Werkstückspannvorrichtung

Abstract

 Die Vorrichtung dient zum Spannen von Werkstücken mit einem an einer Kolbenstange (11) angeordneten Spannkopf oder einem Spannarm (20). Der Antrieb (1) weist abtriebssei­tig einen Gewindebolzen (9) auf, auf dem die Kolbenstan­ge (11) angeordnet ist. Weiterhin ist die Kolbenstange (11) mit einem Führungsgehäuse (8) versehen und zwischen der Kolbenstange (11) und dem Führungsgehäuse (8) befindet sich eine Verdrehsicherung (18,19). Zwischen dem Gewindebol­zen (9) und der Kolbenstange (11) ist außerdem ein Mitneh­mer (13,15) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Werkstückspannvorrichtung, die durch einen drehrichtungsumkehrbaren Rotationsmotor betätigbar ist, bestehend aus einem vom Rotationsmotor antreibbaren, mit einem Bewegungsgewinde versehenen Schaft, der in einem Führungsgehäuse drehbar und in einem Zwischenstück auf Wälzlagern axial abgestützt ist, einer mit einem Innengewinde versehenen Betätigungsstan­ge, die gegen Verdrehung gesichert und mit einem Spannarm od. dgl. verbunden ist, sowie mit dem Betäti­gungsgewinde des Schaftes zum Ausführen des Spannens oder Lösens in Eingriff steht.

[0002] Bekannt ist (DE 36 38 526 C1), eine von einem Elektromo­tor angetriebene Vorrichtung, die als linearer Spann­zylinder arbeitet. Dabei ist am Ende des Spannzylinders ein Zwischenglied angeordnet, das mit dem Spannhebel gelenkig verbunden ist. Hierbei ist nachteilig, daß der Spannhebel zum Spannen nur eine Auf- und Abbewegung ausführt, so daß eine Anpassung an die Position der Werkstücke nicht gewährleistet ist. Am Ende des Spannvorganges muß der Antriebsmotor abgeschaltet werden. Außerdem sind bei dieser bekannten Spannvorrich­tung zusätzliche Bauteile, wie eine axial verschiebbare Axialkupplung, eine Axialfeder für die Gewindespindel, eine bewegliche Axialgleitbüchse,Sicherheitsendschalter u.dgl. vorgesehen.

[0003] Bekannt sind auch Schwenkspanner (DE 29 09 464 C2), bei denen der Spannkopf bzw. der Spannarm an einem axial bewegten Kolben angeordnet ist. Der Kolben führt einen Hub von einer bestimmten Hublänge aus, der sich aus Schwenkhub und Spannhub zusammensetzt.

[0004] Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß beide Möglichkeiten, nämlich als Schwenkspan­ner oder als linearer Spannzylinder, nicht in einer Vorrichtung zusammengefaßt sind.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Übertragung höherer Spannkräfte sowohl ein Einspannen durch Schwenken, als auch durch eine lineare Bewegung möglich ist.

[0006] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Außenseite der Betätigungsstange mit einer Außenlängsnut versehen ist, in die ein im Führungsgeh­äuse wahlweise für einen linearen (axialen) Spannvorgang einschraubbarer Führungs- und Anschlagbolzen eingreift, die Gewindebohrung des Innengewindes der Betätigungs­stange mit einer Innenlängsnut versehen ist, am freien Ende des Schaftes eine abgesetzte Verlängerung mit einer Querbohrung für eine Kupplungseinrichtung (Kupplungsfeder und Kupplungsglied) vorgesehen ist, deren Kupplungsglied in die Innenlängsnut eingreift und nach dem Anschlagen des Spannarmes an einem der Anschlagstifte aus dieser Längsnut ausrastet zum Ausführen einer linearen Spannbewegung zum Spannen des Werkstückes.

[0007] Diese Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, daß
die Außenseite der Betätigungsstange mit einer Außenlängsnut versehen ist, in die ein im Führungsge­häuse wahlweise für einen linearen (axialen) Spannvor­gang einschraubbarer Führungs- und Anschlagbolzen eingreift,
der Schaft ist mittels eines Profilzapfens verlängert und steht im Eingriff mit einem Kupplungs­glied mit entsprechendem Innenprofil,
am Ende des Kupplungsgliedes ist eine Druckfeder angebracht, wodurch das Kupplungsglied an einer Schulter der Betätigungsstange unter Drehreibung abgestützt ist und nach dem Anschlagen des Spannarmes an einem der Anschlagstifte die Drehreibung zum Ausführen einer linearen Spannbewegung zum Spannen des Werkstückes überwindet.

[0008] Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß als Rotationsmotor ein Pneumatikmotor vorgesehen ist, der über ein Untersetzungsgetriebe den Schaft antreibt.

[0009] Es ist vorteilhaft, daß ein exzentrisch auf der Abtriebswelle des Rotationsmotors angeordneter Mitneh­merstift entsprechend in eine gleichachsig und drehfest mit dem Schaft verbundene Flanschscheibe eingreift und daß diese Flanschscheibe beidseitig auf als Querlager ausgebildete Wälzlager abgestützt ist.

[0010] Weiterhin geht man so vor, daß an der Stirnseite des Führungsgehäuses Anschlagstifte für den Spannarm vorgesehen sind.

[0011] Hierbei ist es vorteilhaft, daß auf dem mit einem Gewinde versehenen Führungsgehäuse ein Deckel mit am Umfang verstellbaren Anschlagstiften angebracht ist, um einen beliebigen Schwenkwinkel des Spannarmes zu erzielen.

[0012] Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der Schaft des Rotationsmotors und das Führungsgehäuse mit einem Gewinde zum Einschrauben in eine Arbeitsplatte vorgesehen sind.

[0013] Weiterhin ist es vorteilhaft, daß am Führungsgehäuse eine Aufschraubbefestigung für eine Arbeitsplatte vorgesehen ist.

[0014] Die Erfindung bringt den Vorteil, daß sich der Spannkopf bzw. der Spannarm nach dem Abstellen des Antriebsmecha­nismus nicht öffnet. Dies bringt insbesondere Vorteile beim Abstellen der Maschine in Pausen, wodurch eine erhebliche Energieersparnis erzielbar ist. Auch lassen sich für Serienproduktionen Werkstücke auf Paletten für die spätere Bearbeitung vorbereiten. Weiterhin ergibt sich der Vorteil einer kleinen, gedrängten Bauweise und es lassen sich große Spannkräfte gegenüber den bekannten Hydraulikspanneinrichtungen erzielen. Auch lassen sich die verschiedensten mechanischen Anschluß­möglichkeiten verwirklichen.

[0015] Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh­rungsbeispielen näher erläutert.

[0016] Es zeigen,

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrich­tung,

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, wenn diese als Linearspanner arbeitet und

Fig. 4 diese Vorrichtung gemäß Fig. 3 teilweise geschnitten, wenn diese als Schwenkspanner arbeitet.

[0017] Als Antrieb dient ein herkömmlicher pneumatischer, in seiner Drehrichtung umkehrbarer Rotationsmotor 1, der an einem Zwischenstück 2 befestigt ist. Dazu ist das Motorgehäuse beispielsweise mit einem Gewinde 3 versehen und in das Zwischenstück 2 eingeschraubt. Das Zwi­ schenstück 2 dient zum Befestigen der Vorrichtung an einem Maschinentisch. Der Rotationsmotor 1 ist mit einem Untersetzungsgetriebe versehen und ein Mitnehmerstift 4 greift in eine Flanschscheibe 5 ein. Die Lagerung erfolgt mit Hilfe von Wälzlagern 6 bzw. 7 in einem Führungsgehäuse 8, das auf das Zwischenstück 2 auf­geschraubt ist. Wie aus Figur 1 ersichtlich, greift der Mitnehmerstift 4 außermittig in die Flanschscheibe 5 ein und bewegt sich um die zentrale Achse dieser Scheibe 5. An der Scheibe 5 ist mittig ein Schaft 9 befestigt, der außen mit einem Bewegungsgewinde 10 versehen ist. Auf diesem Schaft 9 ist eine Betätigungsstange 11 auf­geschraubt, die innerhalb des Führungsgehäuses 8 verschiebbar ist. Weiterhin besitzt der Schaft 9 eine abgesetzte Verlängerung 12 mit einer Querbohrung 12′, in der ein Kupplungsglied 13 in Form eines Stiftes mit einer Kupplungsfeder 14 angeordnet ist. Dieses Kupp­lungsglied 13 greift in eine sich axial erstreckende In­nenlängsnut 15 an der Innenseite der Betätigungsstan­ge 11 ein. Weiterhin ist die Betätigungsstange 11 in der Mitte mit einer Schmierbohrung 16 versehen und zwischen Führungsgehäuse 8 und Betätigungsstange 11 befindet sich weiterhin ein Abstreifer 17.

[0018] Zur Hubbegrenzung ist an der Außenseite der Betätigungs­stange 11 eine in axialer Richtung verlaufende Außen­längsnut 18 angebracht, in die ein in das Führungsge­häuse 8 quer eingeschraubter Führungs- und Anschlagbol­zen 19 eingreift. Am Ende der Betätigungsstange 11 ist ein Spannarm 20 oder sonstiger Spannkopf befestigt. Zum Begrenzen der Schwenkbewegung des Spannarmes sind an der Stirnseite des Gehäuses 8 Anschlagstifte 21 angebracht.

[0019] Wenn die Vorichtung als linearer Spannzylinder arbeitet, ist der in die Außenlängsnut 18 reichende Bolzen 19 eingeschraubt, wobei der Schaft 9 angetrieben wird, so daß die Betätigungsstange 11 axial verschoben wird. Der Verschiebeweg ist durch die Länge der Nut 18 begrenzt.

[0020] Soll die Vorrichtung als Schwenkspanner arbeiten, dann wird der Bolzen 19 entfernt, so daß die Betätigungs­stange 11 eine Drehbewegung ausführen kann. Dies wird dadurch bewirkt, daß das Kupplungsglied 13 in die Nut 15 einrastet. Diese Einrichtung wirkt gleichzeitig als Überlastschutz, wobei bei einer entsprechenden Hemmung der Drehbewegung für die Betätigungsstange 11 das Kupplungsglied 13 aus der Nut 15 zurückgedrückt wird.

[0021] Die Anschlagstifte 21 dienen sowohl als Verdrehsicherung der Betätigungsstange 11, als auch als Schwenkwinkel­begrenzung des Spannarmes 20. Wenn der Spannarm 20 zusätzlich eine Schwenkbewegung unter einem bestimmten Winkel, der beliebig anhand der Anschlagstifte 21 eingestellt werden kann, ausführt, ergibt sich folgende Funktion. Bei ausgefahrener Betätigungsstange 11 und nach dem Entfernen des Bolzens 19 wird der Rotationsmo­tor 1 derart geschaltet, daß die Betätigungsstange 11 eingefahren wird. Da der Schaft 9 mit der Betätigungs­stange 11 durch die Kupplungseinrichtung 13,14 verbunden ist, und der Schaft 9 eine Drehbewegung ausführt, führt der Spannarm 20 ebenfalls eine entsprechende Dreh­bewegung aus. Die Schwenkbewegung des Spannarmes 20 wird von dem Anschlagstift 21 aufgehalten und die Rutschkup­plung wird in Funktion gesetzt, wobei der Anschlag­stift 21 die Funktion der Nut 18 und des Bolzens 19 übernimmt, so daß die Betätigungsstange 11 eine Axialbewegung gegen das Werkstück ausführt und dieses fest spannt.

[0022] Beim Entspannen wird der Motor 1 entgegengesetzt angetrieben, d.h. die Betätigungsstange 11 wird ausgefahren, so daß das Werkstück freigegeben wird. Wenn die Reibungskraft zwischen dem Spannarm 20 und dem Werkstück kleiner ist, als die Kupplungskraft der Kupplungseinrichtung 13,14, kann der Spannarm 20 bis an einen der Anschlagstifte 21 schwenken. Danach wird bis zum Abschalten des Motors durch die Kupplungseinrich­ tung 13,14 eine Axialbewegung in Richtung Entspannen bewirkt.

[0023] Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. In Abweichung von der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist der Schaft 9 durch einen Profilzapfen 12˝ verlängert. Auf diesen Profilzapfen 12˝ ist ein Kupplungsglied 13′ mit einem entsprechenden Innenprofil aufgesetzt und mittels eines Gewindezapfens 30 verlängert, der durch eine Schulter 29 der Betätigungsstange 11 hindurchgeführt ist. Wenn die Vorrichtung als Linearspanner arbeitet, dann ist der Anschlagbolzen 19 eingeschraubt und greift hierbei in die Nut 18 ein (Fig. 3). Durch den an­getriebenen Schaft 9 mit dem Gewinde 10 wird die Betätigungsstange 11 achsial verschoben.

[0024] Wenn die Vorrichtung nunmehr als Schwenkspanner arbeiten soll (Fig. 4), dann wird in den Raum 26 eine Druckfeder eingesetzt und die Federspannung mittels einer Mutter 31 eingestellt. Durch den Federdruck wird das Kupplungs­glied 13′ gegen die Schulter 29 gedrückt. Sobald der Anschlagbolzen 19 aus der Nut 18 herausgeschraubt ist, wird bei einem Drehen des Kupplungsgliedes 13′ durch die Reibung an der Schulter 29 die Betätigungsstange 11 mitgenommen. Nach dem Anschlagen des Spannarmes 20 an einem der Anschlagstifte 21 wird diese Reibung überwun­den und die Betätigungsstange 11 führt eine lineare Spannbewegung zum Spannen des Werkstückes aus.

[0025] Zum Anbringen des Deckels 28 für die Halterung der Anschlagstifte 21 sind an dem Führungsgehäuse 8 Nuten 24 vorgesehen. Weiterhin ist auf die Betätigungsstange 11 eine Abdeckschraube 25 aufgeschraubt. Die Feder 14′, vorteilhafterweise sind es Tellerfedern, liegt an einer Scheibe 23 an. Zum Befestigen der Vorrichtung an einer Arbeitsplatte dienen einmal Gewindeabschnitte 22 am Führungsgehäuse 8 sowie dem Rotationsmotor 1 und weiterhin eine Aufschraubbefestigung 27 in der Mitte der Vorrichtung am Führungsgehäuse 8.

Ansprüche

1) Werkstückspannvorrichtung, die durch einen drehrich­tungsumkehrbaren Rotationsmotor betätigbar ist, bestehend aus

1.1 einem vom Rotationsmotor (1) antreibbaren, mit einem Bewegungsgewinde (10) versehenen Schaft (9), der in einem Führungsgehäuse (8) drehbar und in einem Zwi­schenstück (2) auf Wälzlagern (6,7) axial abgestützt ist

1.2 einer mit einem Innengewinde versehenen Betätigungs­stange (11), die gegen Verdrehung gesichert und mit einem Spannarm (20) od. dgl. verbunden ist sowie mit dem Betätigungsgewinde (10) des Schaftes (9) zum Ausführen des Spannens oder Lösens in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß

1.3 die Außenseite der Betätigungsstange (11) mit einer Außenlängsnut (18) versehen ist, in die ein im Führungs­gehäuse (8) wahlweise für einen linearen (axialen) Spannvorgang einschraubbarer Führungs- und Anschlagbol­zen (19) eingreift,

1.4 die Gewindebohrung des Innengewindes der Betäti­gungsstange (11) mit einer Innenlängsnut (15) versehen ist,

1.5. am freien Ende des Schaftes (9) eine abgesetzte Verlängerung (12) mit einer Querbohrung (12′) für eine Kupplungseinrichtung (Kupplungsfeder 14 und Kupplungs­glied 13) vorgesehen ist, deren Kupplungsglied (13) in die Innenlängsnut (15) eingreift und nach dem Anschla­gen des Spannarmes (20) an einem der Anschlagstifte (21) aus dieser Längsnut ausrastet zum Ausführen einer linearen Spannbewegung zum Spannen des Werkstückes.

2) Werkstückspannvorrichtung, die durch einen drehrich­tungsumkehrbaren Rotationsmotor betätigbar ist, bestehend aus

1.1 einem vom Rotationsmotor (1) antreibbaren, mit einem Bewegungsgewinde (10) versehenen Schaft (9), der in einem Führungsgehäuse (8) drehbar und in einem Zwischenstück (2) auf Wälzlagern (6, 7) axial abgestützt ist,

1.2 einer mit einem Innengewinde versehenen Betätigungs­stange (11), die gegen Verdrehung gesichert und mit einem Spannarm (20) od.dgl. verbunden ist sowie mit dem Betätigungsgewinde (10) des Schaftes (9) zum Ausführen des Spannens oder Lösens in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß

1.3 die Außenseite der Betätigungsstange (11) mit einer Außenlängsnut (18) versehen ist, in die ein im Führungs­gehäuse (8) wahlweise für einen linearen (axialen) Spannvorgang einschraubbarer Führungs- und Anschlagbol­zen (19) eingreift,

1.4 der Schaft (9) ist mittels Profilzapfen (12˝) verlängert und steht im Eingriff mit einem Kupplungs­glied (13′) mit entsprechendem Innenprofil,

1.5 am Ende des Kupplungsgliedes (13′) ist eine Druckfeder (14′) angebracht, wodurch das Kupplungsglied (13′) an einer Schulter (29) der Betätigungsstange (11) unter Drehreibung abgestützt ist und nach dem Anschlagen des Spannarmes (20) an einem der Anschlagstifte (21) die Drehreibung zum Ausführen einer linearen Spannbewegung zum Spannen des Werkstückes überwindet.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß als Rotationsmotor (1) ein Pneumatik­motor vorgesehen ist, der über ein Untersetzungsgetriebe den Schaft (9) antreibt.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß ein exzentrisch auf der Abtriebswelle des Rotationsmotors (1) angeordneter Mitnehmerstift (4) entsprechend in eine gleichachsig und drehfest mit dem Schaft (9) verbundene Flanschscheibe (5) eingreiftt und daß diese Flanschscheibe beidseitig auf als Querlager ausgebildete Wälzlager (6, 7) abgestützt ist.

5)Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß an der Stirnseite des Führungsge­häuses (8) Anschlagstifte (21) für den Spannarm (20) vorgesehen sind.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem mit einem Gewinde (22) versehenen Führungs­gehäuse (8) ein Deckel (28) mit am Umfang verstellbaren Anschlagstiften (21) angebracht ist, um einen beliebigen Schwenkwinkel des Spannarmes (20) zu erzielen.

7) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Schaft des Rotationsmotors (1) und das Führungsgehäuse (8) mit einem Gewinde (22) zum Einschrauben in eine Arbeitsplatte versehen sind.

8) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge­kennzeichnet, daß am Führungsgehäuse (8) eine Auf­schraubbefestigung (27) für eine Arbeitsplatte vor­gesehen ist.

Zeichnung