Einrichtung zum Spannen, Halten und Positionieren eines Werkstückes

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) zum Spannen, Halten und Positionieren eines Werkstückes (2), wobei das Werkstück (2) von oben in ein Auflageprisma (3) der Einrichtung (1) einlegbar ist, um das Werkstück (2) in einer bestimmten gewünschten Position zu spannen und damit zur weiteren Bearbeitung festzulegen. Das Auflageprisma (3) weist eine horizontale Drehwelle (5) auf, auf der zumindest zwei Spannbacken (6) für das Werkstück (2) hintereinander gelagert und gegenläufig zueinander bewegbar sind. Jeder der Spannbacken (6) besitzt eine Druckfläche (11), die zu einem am Auflageprisma (3) befestigten und der jeweiligen Spannbacke (6) zugeordneten Verriegelungsbauteil (13) gerichtet ist. Jedes Verriegelungsbauteil (13) an seiner der Spannbacke (6) zugewandten Seite mit einem Druckabschnitt (14) versehen ist, der gegen die Druckfläche (11) der Spannbacke (6) drückt, wenn das Verriegelungsbauteil (13) mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird, um die Spannbacken (6) unter Beibehaltung eines geringen Spaltmaßes an das Werkstück (2) anzulegen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Spannen, Halten und Positionieren eines Werkstückes, wobei das Werkstück von oben in ein Auflageprisma der Einrichtung einlegbar ist, um das Werkstück in einer bestimmten gewünschten Position zu spannen und damit zur weiteren Bearbeitung festzulegen.

[0002] Im Allgemeinen dienen Spann-, Halte- und Positioniereinrichtungen dem Positionieren, Halten und Spannen eines Werkstückes, aber auch von Werkzeugen und anderen ähnlichen Bauteilen in Maschinenelementen, Anlagen, Vorrichtungen und dergleichen während der Bearbeitung. Oft stützen sie nicht nur die Bearbeitungskräfte ab, sondern bringen außerdem das Werkstück selbsttätig beim Spann-, Halte- bzw. Positioniervorgang in eine bestimmte, zur weiteren Bearbeitung erforderliche Lage. Eine Einrichtung ist meist für verschiedene Formen und Abmessungen von Werkstücken innerhalb eines bestimmten Bereiches verwendbar.

[0003] Solche Spann-, Halte- und Positioniereinrichtungen und auch Kraftspanner sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Neben umlaufenden Werkstück- bzw. Werkzeugspannern, wie Spitzen, Spanndorne, Spannzangen, Spannfutter, Teileinrichtungen gibt es auch eine Vielzahl von festen Werkstück- bzw. Werkzeugspannern, z.B. Setzstöcke, Spannstöcke, Magnetspanner, Spanneisen, Spannunterlagen, Kloben usw..

[0004] Insbesondere sind Schraubstöcke bekannt, bei denen die Spannbacken in der Regel mittels einer Gewindespindel gegenläufig zueinander bewegt werden und ein zwischen den Spannbacken eingebrachtes Werkstück gespannt wird, um es für eine weitere Bearbeitung festzulegen.

[0005] Im Fertigungs- und Produktionsprozess besteht oftmals das Problem der Verletzungsgefahr für den Bediener der Vorrichtung, insbesondere dann, wenn in der Massenfertigung die Werkstücke mit immer gleichen Handbewegungen in die entsprechende Bearbeitungsposition gebracht werden.

[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach zu handhaben ist und dabei eine Verletzungsgefahr für den Bediener weitgehend ausgeschlossen wird. Darüber hinaus soll das Werkstück exakt in der gewünschten Lage für eine weitere Bearbeitung bzw. Handhabung gespannt werden können.

[0007] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass

• das Auflageprisma wenigstens eine horizontale Drehwelle aufweist, auf der zumindest zwei Spannbacken für das Werkstück hintereinander gelagert und gegenläufig zueinander bewegbar sind,
• jeder der Spannbacken bevorzugt im unteren Abschnitt eine Druckfläche aufweist, die zu einem am Auflageprisma befestigten und der jeweiligen Spannbacke zugeordneten Verriegelungsbauteil gerichtet ist,
• das jedes Verriegelungsbauteil an seiner der Spannbacke zugewandten Seite mit einem Druckabschnitt versehen ist, der gegen die Druckfläche der Spannbacke drückt, wenn das Verriegelungsbauteil mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird, um die Spannbacken unter Beibehaltung eines geringen Spaltmaßes an das Werkstück anzulegen.

[0008] Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl Werkstücke, als auch Werkzeuge oder andere Geräte mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung gespannt, gehalten und positioniert werden können.

[0009] Die Einrichtung zum Spannen, Halten und Positionieren eines Werkstückes kann mit ihrem Auflageprisma auf einer Basis, beispielsweise einem Maschinenbett oder einer Montageeinheit oder dergleichen, befestigt werden. Das Auflageprisma kann wenigstens eine horizontale Drehwelle aufweisen, auf der zumindest zwei Spannbacken für das Werkstück hintereinander gelagert und gegenläufig zueinander bewegbar sind. Möglich ist auch, dass beispielsweise zwei Drehwellen am Auflageprisma ausgebildet sind, wobei jeweils eine Spannbacke auf einer Drehwelle gelagert ist.

[0010] In einem ersten Arbeitsschritt wird das Werkstück, beispielsweise ein zu bearbeitendes Rohrstück, vom Bediener der Einrichtung von oben in das Auflageprisma eingelegt, so dass das Werkstück auf jeweils einem Schenkel jeder Spannbacke aufliegt und die Spannbacken sich weitgehend schließen, ohne dass eine weitere äußere Kraft einwirkt. Dies geschieht ohne eine Gefahr der Verletzung für den Bediener, denn es erfolgt eine Vorspannbewegung der Spannbacken allein durch das Eigengewicht des Werkstückes, wobei sich die beiden Spannbacken unter Beibehaltung eines geringen Spaltmaßes an das Werkstück anlegen und dabei keine größere Kraft aufbringen. Damit wird bereits ein großer Teil der Spannbewegung bzw. des Spannweges der Spannbacken gegen das Werkstück ausgeführt.

[0011] Erst danach erfolgt eine mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Krafteinwirkung der Verriegelungsbauteile gegen die Spannbacken in die endgültige Spannposition des Werkstückes. Dabei pressen die Druckabschnitte an den jeweils den Spannbacken zugwandten Seiten der Verriegelungsbauteile gegen die Druckfläche der jeweiligen Spannbacke und drücken diese fest gegen das eingelegte Werkstück, welches damit in seiner endgültigen Position zur weiteren Bearbeitung, beispielsweise für einen Bohr- oder Fräsvorgang, festgelegt wird. Diese letzte geringfügige Bewegung der Spannbacken gegen das Werkstück bringt ebenfalls keine Gefahr von Verletzungen des Bedieners mit sich, da diese Bewegung nur noch das geringfügige Spaltmaß aus der ersten Bewegung der Spannbacken beim Einlegen des Werkstückes überwindet. Darüber hinaus wird das Werkstück exakt in der Einrichtung positioniert.

[0012] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist für jede der Spannbacken ein zugeordnetes Verriegelungsbauteil oder ein gemeinsames Verriegelungsbauteil für alle Spannbacken vorgesehen. Diese Ausbildung der Einrichtung kann abhängig sein von den Prozessgegebenheiten und Fertigungsbedingungen der Werkstücke.

[0013] Des Weiteren ist vorgesehen, dass die der Spannbacke zugewandten Seite des Verriegelungsbauteils eine zur Druckfläche der Spannbacke korrespondieren Schräge aufweist oder beispielsweise konisch oder zylindrisch ausgebildet ist. Diese Konfiguration des Verriegelungsbauteils steht mit der Druckfläche der Spannbacke in Wirkeingriff, wenn das Verriegelungsbauteil mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird und drückt dabei die Spannbacken fest gegen das bereits zwischen einem Spannbackenpaar eingelegte Werkstück, so dass dieses zur weiteren Bearbeitung in der Einrichtung festgelegt ist.

[0014] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckfläche jeder Spannbacke als Schräge oder als horizontale Fläche ausgebildet. Ist die Druckfläche der Spannbacke als Schräge ausgebildet, drückt der Druckabschnitt des Verriegelungsbauteils bei dessen Betätigung gegen die Schräge des Spannbackens und bewirkt dessen endgültiges Schließen, wobei die vom Verriegelungsbauteil ausgeübten Verriegelungskräfte im Wesentlichen horizontal auf die Spannbacke einwirken.

[0015] Ist hingegen die Druckfläche der Spannbacke als horizontale Fläche ausgebildet, beispielsweise eine Unterfläche der Spannbacke, so kann das Verriegelungsbauteil auf diese horizontale Fläche drücken und die Spannbacke endgültige schließen. Dabei können die zur mechanischen, pneumatischen, hydraulischen oder elektromagnetischen Betätigung des Verriegelungsbauteils benötigten Bauteile, z.B. bei Platzmangel, unterhalb des Auflageprismas angeordnet sein, wobei die Verriegelungskräfte im Wesentlichen vertikal auf die Spannbacke einwirken.

[0016] Weiterhin ist jede Spannbacke im Wesentlichen flächenmäßig winklig ausgebildet, wobei ein Schenkel eine Erhebung und der andere Schenkel einen Spannabschnitt aufweist. Der Spannabschnitt dient dem Festspannen des Werkstückes. Die Erhebung des anderen Schenkels dient hingegen der Auflage des Werkstückes, wenn dieses im ersten Arbeitsschritt vom Bediener der Einrichtung von oben in das Auflageprisma eingelegt wird. Somit ist das zur Weiterbearbeitung vorgesehene Werkstück von oben auf die Spannbacken im Auflageprisma derart einlegbar, dass die Spannbacken allein durch das Eigengewicht des Werkstückes eine Vorspannbewegung auf dieses ausüben. Die Spannbacken spannen das Werkstück endgültig und exakt bei Betätigung des Verriegelungsbauteils.

[0017] Ferner kann an der Unterseite des Auflageprismas eine Verschleißplatte befestigt sein. Diese ist vorgesehen, insbesondere um die durch die mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Bewegung der Verriegelungsbauteile gegen die Spannbacken auftretenden seitlichen, schrägen und abwärts gerichteten Kräfte aufzunehmen und die erfindungsgemäße Einrichtung vor Verschleiß zu schützen. Denn an der Unterseite der Einrichtung kann je nach Material bei vielfacher Betätigung der Einrichtung Verschleiß auftreten. Die abgenutzte Verschleißplatte kann leicht gegen eine neue Verschleißplatte ausgetauscht werden.

[0018] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

Fig. 1

eine Vorderansicht einer Einrichtung zum Spannen, Halten und Positionieren eines Werkstückes;

Fig. 2

eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3

eine Draufsicht der Einrichtung gemäß Fig. 1, wobei das Werkstück nicht gezeigt ist;

Fig. 4

eine vergrößerte Seitenansicht einer Spannbacke;

Fig. 5

eine Seitenansicht der Spannbacke gemäß Fig. 4;

Fig. 6

eine vergrößerte Seitenansicht eines Verriegelungsbauteils;

Fig. 7

eine Seitenansicht des Verriegelungsbauteils gemäß Fig. 6.

[0019] Die insbesondere in den Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigte Einrichtung 1 zum Spannen, Halten und Positionieren eines Werkstückes 2 weist ein Auflageprisma 3 auf. Das Auflageprisma 3 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und als Basiskörper bzw. Grundkörper für die Einrichtung 1 dienen. Unterseitig des Basiskörpers ist eine Verschleißplatte 4 befestigt.

[0020] Im Auflageprisma 3 ist eine horizontale Drehwelle 5 eingebracht. Auf dieser sind zwei Spannbacken 6 gelagert, von denen eine in den Fig. 4 und 5 im Detail gezeigt ist. Die Anordnung der beiden Spannbacken 6 ist auch schematisch in den Fig. 8 bis 10 dargestellt.

[0021] Jede Spannbacke 6 ist flächenmäßig etwa winklig ausgeführt. Somit werden ein Schenkel 7 mit einer eine Erhebung 8 und der anderer Schenkel 9 mit einem Spannabschnitt 10 für das Werkstück 2 gebildet. Jede der Spannbacken 6 weist im unteren Abschnitt als Druckfläche 11 eine Schräge auf. Die Druckfläche 11 jeder Spannbacke 6 kann aber stattdessen im Wesentlichen als horizontale Fläche ausgebildet sein.

[0022] Durch die Bohrung 12 ragt die Drehwelle 5, so dass zumindest zwei Spannbacken 6 am Auflageprisma 3 gelagert werden. Die als Druckfläche 11 ausgebildete Schräge der jeweiligen Spannbacke 5 ist im montierten Zustand der Einrichtung 1 zu jeweils einem zugeordneten Verriegelungsbauteil 13 gerichtet, welches in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist.

[0023] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedes Verriegelungsbauteil 13 an seiner der jeweils zugeordneten Spannbacke 6 zugewandten Seite mit einem Druckabschnitt 14 in Form einer Schräge versehen. Dieser drückt gegen die Schräge 11 der Spannbacke 6, wenn das Verriegelungsbauteil 13 mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird.

[0024] In diesem Ausführungsbeispiel sind über eine zusätzliche Platte 15 zwei pneumatische Druckluftzylinder 16 mit dem Auflageprisma 3 verbunden. An jedem Druckluftzylinder 16 ist mittels einer Gewindebohrung 17 ein Verriegelungsbauteil 13 für jeweils eine Spannbacke 6 befestigt.

[0025] Weiterhin ist auf der Oberseite des Auflageprismas 3 eine Abdeckplatte 18 vorgesehen.

[0026] In den Fig. 8 bis 10 ist der Spannvorgang für ein Werkstück 2 schematisch dargestellt. Fig. 8 zeigt den Zustand der Einrichtung 1 mit zwei offenen Spannbacken 6, die an der Drehwelle 5 des Auflageprismas 3 gelagert sind.

[0027] Manuell kann das Werkstück 2 gemäß Fig. 9 in das Auflageprisma 3 eingelegt werden. Dabei drückt das Eigengewicht des Werkstückes 2 auf die Erhebungen 8 an den jeweiligen Schenkeln 7 der beiden Spannbacken 6, die sich dadurch - unter Einhaltung eines Spaltmaßes - weitgehend an das Werkstück 2 anlegen, wobei die jeweiligen Spannabschnitte 10 an den anderen Schenkeln 9 der beiden Spannbacken 6 sich zum Werkstück 2 bewegen.

[0028] Die beiden Druckluftzylinder 16 werden nachfolgend vom Bediener der Einrichtung 1 aktiviert. Dadurch werden die beiden Verriegelungsbauteile 13 mit Druck beaufschlagt und drücken ihrerseits mittels der jeweiligen Schräge 14 gegen die jeweilige Schräge 11 der zugehörigen Spannbacke 6. Damit werden die Spannabschnitte 10 der Spannbacken 6 fest gegen das Werkstück 2 gepresst. Dieser Kraftangriff ist durch die beiden Pfeile in Fig. 10 symbolisiert dargestellt. Somit wird das Werkstück 2 exakt in seiner beabsichtigten Lage für einen weiteren Bearbeitungsschritt festgelegt.

Liste der Bezugszeichen

[0029] 

1

Einrichtung

2

Werkstück

3

Auflageprisma

4

Verschleißplatte

5

Drehwelle

6

Spannbacken

7

Schenkel

8

Erhebung

9

Schenkel

10

Spannabschnitt

11

Schräge, Druckfläche

12

Bohrung

13

Verriegelungsbauteil

14

Druckabschnitt/Schräge

15

Platte

16

Druckluftzylinder

17

Gewindebohrung

18

Abdeckplatte

Ansprüche

1. Einrichtung (1) zum Spannen, Halten und Positionieren eines Werkstückes (2), wobei das Werkstück (2) von oben in ein Auflageprisma (3) der Einrichtung (1) einlegbar ist, um das Werkstück (2) in einer bestimmten gewünschten Position zu spannen und damit zur weiteren Bearbeitung festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Auflageprisma (3) wenigstens eine horizontale Drehwelle (5) aufweist, auf der zumindest zwei Spannbacken (6) für das Werkstück (2) hintereinander gelagert und gegenläufig zueinander bewegbar sind,

- jeder der Spannbacken (6) bevorzugt im unteren Abschnitt eine Druckfläche (11) aufweist, die zu einem am Auflageprisma (3) befestigten und der jeweiligen Spannbacke (6) zugeordneten Verriegelungsbauteil (13) gerichtet ist,

- jedes Verriegelungsbauteil (13) an seiner der Spannbacke (6) zugewandten Seite mit einem Druckabschnitt (14) versehen ist, der gegen die Druckfläche (11) der Spannbacke (6) drückt, wenn das Verriegelungsbauteil (13) mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird, um die Spannbacken (6) unter Beibehaltung eines geringen Spaltmaßes an das Werkstück (2) anzulegen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Spannbacken (6) ein zugeordnetes Verriegelungsbauteil (13) oder ein gemeinsames Verriegelungsbauteil (13) für alle Spannbacken (6) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Spannbacke (6) zugewandten Seite des Verriegelungsbauteils (13) eine zur Druckfläche (11) der Spannbacke (6) korrespondieren Schräge (14) aufweist oder beispielsweise konisch oder zylindrisch ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (11) jeder Spannbacke (6) als Schräge oder im Wesentlichen horizontale Fläche ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannbacke (6) im Wesentlichen flächenmäßig winklig ausgebildet ist, wobei ein Schenkel (7) eine Erhebung (8) und der andere Schenkel (9) einen Spannabschnitt (10) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) von oben in das Auflageprisma (3) derart einlegbar ist, dass die Spannbacken (6) allein durch das Eigengewicht des Werkstückes (2) eine Vorspannbewegung auf dieses ausüben.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (6) das Werkstück (2) bei Betätigung des Verriegelungsbauteils (13) endgültig spannen.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Auflageprismas (3) eine Verschleißplatte (4) befestigt ist.

Zeichnung