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Die Erfindung betrifft ein Spannmodul, insbesondere für eine Spannvorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, welches einen als Schlitten ausgebildeten Grundkörper mit mindestens einer daran befestigten Spannbacke umfasst, wobei der Grundkörper in Richtung der Verspannkraft mit einer durch diese geführte Spindel verstellbar ist.
Derartige Spannmodule werden beispielsweise in Mehrfachspannvorrichtungen zum Verspannen geometrisch komplizierter Werkstücke in Werkzeugmaschinen, Bearbeitungszentren oder dergleichen Anlagen eingesetzt. Dies erfolgt mit einfachen Handgriffen durch Betätigen der die Spannmodule gegeneinander bewegenden Spindel. Um sicherzustellen, dass das Werkstück während des Bearbeitungsvorgangs fixiert bleibt, sind die Spannbacken des Moduls mit Prägezähnen, die beim Verspannen des Werkstücks sich in ihm einprägen, ausgestattet.
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So zeigt beispielsweise die
DE 10 2012 000 905 A1 universelle Gripeinsätze für Spannsysteme, die in Spannbacken eingebracht werden. Die Zähne der Einsätze dringen in das Werkstückmaterial ein, während die Spannkontur das Werkstück mit einer definierten Restkraft umschließt. Die Einsätze werden mittels eines Rechenprogramms dimensioniert und positioniert, um eine vibrationsdämpfende und formschlüssige Spannung zu gewährleisten.
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Bei Werkstücken aus weichen Werkstoffen, wie Aluminium oder Aluminium enthaltende Legierungen, kann es jedoch während des Bearbeitungsvorganges dazu führen, dass die Prägezähne etwa durch Vibrationen und sonstige mechanische Belastungen sich tiefer in das Werkstück einarbeiten, was wiederum eine Reduktion der Spannkraft bis zum Lösen des Werkstücks zur Folge haben kann.
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Die
GB 972 119 A beschreibt einen mechanisch-hydraulischen Schraubstock, der von beiden Seiten - Vorder- oder Rückseite - betätigt werden kann. Die Spannvorrichtung umfasst eine im Grundkörper axial verschiebbar geführte Kulisse, die durch eine Spindel verstellbar ist, sowie eine zwischen Kulisse und Grundkörper in Richtung der Verspannkraft wirkende Vorspannfeder. Durch die Federkraft erfolgt ein automatischer Nachstellvorgang bei Nachlassen der Verspannkraft. Hierbei kann der Vorspanndruck der Federn jedoch nicht gleichmässig auf den Grundkörper verteilt werden.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und ein spindelbetätigtes Spannmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei Werkstücken aus weichen Materialien eine stets annähernd konstante Verspannkraft mit konstruktiv einfachen Mitteln gewährleistet.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine im Grundkörper in Achsrichtung der Spindel begrenzt verschiebbare Kulisse vorgesehen ist, die von der Spindel verstellbar ist und zwischen dieser und dem Grundkörper in Richtung der Verspannkraft wirksame Vorspannfedern angeordnet sind, durch deren Federkraft der Grundkörper mit der daran befestigten Spannbacke selbsttätig bei Nachlassen der Verspannkraft nachstellbar ist.
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Die im Spannmodul eingebauten Vorspannfedern sorgen dafür, dass bei Auftreten von Vibrationen, plastischen Deformationen des Werkstücks und ähnlichen Einflüssen die Verspannung des Werkstücks auch bei Werkstücken aus weichen Werkstoffen keine Lockerung erfährt, weil sein mit den Vorspannfedern beaufschlagte Grundkörper selbsttätig den erforderlichen Verspanndruck aufrechterhält.
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Damit die Vorspannfedern voll den Nachstelleffekt bewirken können, sind die Verschiebbarkeit der Kulisse und der Federhub der Vorspannfedern erfindungsgemäss so aufeinander abgestimmt, dass nach Verspannen des Werkstücks noch ein das Nachspannen ermöglichender Verstellhub vorhanden ist.
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Zweckmässigerweise kann die Vorspannkraft der Vorspannfedern mit in den Grundkörper einschraubbaren Vorspannschrauben eingestellt werden. Um den Vorspanndruck der Federn gleichmässig auf den Grundkörper zu verteilen, sieht die Erfindung vor, dass die Vorspannfedern in der Kulisse paarweise symmetrisch um die Spindel platziert sind und dort achsparallel zur Spindel mit in der Kulisse sitzenden Führungsstiften geführt sind.
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Es ist im Sinne einer bequemen Handhabung vorteilhaft, wenn die Vorspannschrauben
zum Einstellen der Vorspannkraft der Federn in eine Stirnwand des Grundkörpers einschraubbar sind und rückseitig mit einer zentrischen Sackbohrung zur Aufnahme der Führungsstifte für die Vorspannfedern versehen sind.
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Letztere sind erfindungsgemäss als Tellerfederpakete ausgebildet, wobei es sowohl aus Platzgründen als auch im Hinblick auf die erforderliche Vorspannkraft zweckmässig ist, vorzugsweise vier Tellerfederpakete mit jeweils einer Vielzahl gleichsinnig angeordneten Tellerfedern vorzusehen
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Die Spannbacken sind als Prägeeinsätze ausgebildet, die auf dem Grundkörper aufgeschraubt sind. Dadurch ist es möglich, das Profil der Spann backen je nach Bedarf zu variieren.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Spannvorrichtung mit einem erfindungsgemässen Spannmodul, perspektivisch dargestellt,
- 2 eine Vorderansicht der Spannvorrichtung nach 1,
- 3 einen Schnitt der Spannvorrichtung entlang der Linie III-III gemäss 2,
- 4 eine perspektivische Ansicht des Spannmoduls sowie der Kulisse mit den Spannschrauben nach 1 von unten,
- 5 einen Schnitt des Spannmoduls sowie teilweise des Gestells, und
- 6 eine Einzelheit VI der Vorspannfeder nach 5, vergrössert dargestellt.
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Die Spannvorrichtung 1 gemäss 1 bis 3 weist zwei Spannmodule 2 und 3 auf, deren als Schlitten ausgebildete Grundkörper 4 in einem Gestell 5 mit Führungsnuten 6 geführt sind und gegenläufig mit einer durch sie geführten Spindel 7 aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind. Auf den Spannmodulen 2, 3 sind als Prägeeinsätze ausgebildete Spannbacken 8 befestigt. Die Spindel 7 ist dabei in der Mitte durch eine Lagerung 7' am Gestell 5 drehbar gehalten. Das Spannmodul 2 ist erfindungsgemäss ausgebildet, und die Betätigung erfolgt hier über eine im Grundkörper 4 in Achsrichtung der Spindel 7 begrenzt verschiebbare Kulisse 9, in welcher die Spindel 7 eingeschraubt ist.
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Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das andere Spannmodul 3 konventionell ausgebildet, indem es direkt mit der darin eingeschraubten Spindel 7 betätigt wird. Im Prinzip könnte es aber auch erfindungsgemäss ausgerüstet sein.
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Zweckmässigerweise ist der Grundkörper 4 auf der Unterseite mit einer Öffnung 18 versehen, durch welche die Kulisse 9 darin einbaubar ist. Die Vorspannfedern 10 können ihrerseits durch die Vorderwand 16 des Grundkörpers eingeführt werden.
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Zwischen dem Grundkörper 4 und der Kulisse 9 befinden sich in dieser vier paarweise symmetrisch um die Spindel 7 platzierte Vorspannfedern 10, die dort - wie aus 4 bis 6 ersichtlich - auf in der Kulisse 9 sitzenden Führungsstiften 11 achsparallel zur Spindel 7 geführt sind. Die in Richtung der Verspannkraft wirksamen Vorspannfedern 10 sind als Tellerfederpakete mit jeweils einer Vielzahl von gleichsinnig angeordneten Tellerfedern 12 ausgebildet.
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Der zwischen der Kulisse 9 und dem Grundkörper 4 gebildete Abstand 14 und der Federhub der Vorspannfedern 10 sind so aufeinander abgestimmt, dass nach Verspannen des Werkstücks noch ein das Nachspannen ermöglichender Verstellhub vorhanden ist. Die Vorspannkraft der Vorspannfedern 10 kann mit Vorspannschrauben 15 eingestellt werden, die in der Vorderwand 16 des Grundkörpers 4 eingeschraubt sind und stirnseitig mit einer Sackbohrung 17 zur Aufnahme der Führungsstifte 11 versehen sind.
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In 3 ist das Spannmodul 3 mit der Spannbacke 8 im entspannten Zustand veranschaulicht. In diesem Zustand ist die Kulisse 9 durch die Vorspannkraft der Vorspannfedern 10 soweit zurückgestellt, dass ihre rückseitige Fläche 9' innenseitig bei der Öffnung 18 im Grundkörper 4 anschlägt.
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Im gespannten Zustand wird die Kulisse 9 durch die Zugkraft der Spindel 7 beansprucht und mit ihr wird der Grundkörper 4 mit der Spannbacke 8 gegen das Werkstück gepresst. Wenn in diesem Zustand die vom Spannmodul 2 auf das Werkstück ausgeübte Spannkraft abfällt, etwa weil die Prägezähne der Spannbacken sich infolge von Vibrationen oder anderen Auswirkungen in das Werkstück tiefer einprägen, wird der Grundkörper 4 mit der Spannbacke 8 selbsttätig durch die Vorspannfedern 10 soweit nachgestellt, dass auf das Werkstück weiterhin die volle Verspannkraft ausgeübt wird. Der Abstand 14 ist gegenüber dem unverspannten Zustand reduziert. Wenn nun die Spannkraft aus den genannten Gründen nachlässt, bleibt die Kulisse 9 fixiert, währenddem der Grundkörper 4 durch die Federkraft zwischen ihm und der Kulisse gegen das Werkstück gedrückt wird und die Anpresskraft bleibt aufrechterhalten, wobei sich dabei dieser Abstand 14 etwas erhöht.
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Die dafür erforderliche Vorspannung der Vorspannfedern 10 kann von Fall zu Fall durch Betätigen der Vorspannschrauben 15 eingestellt werden. Die Art, Anzahl und Anordnung der Vorspannfedern 10 kann selbstverständlich je nach Einsatzbedingungen variieren. Es ist etwa prinzipiell möglich, statt Tellerfedern Spiralfedern oder dergleichen zu verwenden sowie auch mehr oder weniger als zwei Paar Vorspannfedern einzusetzen.
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Das erfindungsgemässe Spannmodul 2 zeichnet sich dadurch aus, dass es auch bei Werkstücken aus weichen Werkstoffen, die auf das Werkstück ausgeübte Spannkraft aufrechterhält, wenn die Prägezähne infolge von Vibrationen und ähnlichen Einflüssen in das Werkstück tiefer eindringen. Besonders vorteilhaft ist überdies, dass beim Bearbeitungsprozess keine Rückfederung erfolgt, und dass das erfindungsgemässe Spannmodul die gleichen Aussenabmessungen wie konventionell ausgebildete Spannmodule aufweist, so dass es ohne weiteres möglich ist, entsprechend aufgebaute Spannvorrichtungen nachzurüsten. Es ermöglicht auch bei Bauteilmontage das Direktprägen ohne Nachspannen.