die jeweilig zugehörige aufweitbare Ausnehmung, angeordnet in der Auflageplatte drücken, so daß die aufgeweitete Wandung der Ausnehmung gegen den Klemmabschnitt drückt und die Auflageplatte auf die Grundplatte niederzieht und zentriert. Selbstverständlich könnte die Anordnung von Keilelement und Ausnehmung auch vertauscht sein.
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Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bereich zwischen Auflageplatten und Spannblock mittels einer Abdeckung zur Umgebung hin abgedeckt ist. Hierdurch wird das Eindringen von Spänen und eventuell eingesetzter Schmierkühlmittel in den Spalt zwischen Auflageplatte und Spannblock verhindert.
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Weist wenigstens ein Spannblock eine ovale Durchgangsöffnung auf, die von einem Abschnitt der Spindel durchsetzt ist, wobei der Abschnitt eine Ausnehmung aufweist, in die entsprechend geformte Abschnitte von Haltestiften eingreifend sind, wobei die Haltestifte mindestens einen Gewindegang aufweisen, in den ein Gewindestück eingreifend ist und wobei die Haltestifte den Spannblock durchsetzend sind, so ist mit großem Vorteil eine sehr einfach handhab- und austauschbare Spindel angegeben. Bei dem bisherigen Stand der Technik war der Austausch der Spindel umständlich und schwierig.
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Dank der ovalen Durchgangsöffnung ist für einen Benutzer der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ausreichend Raum, um die Spindel in den Spannblock einsetzen zu können. Die Spindel weist dabei eine Ausnehmung, insbesondere eine Durchgangsöffnung auf, in die seitlich entsprechend geformte Abschnitte von Haltestiften eingreifend sind. Die Haltestifte wiederum sind dank eines Gewindeganges und eines entsprechend geformten und in den Gewindegang eingreifenden Gewindestückes schraubenartig in Richtung der Ausnehmung oder entgegengesetzt dazu bewegbar. Zur Änderung der Einspannweite bei Wechsel eines Werkstücktyps wird die erfindungsgemäße Spindel durch Wegnahme eines Spindelsegmentes verkürzt oder durch Zugabe eines Spindelsegments verlängert. Hierzu wird einseitig ein Haltestift gelöst, wodurch die Spindel vom anderen Haltestift abziehbar ist, was dank des durchmessergroßen ovalen Querschnitts der Durchgangsöffnung des Spannblocks und der Auflageplatte ermöglicht ist. Die längenangepaßte Spindel kann anschließend auf den im Spannblock verbliebenen Haltestift aufgeschoben und durch Hineindrehen des zweiten Haltestiftes in richtiger Lage und zuverlässige gehaltert montiert werden.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand der Figuren zu einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei dieselben Bezugszeichen dieselben Bauteile bezeichnen. Hierbei zeigen:
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1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2: eine teilweise geschnittene Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform,
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3: eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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4: eine Seitenansicht derselben Ausführungsform mit durchsichtigen Linien und
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5: eine Frontansicht mit durchsichtigen Linien.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in Seitenansicht. Auf einer Grundplatte 6 sind zwei bewegliche Spannblöcke 1, 2 angeordnet, denen jeweils eine Auflageplatte 4, 5 zugeordnet ist. Eine Spindel 3 durchdringt mit ihren Enden jeweils eine Auflageplatte 4, 5 und einen Spannblock 1, 2 und ist in letzteren gehaltert. Zwischen Spannblock und Auflageplatte ist pro Seite eine Abdeckung 15 lösbar befestigt. Diese ist auf der rechten Seite von 1 weggelassen. Dort ist gut der in etwa inverse Verlauf der horizontalen Durchmesser von Auflageplatte 4 und Spannblock 1 zu erkennen, die sich mindestens im unteren Bereich zu einem gleichbleibenden Gesamtdurchmesser ergänzen, wobei es der Erfindung besonders auf die unterschiedliche horizontale Lage von Schwerpunkt und Mittelpunkt der Auflagefläche ankommt, was bei dieser Ausführungsform durch einen besonders breiten Fußbereich der Auflageplatte bei eher schmalem Durchmesser im Auflagebereich für das Werkstück erreicht wird. Auflageplatte 4, 5 und Spannblock 1, 2 sind mittels eines Verbindungsmittels 9 (siehe 4 und 5) etwa in deren vertikaler Mitte miteinander beweglich verbunden. Das Verbindungsmittel 9 ist eine Schraube 22, die jedoch die beiden Teile nicht fest miteinander verbindet, also nicht vollständig angezogen ist. Sie soll lediglich eine gewisse Vorspannung auf die beiden Bauteile geben und ist zu diesem Zweck mit einem Sicherungsstift 26 gegen ihr Herauslösen gesichert. Der Spannblock 1 liegt an seinem oberen Ende verschieblich an der Auflageplatte 4 an, so daß er etwa im Hundertstelbereich seine Lage relativ zur Auflageplatte 4 verändern kann. Der obere Teil 4b der Auflageplatte 4 ist mit einer Schraube 27 pro Seite am unteren, dickeren Teil 4a der Auflageplatte 4 befestigt. Im Fußbereich der Auflageplatte 4 ist eine Schnellverstellvorrichtung 10 zu erkennen. Diese ist gebildet durch eine Schrauben-Mutter-Kombination 11, die zwischen sich zwei durch einen Luftspalt voneinander getrennte Abschnitte der Auflageplatte klemmend sind. Lösen der Mutter bei formschlüssig in einem Langloch geführten Schraubenkopf führt dazu, daß die Auflageplatte zusammen mit dem durch das Verbindungsmittel 9 gehaltenen Spannblock auf der Grundplatte 6 verschoben werden kann. Dies gilt für beide Spannblöcke gleichermaßen.
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2 zeigt in teilweise geschnittener Aufsicht die Ausführungsform aus 1. Im geschnittenen Teil der 2 ist das Niederzug- und Zentrierelement 7 dargestellt. Das Niederzug- und Zentrierelement 7 wird gebildet durch ein Keilelement 12 am Spannblock 1 und eine veränderbare Ausnehmung 13 in der Auflageplatte, sowie einem an der Auflageplatte angeformten korrespondierend zum Keilelement 12 schräg geformten Wandabschnitt. Das Keilelement 12 drückt beim Anziehen der Spindel 3 mit seiner Schräge 12 gegen die entsprechend schräg geformte Wandung in der Auflageplatte. Da die Ausnehmung 13 mittig und koaxial zur Längsachse der Grundplatte 6 orientiert ist und zwei zur Längsachse der Grundplatte 6 symmetrisch angeordnete Keilelemente 12 pro Spannblock vorgesehen sind, wird durch diese die Ausnehmung 13 symmetrisch verengt, sobald die Schrauben-Mutter-Kombination 11 angezogen wird. Die Spannblock-Auflageplatteneinheit wird hierdurch auf der Grundplatte 6 zentriert und niedergezogen, da die beiden Teile der Auflageplatte neben der Ausnehmung 13 zwischen sich den Klemmabschnitt 14 (siehe 3) klemmen.
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4 zeigt eine Seitenansicht derselben Ausführungsform mit durchsichtigen Linien, die insbesondere die Lage von Verbindungsmittel 9 zwischen Auflageplatte und Spannblock mit Sicherungsstift 26 wiedergeben. Im Bereich der Spindel 3 sind die beiden Gewindestifte 16 mit ihren Gewindegängen 20 gut zu erkennen, in die jeweils ein Gewindestück 21 eingreifend ist (siehe auch 5). Die Gewindestifte 16 weisen durchmesserkleinere Abschnitte 18 auf, die in entsprechend geformte Ausnehmungen 17 der Spindel 3 eingreifen und diese formschlüssig haltern. Mit anderen Worten weisen die durchmesserkleineren Abschnitte 18 der beiden sich gegenüberliegenden Gewindestifte 16 einer Spannerseite aufeinander zu. Die Abschnitte 18 sind dabei vorzugsweise zylinderförmig, die Ausnehmung 17 ist eine entsprechend den Abschnitten 18 dimensionierte Durchgangsöffnung, wie auch 5 zu entnehmen ist. Zwar währen auch Vier- oder Sechskantförmige Ausnehmungen und Abschnitte denkbar, diese sind jedoch schwieriger zu fertigen und daher eher nachteilig. 4 zeigt weiterhin Verbindungsmittel 25 zwischen den Teilen 4a und 4b der Auflageplatte 4, die als Schrauben 27 ausgebildet sind. Gut zu erkennen ist ebenfalls der segmentartige Aufbau der Spindel 3. Durch Wahl unterschiedlich langer oder durch aneinanderfügen mehrerer Segmente lassen sich unterschiedliche Spindellängen erzeugen und damit unterschiedlich lange Werkstücke spannen. Mit Vorteil kann dabei eines der beiden Befestigungsenden der Spindel 3 im Spannblock verbleiben, beispielsweise das linke in 4. Zur Änderung der Spindellänge ist ein Gewindestift 16 auf der anderen Spannerseite zu lösen und aus dem Block zu entnehmen. Hierdurch wird das Spindelende frei und kann im Langloch gegriffen und aus dem Eingriff des anderen Gewindestiftes 16 dieser Spannerseite gebracht werden. Nach Verlängerung oder Verkürzung der Spindel 3 wird das Befestigungsende im Langloch quer zur Längsachse der Vorrichtung über den ganz oder zumindest teilweise in dieses ovale Langloch hineinragenden Gewindestift 16 geschoben, so daß die Spindel schnell richtig platziert werden kann. Nachdem die Spindel 3 einfach und schnell platziert wurde, wird der zweite Gewindestift 16 dank seines Gewindeganges mit hoher Steigung schnell zur Befestigung der Spindel 3 eingeschraubt. Ein Wechsel erfolgt daher schnell, zuverlässig und unter ständiger optischer und haptischer Kontrolle des Bedieners.
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5 zeigt schließlich die Frontansicht mit durchsichtigen Linien. Gut zu erkennen ist die Befestigung der Spindel 3 mittels der Gewindestifte 16 in der ovalen Durchgangsöffnung 28. Die zuvor geschilderte Einfachheit des Spindelösens, -kürzens oder -verlängerns sowie des -wiedereinsetzens sind in dieser Ansicht der Erfindung noch leichter nachvollziehbar. 5 verdeutlichet ebenfalls das Niederzug- und Zentrierelement 7.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannblock
- 2
- Spannblock
- 3
- Spindel
- 4
- Auflageplatte
- 5
- Auflageplatte
- 6
- Grundplatte
- 7
- Niederzug- und Zentrierelement
- 8
- Werkstückauflagefläche
- 9
- Verbindungsmittel
- 10
- Schnellverstellvorrichtung
- 11
- Schrauben-Mutter-Kombination
- 12
- Keilelement
- 13
- Veränderbare Ausnehmung
- 14
- Klemmabschnitt
- 15
- Abdeckung
- 16
- Gewindestift
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Abschnitt
- 19
- Haltestift
- 20
- Gewindegang
- 21
- Gewindestück
- 22
- Schraube
- 23
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- 24
- Sechskantschraube
- 25
- Verbindungsmittel
- 26
- Sicherungsstift
- 27
- Schraube
- 28
- Ovale Durchgangsöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008013643 A1 [0001]