[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung, und insbesondere eine Mehrfachspanneinrichtung
mit wenigstens einem an einer Basisschiene angeordneten Spannmodul, das ein verschiebbar
an der Basisschiene gehaltenes und in unterschiedlichen Positionen an dieser fixierbares
Grundelement und ein Spannelement, das an dem Grundelement zum Spannen eines Werkstücks
gegen ein weiteres an der Basisschiene vorgesehenes Spannmodul oder Anschlagmodul
verschiebbar angeordnet ist, aufweist, wobei das Spannelement an dem Grundelement
durch eine Schraube gehalten ist und eine Auflaufschräge aufweist, die beim Festziehen
der Schraube mit einer Gegenfläche zusammenwirkt, um die Bewegung der Schraube in
eine Spannbewegung des Spannelements umzusetzen.
[0002] Spanneinrichtungen dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt
und werden insbesondere auf NC-gesteuerten Bearbeitungszentren, Bohr- und Fräsmaschinen,
Koordinatenschleifmaschinen etc. eingesetzt, um gleichzeitig eine Vielzahl von Werkstücken
auf einer Palette, einer Platte oder einem Maschinentisch zu spannen. Die bekannten
Mehrfachspannsyteme sind modular aufgebaut und umfassen eine Basisschiene, an der
in der Regel eine festes Anschlagmodul und mehrere Spannmodule vorgesehen sind, wobei
jeweils ein Werkstück zwischen zwei Spannmodulen oder zwischen einem Spannmodul und
dem Anschlagmodul gespannt werden kann. Die Spannmodule eines im Markt erhältlichen
Mehrfachspannsystems, von dem die Erfindung ausgeht, besitzen dabei jeweils ein Grundelement,
das an das Basisschiene verschiebbar angeordnet und in unterschiedlichen Positionen
arretierbar ist, sowie ein Spannelement, das am Grundelement entlang einer Schräge
bewegbar geführt ist und zum Festspannen bzw. Lösen von Werkstücken mittels eines
Innensechskantschlüssels bewegbar ist.
[0003] Das bekannte Mehrfachspannsystem hat sich in der Praxis durchaus bewährt. Es wird
allerdings zum Teil als nachteilig empfunden, daß das Spannbackenelement bei seiner
Bewegung entlang der Schrägfläche neben der reinen Spannbewegung parallel zur Basisschiene
zusätzlich eine quer dazu gerichtete Niederzugkomponente in Richtung der Basisschiene
ausführt. Auch wird es zum Teil als unvorteilhaft angesehen, daß die Rüstzeiten dieses
Spannsystems verhältnismäßig hoch sind, da das Grundelement an der Basisschiene durch
vier Schrauben festgeklemmt ist, die beim Umrüsten zunächst gelöst und später wieder
angezogen werden müssen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spanneinrichtung der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß unter Beibehaltung guter Funktionsgenauigkeit leicht und schnell
umgerüstet werden kann.
[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spannelement ein quer zur
Führungsrichtung des Spannmoduls und insbesondere in Axialrichtung der Schraube verschiebbar
am Grundelement angeordnetes Betätigungselement, das durch Festziehen der Schraube
in Richtung der Basisschiene bewegbar ist, und ein parallel zur Basisschiene am Grundelement
bewegbar angeordnetes Spannbackenelement aufweist, wobei am Betätigungselement und
am Spannbackenelement Auflaufschrägen ausgebildet sind, die miteinander zusammenwirken,
um bei einem Festziehen der Schraube die Bewegung des Betätigungselements in eine
Bewegung des Spannbackenelements umzusetzen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil,
daß das Spannbackenelement eine reine Spannbewegung ausführt, d.h. die Spannbewegungen
parallel zur Basisschiene erfolgen.
[0006] Zweckmäßigerweise weist dabei das Spannbackenelement eine von der Schraube durchgriffene,
in Bewegungsrichtung des Spannbackenelements länglich ausgebildete Durchgangsöffnung
auf, die zum Grundelement hin geöffnet ist, so daß das Spannbackenelement von dem
Grundelement ohne ein Lösen der Schraube zur Seite hin abgezogen werden kann. Diese
Ausführungsform hat den Vorteil, daß das Spannbackenelement auf einfache und schnelle
Weise ausgetauscht werden kann. Um ein ungewolltes Lösen des Spannbackenelements von
dem Grundelement zu vermeiden, sollten allerdings Arretiermittel beispielsweise in
der Form eines federbeaufschlagten Raststifts, der in eine Ausnehmung des Spannbackenelements
eingreift, vorgesehen sein.
[0007] Im übrigen sollten die Auflaufschrägen in bevorzugter Weise unter einem Winkel von
45° zur Basisschiene angeordnet sein, wodurch optimale Wegverhältnisse bei der Umsetzung
der Bewegung des Betätigungselements in die Bewegung des Spannbackenelements erreicht
werden und zudem auch noch sichergestellt wird, daß das Spannbackenelement nicht von
dem Grundelement abhebt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein direkter Kraftverlauf
von der Betätigungsschraube in den T-Nutenstein erfolgt.
[0008] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Basisschiene eine T-Nut
ausgebildet ist, in die ein T-Nutenstein eingesetzt ist, der mittels einer das Grundelement
eingeschraubten Schraube an dem Grundelement angebracht und durch Festziehen der Schraube
unter Fixierung des Spannmoduls gegen die Basisschiene spannbar ist, und daß die Schraube
für die Befestigung des Spannelements an dem Grundelement das Spannelement und das
Grund-element durchgreift und in den T-Nutenstein eingeschraubt ist.
[0009] Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit die Fixierung des Grundelements an der Basisschiene,
indem der T-Nutenstein durch Festziehen der das Grundelement durchgreifenden Schraube
mit der Basisschiene verspannt wird. Die Rüstzeiten sind daher im Vergleich zu dem
bekannten Spannsystem, bei dem die Fixierung des Grundelements an der Basisschiene
durch vier Schrauben erfolgt, vergleichsweise gering. Weiterhin ist auch die Schraube,
durch welche das Spannelement an dem Grundelement angebracht und betätigbar ist, in
den T-Nutenstein eingeschraubt. Dies hat den Vorteil, daß sich das Spannelement beim
Spannen eines Werkstücks nicht "aufbäumen" kann.
[0010] Um die Anordnung möglichst kompakt und gut handhabbar zu gestalten, sind die beiden
Schrauben vorzugsweise parallel zueinander und insbesondere senkrecht zur Führungsrichtung
der T-Nut ausgerichtet.
[0011] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß an der
von der Basisschiene wegweisenden Oberseite des Spannmoduls ein die Schrauben abdeckender
Deckel angeordnet ist, in dem eine Öffnung vorgesehen ist, durch welchen die das Spannelement
durchgreifende Schraube zugänglich ist. Durch diesen Deckel wird erreicht, daß die
Spannmimik, durch welche das Grundelement und das Spannelement betätigbar sind, vor
Verschmutzungen geschützt werden und somit das Spannmodul wenig anfällig gegen verschmutzungsbedingte
Störungen ist.
[0012] Zweckmäßigerweise ist der T-Nutenstein in der T-Nut quer zur Führungsrichtung seitlich
geführt, so daß über den T-Nutenstein auch eine seitliche Positionierung erfolgt.
Des weiteren können an dem Grundelement sowie der Basisschiene zusammenwirkende Zahnleisten
vorgesehen sein, über welche mit kleiner Teilung eine reproduzierbare Positioniergenauigkeit
des Grundelements in der Führungsrichtung der T-Nut erzielt werden kann.
[0013] Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche
sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf
die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
- Figur 1
- im Längsschnitt eine Ausführungsform einer Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung,
- Figur 2
- die Spanneinrichtung aus Figur 1 in Draufsicht,
- Figur 3
- die Spanneinrichtung aus Figur 1 im Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1,
- Figur 4
- in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch ein Spannmodul der Spanneinrichtung
gemäß Figur 1 und
- Figur 5
- das Spannmodul aus Figur 4 im Schnitt entlang der Linie V-V in Figur 4.
[0014] In den Figuren 1 bis 3 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung
dargestellt, wie sie beispielsweise auf NC-gesteuerten Bearbeitungszentren, Bohr-
und Fräsmaschinen, Koordinatenschleifmaschinen etc. eingesetzt werden, um gleichzeitig
eine Vielzahl von Werkstücken auf einer Palette, einer Platte oder einem Maschinentisch
zu spannen. Zu der Spanneinrichtung 1 gehört eine Basisschiene 2, die beispielsweise
an einem Maschinentisch ortsfest anbringbar ist. In der dargestellten Ausführungsform
liegt die Basisschiene 2 horizontal, es ist aber auch möglich, sie schräg oder vertikal
anzuordnen. An der Basisschiene 2 sind ein Anschlagmodul 3 sowie mehrere Spannmodule
4, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestellt sind, verstellbar angebracht. Die
Basisschiene 2 weist dazu in ihrer Oberseite eine T-Nut 5 auf, in der das Anschlagmodul
3 sowie die Spannmodule 4 verschiebbar angeordnet sind.
[0015] Die Spannmodule 4 besitzen jeweils ein L-förmiges Grundelement 6, das über einen
in die T-Nut 5 eingreifenden T-Nutenstein 7 an der Basisschiene 2 gehalten ist. Der
T-Nutenstein 7 ist an dem Grundelement 6 durch eine Schraube 8 befestigt, die das
Grundelement 6 etwa senkrecht zur Führungsrichtung der T-Nut 5 durchgreift und in
den T-Nutenstein 7 eingeschraubt ist. An dem horizontalen Schenkel des L-förmigen
Grundelements 6 ist ein Spannbackenelement 9 parallel zur Führungsrichtung der T-Nut
5, d.h. hier in horizontaler Richtung, verschiebbar geführt und weist an seiner zum
vertikalen Schenkel des Grundelements 4 weisenden Rückseite eine Schrägfläche 10 auf,
die um 45° zur Basisschiene 2 geneigt ist. Auf dieser Auflaufschräge 10 liegt ein
Betätigungselement 11 auf, das eine entsprechende um 45° zur Basisschiene 2 geneigte
Auflaufschräge 12 aufweist und in vertikaler Richtung am Grundelement 4 geführt ist.
[0016] Das Spannbackenelement 9 und das Betätigungselement 11 sind an dem Grundelement 6
durch eine Schraube 13 fixiert, die eine Bohrung 14 in dem Betätigungselement 11 und
einen parallel zur Führungerichtung der T-Nut 5 verlaufenden Langschlitz 15 in dem
Spannbackenelement 9, der zum vertikalen Schenkel des Grundelements 6 offen ist, sowie
den horizontalen Schenkel des Grundelements 4 durchgreift und in den T-Nutenstein
7 eingeschraubt ist. Dabei liegt der Kopf der Schraube 13 auf dem Betätigungselement
11 auf, so daß diese in Richtung der Basisschiene 2 niedergedrückt wird, wenn die
Schraube 13 festgezogen wird, wobei diese vertikale Bewegung des Betätigungselements
durch Zusammenwirken der beiden Auflaufschrägen 10, 12 in eine horizontale Spannbewegung
des Spannbackenelements 9 umgesetzt wird.
[0017] Der Langschlitz 15 in dem Spannbackenelement 9 ist deshalb offen zum vertikalen Schenkel
des Grundelements 6 gehalten, damit das Spannbackenelement 9 in horizontaler Richtung
von dem Grundelement 6 abgezogen werden kann, wodurch Umrüstvorgänge erleichtert werden.
Um dabei ein unbeabsichtigtes Lösen zu verhindern, ist, wie insbesondere in den Figuren
4 und 5 dargestellt ist, in das Grundelement 6 ein Federstift 25 eingeschraubt, der
mit einer Ausnehmung in dem Spannbackenelement 9 in rastendem Eingriff steht.
[0018] Die beiden Schrauben 8, 13 des Spannmoduls 4 sind als Innensechskantschrauben ausgebildet,
und an der von der Basisschiene 2 wegweisenden Oberseite des Spannmoduls 4 ist ein
die beiden Schrauben 8, 13 abdeckender Deckel 16 angebracht, in dem eine Öffnung 17
vorgesehen ist, durch welche die Schraube 13 zur Betätigung des Spannbackenelements
9 für einen Innensechskantschlüssel zugänglich ist. Der Deckel 16 schützt die Spannmimik
im Inneren des Spannmoduls 4 vor Verschmutzungen.
[0019] Die Fixierung des Spannmoduls 4 an der Basisschiene 2 erfolgt, indem der T-Nutenstein
7 durch Festziehen der den vertikalen Schenkel des Grundelements 6 durchgreifenden
Schraube 8 gegen die Oberseite der T-Nut 5 in der Basisschiene verspannt wird, wie
dies in Figur 3 erkennbar ist, und kann in umgekehrter Weise durch Losdrehen der Schraube
8 wieder von der Basisschiene 2 gelöst werden, wobei schon ein leichtes Lösen ausreichend
ist, um das Grundelement 4 bei Umrüstvorgängen entlang der Basisschiene 2 verschieben
zu können. Um hierbei mit hoher Wiederholungsgenauigkeit das Spannmodul 4 exakt positionieren
zu können, sind an der Oberseite der Basisschiene und an der Unterseite des Grundelements
6 Zahnleisten 18, 19 vorgesehen, die zur Positionierung des Spannmoduls 4 miteinander
in Eingriff gebracht werden können.
[0020] Das Anschlagmodul 3 besitzt einen Grundkörper 20, der ebenfalls über einen T-Nutenstein
7 an der Basisschiene 2 fixierbar ist. Der T-Nutenstein 7 ist in diesem Fall mittels
zweier Schrauben 21, 22, die den Grundkörper 20 durchgreifen und in den T-Nutenstein
7 eingeschraubt sind, fixierbar. Die beiden Schrauben 21, 22 sind auch hier durch
einen Deckel 23 gegen Verschmutzungen geschützt. Auch der Grundkörper 20 weist an
seiner Unterseite eine Zahnleiste 24 auf, die mit der Zahnleiste 19 der Basisschiene
2 in Eingriff bringbar ist, um das Anschlagmodul 3 genau zu positionieren.
[0021] Mit der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung 1 lassen sich Werkstücke entweder zwischen
zwei Spannmodulen 4 oder zwischen einem Spannmodul 4 und dem Anschlagmodul 3 fixieren,
wobei beide Varianten in Figur 1 dargestellt sind. Zum Spannen eines Werkstücks 24
wird das Werkstück 24 zwischen dem Grundkörper 20 des Anschlagmoduls 3 bzw. dem vertikalen
Schenkel des Grundelements 6 eines Spannmoduls einerseits und dem Spannbackenelement
9 eines benachbarten Spannmoduls 4 positioniert, wie dies für das linke Werkstück
24 in Figur 1 gezeigt ist. Anschließend wird die Schraube 13 festgezogen, wodurch
das Betätigungselement 11 in Richtung der Basisschiene 3 bewegt wird. Diese vertikale
Bewegung wird über die Auflaufschrägen 10, 12 am Betätigungselement 11 und dem Spannbackenelement
9 in eine horizontalen Spannbewegung des Spannbackenelements 9 umgesetzt, wodurch
das Werkstück 24 fixiert wird (siehe rechtes Werkstück 24 in Figur 1).
[0022] In umgekehrter Weise können die Werkstücke nach der Bearbeitung wieder gelöst werden,
indem die Schraube 13 gelöst wird.
1. Spanneinrichtung, insbesondere Mehrfachspanneinrichtung mit wenigstens einem an einer
Basisschiene (2) angeordneten Spannmodul (4), das ein verschiebbar an der Basisschiene
(2) gehaltenes und in unterschiedlichen Positionen an dieser fixierbares Grundelement
(6) und ein Spannelement, das an dem Grundelement (6) zum Spannen eines Werkstücks
(24) gegen ein weiteres an der Basisschiene (2) vorgesehenes Spannmodul (4) oder Anschlagmodul
(3) verschiebbar angeordnet ist, aufweist, wobei das Spannelement an dem Grundelement
(6) durch eine Schraube (8) gehalten ist und eine Auflaufschräge (10) aufweist, die
beim Festziehen der Schraube (8) mit einer Gegenfläche (12) zusammenwirkt, um die
Bewegung der Schraube (8) in eine Spannbewegung des Spannelements umzusetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement ein quer zur Führungsrichtung des Spannmoduls (4) und insbesondere
in Axialrichtung der Schraube (8) verschiebbar am Grundelement (6) angeordnetes Betätigungselement
(11), das durch Festziehen der Schraube (8) in Richtung der Basisschiene (2) bewegbar
ist, und ein parallel zur Basisschiene (2) am Grundelement (6) bewegbar angeordnetes
Spannbackenelement (9) aufweist, wobei am Betätigungselement (11) und am Spannbackenelement
(9) Auflaufschrägen (10, 12) ausgebildet sind, die miteinander zusammenwirken, um
bei einem Festziehen der Schraube (8) die Bewegung des Betätigungselements (11) in
eine Bewegung des Spannbackenelements (9) umzusetzen.
2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflaufschrägen (10, 12) unter einem Winkel von 45° zur Basissschiene (2)
angeordnet sind.
3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannbackenelement (9) eine von der Schraube (8) durchgriffene, in Bewegungsrichtung
des Spannbackenelements (9) länglich ausgebildete Durchgangsöffnung (15) aufweist.
4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgriffsöffnung (15) zum Grundelement (6) hin geöffnet ist, so daß das
Spannbackenelement dem Grundelement (6) ein Lösen der Schraube (8) zur Seite hin abgezogen
werden kann.
5. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spannelement Sicherungsmittel zur Fixierung des Spannbackenelements (9)
an dem Grundelement (6) vorgesehen sind.
6. Spanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel einen im Grundelement (6) angeordneten Federstift (25)
aufweist, der mit einer Ausnehmung (26) im Spannbackenelement (9) in lösbarem Eingriff
steht.
7. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundelement (6) und der Basisschiene (2) Zahnleisten (18, 19) vorgesehen
sind, die zur Positionierung des Grundelements (6) in der Führungsrichtung der T-Nut
(5) in Eingriff bringbar sind.
8. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Basisschiene (2) eine T-Nut (5) ausgebildet ist, in die ein T-Nutenstein
(7) eingesetzt ist, der mittels einer das Grundelement (6) durchgreifenden und in
den T-Nutenstein (7) eingeschraubten Schraube (13) an dem Grundelement (6) angebracht
und durch Festziehen der Schraube (13) unter Fixierung des Spannmoduls (4) gegen die
Basisschiene (2) spannbar ist, und daß die Schraube (8) für die Befestigung des Spannelements
an dem Grundelement (6) das Spannelement und das Grundelement (6) durchgreift und
in den T-Nutenstein (7) eingeschraubt ist.
9. Spanneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schrauben (8, 13) parallel zueinander ausgerichtet sind und insbesondere
senkrecht zur Führungsrichtung der T-Nut (5) verlaufen.
10. Spanneinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der von der Basisschiene (2) wegweisenden Oberseite des Spannmoduls (4) ein
die Schrauben (8, 13) abdeckender Deckel (16) angeordnet ist, in dem eine Öffnung
(17) vorgesehen ist, durch welche die das Spannelement durchgreifende Schraube (13)
zugänglich ist.
11. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der T-Nutenstein (7) in der T-Nut (5) quer zur Führungsrichtung seitlich geführt
ist.