DE20315264U1

DE20315264U1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE20315264U1
Application number: DE20315264U
Authority: DE
Original assignee: STAUDINGER FORSCHUNGS und ENTW; Staudinger Forschungs- und Entwicklungs & Co KG GmbH
Current assignee: STAUDINGER FORSCHUNGS und ENTW; Staudinger Forschungs- und Entwicklungs & Co KG GmbH
Priority date: 2003-10-04
Filing date: 2003-10-04
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2013-10-05

Abstract

Spannvorrichtung mit einer Werkstückauflage (2), mindestens einem Spannarm (3) zum Festspannen des Werkstücks auf der Werkstückauflage (2) und einem Antrieb zur Bewegung des Spannarms (3) zwischen einer Offenstellung und einer Spannstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Linearantrieb (4) ausgebildet ist, der mit dem mindestens einen Spannarm (3) über ein Hebelgetriebe (22, 25, 29) und mit mindestens einem beweglichen Aufnahmestift (5) zur lagegenauen Positionierung des Werkstücks derart verbunden ist, dass durch Betätigung des Linearantriebs (4) der Spannarm (3) aus seiner Offenstellung in die Spannstellung und zurück verschwenkbar und gleichzeitig der Aufnahmestift (5) aus einer Einlegestellung in eine Haltestellung bzw. zurück bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zur lagegenauen Anordnung und zum Festspannen eines Werkstücks auf einer Werkstückauflage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Spannvorrichtung wird z.B. in Aufspanneinrichtungen für die Schweißbearbeitung eingesetzt. Dort ist einerseits eine gute Zugänglichkeit zum Werkstück und andererseits eine genaue Positionierung und sichere Halterung der Werkstücke gefordert, um wiederholgenaue und präzise Schweißarbeiten mit den üblicherweise verwendeten Schweißrobotern zu ermöglichen. Zur lagegenauen Fixierung der Werkstücke innerhalb der Aufspanneinrichtung sind in der Regel gesonderte Positionierelemente oder Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen, die eine exakte Ausrichtung der Werkstücke innerhalb der Aufspanneinrichtung ermöglichen. Da jedoch besonders bei der Schweißbearbeitung durch die Wärmeeinwirkung bedingte Spannungen innerhalb der Werkstücke auftreten können, ergibt sich oftmals die Problematik, dass sich die Werkstücke innerhalb der Aufspanneinrichtung verklemmen oder verkeilen. Das kann zu Beschädigungen der Werkstücke führen oder deren Entnahme aus der Aufspanneinrichtung erschweren. Dies ist besonders für eine automatisierte Fertigung nachteilig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten An zu schaffen, die nicht nur eine sichere und genaue Halterung der Werkstücke während einer Bearbeitung, sondern auch deren einfache Entnahme aus der Spannvorrichtung nach der Bearbeitung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht darin, dass durch einen gemeinsamen Linearantrieb nicht nur das eigentliche Spannelement zum Festspannen eines Werkstücks auf einer Auflage, sondern auch ein gesondertes Aufnahme- oder Halteelement zur genauen Positionierung des Werkstücks betätigt wird. Bei der Bewegung des Spannelements aus seiner Offenstellung in eine Spannstellung wird gleichzeitig das Aufnahmeelement aus einer Einlegestellung in eine Haltestellung bewegt. Das Werkstück wird somit positioniert und in der gewünschten Stellung gehalten. Wenn das Spannelement zum Öffnen der Spannvorrichtung wieder in die Offenstellung zurück bewegt wird, gelangt auch gleichzeitig das Aufnahmeelement wieder in seine Einlegestellung, in der das Werkstück ohne weiteres entnommen werden.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführung der Erfindung erfolgt der Antrieb des als verschwenkbarer Spannarm ausgeführten Spannelements über ein Hebelgetriebe, das ein durch den Linearantrieb verschiebbares erstes Gabelstück und ein an dem Gehäuse verschwenkbar angelenktes zweites Gabelstück enthält, die durch einen Gelenkhebel gelenkig miteinander verbunden sind.
Der Linearantrieb ist in vorteilhafter Weise als druckmittelbetätigter Zylinder, vorzugsweise Pneumatikzylinder, mit einer beidseitigen Kolbenstange ausgeführt. Das eine Ende der Kolbenstange ist mit dem Hebelgetriebe zur Betätigung des Spannarms und dem Aufnahmestift verbunden. Am anderen Ende der Kolbenstange ist ein Handhebel zur manuellen Verschiebung der Kolbenstange angelenkt. Dadurch kann die Spannvorrichtung von Hand in ihre Spannstellung gebracht werden, bevor der Pneumatikzylinder zur Erzeugung der eigentlichen Spannkraft beaufschlagt wird.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine in einer Einlegeposition befindliche Spannvorrichtung in einem Teilschnitt;
2 die in 1 gezeigte Spannvorrichtung in einer Spannstellung und
3 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung in Richtung des Pfeils A von 1.
Die in den 1 bis 3 dargestellte Spannvorrichtung enthält ein Gehäuse 1 mit einer auf dessen Oberseite befestigten plattenförmigen Werkstückauflage 2, einen an der Seite des Gehäuses 1 verschwenkbar angelenkten Spannarm 3 und einen an der Unterseite des Gehäuses 1 montierten Linearantrieb 4, durch den der strichpunktiert dargestellte Spannarm 3 zwischen einer in 1 gezeigten Offenstellung zum Einlegen bzw. Entnehmen eines Werkstücks und einer in 2 dargestellten Spannstellung zum Festspannen eines Werkstücks auf der Werkstückauflage 2 verschwenkt werden kann. In dem Gehäuse 1 ist ferner ein durch die Werkstückauflage 2 ragender Aufnahmestift 5 axial verschiebbar geführt und mit dem Linearantrieb 4 derart verbunden, dass beim Verschwenken des Spannarms 3 aus seiner Offenstellung in die Spannstellung gleichzeitig der Aufnahmestift 5 aus einer eingefahrenen Einlegestellung in eine ausgefahrenen Haltestellung bewegt wird. Wird der Spannarm 3 durch den Linearantrieb 4 aus der Spannstellung in die Offenstellung zurück verschwenkt, wird auch gleichzeitig der Aufnahmestift 5 aus seiner ausgefahrenen Haltestellung wieder in seine eingefahrene Einlegestellung verschoben.
Der Linearantrieb 4 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Pneumatikzylinder mit einer durchgehenden beidseitigen Kolbenstange 6 ausgeführt. Die Kolbenstange 6 mit dem nicht dargestellten Ringkolben ist in einem an der Unterseite des Gehäuses 1 befestigten Zylindergehäuse 7 angeordnet. An der Unterseite des Zylindergehäuses 7 ist eine Platte 8 zur Halterung eines Handhebels 9 befestigt, durch den die Kolbenstange 6 manuell betätigt werden kann. Der Handhebel 9 ist mit seinem einen Ende über einen ersten Gelenkstift 10 an einem zur Mittelachse der Kolbenstange 6 seitlich versetzten ersten Gabelkopf 11 angelenkt, der über eine Distanzhülse 12 und eine Halteschraube 13 nach unten vorstehend an der Platte 8 festgeschraubt ist. An dem anderen freien Ende des Handhebels 9 ist ein Handgriff 14 vorgesehen. An dem nach unten vorstehenden Ende der Kolbenstange 6 ist ein zweiter Gabelkopf 15 befestigt, der über einen zweiten Gelenkstift 16 und ein Langloch 17 in dem Handhebel 9 mit diesem gelenkig verbunden ist.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine zentrale Führungsbohrung 18 vorgesehen, in der ein zur Kolbenstange 6 koaxialer Führungsbolzen 19 axial verschiebbar geführt ist. Dieser Führungsbolzen 19 ist mit der Kolbenstange 6 über eine Gewindestange 20 verbunden und trägt an seinem oberen Ende den Aufnahmestift 5, der durch eine Bohrung 21 der plattenförmigen Werkstückauflage 2 ragt. Der Aufnahmestift 5 ist mit dem Führungsbolzen 19 ebenfalls über die Gewindestange 20 verschraubt. Zwischen dem Führungsbolzen 19 und der Kolbenstange 6 wird ein erstes Gabelstück 22 gehalten, das durch eine seitliche Aussparung 23 des Gehäuses 1 ragt.
Wie aus 3 hervorgeht, enthält der nach außen vorstehende Teil des ersten Gabelstücks 22 zwei voneinander beabstandete Schenkel 24, zwischen denen das eine Ende eines Gelenkhebels 25 über einen ersten Querstift 26 angelenkt ist. Das andere Ende des Gelenkhebels 25 ist über einen zweiten Querstift 27 zwischen zwei parallelen Schenkeln 28 an einem hinteren freien Ende eines winkelförmigen zweiten Gabelstücks 29 gelenkig angeordnet. Das zweite Gabelstück 29 ist über einen dritten Querstift 30 verschwenkbar an einem Lagerbock 31 angeordnet, der an dem Gehäuse 1 seitlich befestigt ist. Auf dem zweiten Gabelstück 29 ist der Spannarm 3 festgeschraubt. Dieser enthält an seinem vorderen Ende eine schlitzförmige Öffnung, in die der Aufnahmestift 5 in der Spannstellung eingreift. Durch die beiden Gabelstücke 22, 29 und den Gelenkhebel 25 wird ein Hebelgetriebe gebildet, durch das der Spannarm 3 über den Linearantrieb 4 zwischen seiner Offen- und Spannstellung verschwenkt werden kann.
Die seitliche Aussparung 23 des Gehäuses 1 wird an dessen Außenseite durch ein Abdeckblech 32 abgedeckt, das über eine Durchgangsöffnung mit dem ersten Gabelstück 22 verbunden und zwischen zwei seitlichen Führungen 33 verschiebbar geführt ist. In dem Gehäuse 1 ist ferner ein Sensor 34 zur Werkstückerkennung untergebracht. Durch diesen Sensor kann erfaßt werden, ob sich ein Werkstück innerhalb der Spannvorrichtung befindet.
Die vorstehend beschriebene Spannvorrichtung funktioniert wie folgt:
Bei der in 1 gezeigten Einlegeposition der Spannvorrichtung befindet sich der Spannarm 3 in einer Offenstellung und der Aufnahmestift 1 steht nur mit seiner konischen Spitze von der plattenförmigen Auflage 2 vor. In dieser Stellung kann ein Werkstück eingelegt werden, wobei die konische Spitze des Aufnahmestifts 5 in eine entsprechende Bohrung des Werkstücks eingreifen kann und eine Zentrierfunktion zur ordnungsgemäßen Positionierung des Werkstücks übernimmt.
Wenn das Werkstück eingelegt ist, kann die Kolbenstange 6 mit Hilfe des Handhebels 9 manuell aus der in 1 gezeigten unteren Stellung in die gemäß 2 dargestellte obere Stellung verschoben werden, wobei der Spannarm 3 über das Hebelgetriebe aus seiner Offenstellung in die Spannstellung verschwenkt wird. Gleichzeitig fährt auch der Aufnahmestift 5 aus und gelangt in die gemäß 2 dargestellte Haltestellung. Dann kann der Pneumatikzylinder derart beaufschlagt werden, dass die Kolbenstange 6 nach oben gedrückt wird, wodurch die eigentliche Spannkraft erzeugt wird. Aus Sicherheitsgründen ist vorgesehen, dass der Pneumatikzylinder erst dann betätigt werden kann, wenn der Sensor 34 die ordnungsgemäße Lage des Werkstücks auf der Auflage 2 signalisiert.
Zum Öffnen der Spannvorrichtung wird der Pneumatikzylinder entsprechend umgesteuert, so dass die Kolbenstange 6 nach unten fährt. Dadurch wird der Spannarm 3 wieder in seine Offenstellung verschwenkt und der Haltestift 5 fährt gleichzeitig ein. Das Werkstück liegt dann wieder frei und kann ohne Verspannung entnommen werden.
Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren gezeigte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann z.B. anstelle des beschriebenen Linearantriebs mit manueller und pneumatischer Betätigung auch ein anderer Antrieb zur gleichzeitigen Betätigung des Spannarms und des Haltestifts oder eines anderen geeigneten Halteelements vorgesehen sein. Die Spannvorrichtung kann außerdem auch mehrere Spannarme und Aufnahmestifte aufweisen.

Claims

Spannvorrichtung mit einer Werkstückauflage (2), mindestens einem Spannarm (3) zum Festspannen des Werkstücks auf der Werkstückauflage (2) und einem Antrieb zur Bewegung des Spannarms (3) zwischen einer Offenstellung und einer Spannstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Linearantrieb (4) ausgebildet ist, der mit dem mindestens einen Spannarm (3) über ein Hebelgetriebe (22, 25, 29) und mit mindestens einem beweglichen Aufnahmestift (5) zur lagegenauen Positionierung des Werkstücks derart verbunden ist, dass durch Betätigung des Linearantriebs (4) der Spannarm (3) aus seiner Offenstellung in die Spannstellung und zurück verschwenkbar und gleichzeitig der Aufnahmestift (5) aus einer Einlegestellung in eine Haltestellung bzw. zurück bewegbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmestift (5) durch den Linearantrieb (4) zwischen einer eingefahrenen Einlegestellung und einer ausgefahrenen Haltestellung verschiebbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmestift (5) an einem innerhalb des Gehäuses (1) verschiebbar geführten Führungsbolzen (19) angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (22, 25, 29) ein durch den Linearantrieb (4) verschiebbares erstes Gabelstück (22) und ein an dem Gehäuse (1) verschwenkbar angelenktes zweites Gabelstück (29) enthält, die durch einen Gelenkhebel (25) gelenkig miteinander verbunden sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannarm (3) an dem zweiten Gabelstück (29) befestigt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gabelstück (22) durch eine seitliche Aussparung (23) des Gehäuses (1) nach außen vorsteht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Aussparung (23) durch eine mit dem ersten Gabelstück (22) verschiebbare Abdeckung (32) abgedeckt wird.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (4) einen druckmittelbetätigten Zylinder, vorzugsweise einen Pneumatikzylinder (6, 7), mit einer durchgehenden Kolbenstange (6) enthält.
Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Kolbenstange (6) mit dem Hebelgetriebe (22, 25, 29) und dem Aufnahmestift (5) und das andere Ende der Kolbenstange (6) mit einem Handhebel (9) zur manuellen Verschiebung der Kolbenstange (6) verbunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhebel (9) an einer an der Unterseite eines Zylindergehäuses (7) befestigten Platte (8) verschwenkbar angelenkt ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) ein Sensor (34) zur Werkstückerkennung angeordnet ist.