DE102016005365B4

DE102016005365B4 - Clamping module, in particular for a clamping device for machining workpieces

Info

Publication number: DE102016005365B4
Application number: DE102016005365.8A
Authority: DE
Inventors: Beat Baumgartner
Original assignee: Triag Int AG; TRIAG INTERNATIONAL AG
Current assignee: Triag Int AG; TRIAG INTERNATIONAL AG
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2025-10-16
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: DE102016005365A1; CH711048A2; CH711048B1

Abstract

Spannmodul, insbesondere für eine Spannvorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, welches einen als Schlitten ausgebildeten Grundkörper (4) mit mindestens einer daran befestigten Spannbacke (8) umfasst, wobei der Grundkörper (4) in Richtung der Verspannkraft mit einer durch diesen geführte Spindel (7) verstellbar ist, wobei eine im Grundkörper (4) in Achsrichtung der Spindel (7) begrenzt verschiebbare Kulisse (9) vorgesehen ist, die von der Spindel (7) verstellbar ist, und wirksame Vorspannfedern (10) zwischen dieser Kulisse (9) und dem Grundkörper (4) in Richtung der Verspannkraft angeordnet sind, durch deren Federkraft sich der Grundkörper (4) mit der daran befestigten Spannbacke (8) selbsttätig bei Nachlassen der Verspannkraft nachstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfedern (10) in der Kulisse (9) paarweise symmetrisch um die Spindel (7) platziert und dort achsparallel zur Spindel (7) mit in der Kulisse (9) sitzenden Führungsstiften (11) geführt sind. Clamping module, in particular for a clamping device for machining workpieces, which comprises a base body (4) designed as a slide with at least one clamping jaw (8) fastened thereto, wherein the base body (4) is adjustable in the direction of the clamping force by means of a spindle (7) guided by the slide, wherein a slotted link (9) is provided in the base body (4) which is displaceable to a limited extent in the axial direction of the spindle (7) and is adjustable by the spindle (7), and effective preload springs (10) are arranged between this slotted link (9) and the base body (4) in the direction of the clamping force, by the spring force of which the base body (4) with the clamping jaw (8) fastened thereto automatically readjusts when the clamping force is released, characterized in that the preload springs (10) are placed in pairs symmetrically around the spindle (7) in the slotted link (9) and are guided there axially parallel to the spindle (7) by guide pins (11) seated in the slotted link (9).

Description

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.The invention relates to a clamping module, in particular for a clamping device for machining workpieces, which comprises a base body designed as a slide with at least one clamping jaw fastened thereto, wherein the base body is adjustable in the direction of the clamping force by means of a spindle guided by the latter.
Such clamping modules are used, for example, in multiple clamping devices for clamping geometrically complex workpieces in machine tools, machining centers, or similar systems. This is achieved with simple manual movements by operating the spindle, which moves the clamping modules against each other. To ensure that the workpiece remains fixed during the machining process, the module's clamping jaws are equipped with embossed teeth that imprint themselves on the workpiece when clamped.

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.For example, the DE 10 2012 000 905 A1 Universal grip inserts for clamping systems that are inserted into clamping jaws. The teeth of the inserts penetrate the workpiece material, while the clamping contour encloses the workpiece with a defined residual force. The inserts are dimensioned and positioned using a computer program to ensure vibration-damping and positive clamping.

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.However, in the case of workpieces made of soft materials such as aluminum or aluminum-containing alloys, vibrations and other mechanical stresses can cause the embossing teeth to work deeper into the workpiece during the machining process, which in turn can result in a reduction in the clamping force until the workpiece is released.

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.The GB 972 119 A Describes a mechanical-hydraulic vise that can be operated from both sides—front or back. The clamping device comprises a guide rail that is axially displaceable within the base body and adjustable by a spindle, as well as a preload spring that acts between the guide rail and the base body in the direction of the clamping force. The spring force causes an automatic readjustment process when the clamping force decreases. However, the preload pressure of the springs cannot be distributed evenly across the base body.

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.The invention is therefore based on the object of eliminating these disadvantages and of creating a spindle-operated clamping module of the type mentioned at the outset which ensures an almost constant clamping force even for workpieces made of soft materials using structurally simple means.

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.This object is achieved according to the invention in that a guide rail is provided in the base body which is displaceable to a limited extent in the axial direction of the spindle, which guide rail is adjustable by the spindle and between this and the base body pre-tensioning springs are arranged which act in the direction of the clamping force, by the spring force of which the base body with the clamping jaw attached to it can be automatically readjusted when the clamping force is released.

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.The preload springs built into the clamping module ensure that the clamping of the workpiece does not loosen in the event of vibrations, plastic deformation of the workpiece and similar influences, even in the case of workpieces made of soft materials, because its base body, which is loaded with the preload springs, automatically maintains the required clamping pressure.

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.In order for the preload springs to fully achieve the readjustment effect, the displaceability of the link and the spring stroke of the preload springs are matched to one another according to the invention in such a way that after the workpiece has been clamped, an adjustment stroke is still available to enable re-clamping.

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.The preload force of the preload springs can conveniently be adjusted using preload screws that can be screwed into the base body. To distribute the preload pressure of the springs evenly across the base body, the invention provides for the preload springs to be positioned in pairs symmetrically around the spindle in the guide rail and guided there axially parallel to the spindle by guide pins located in the guide rail.

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.For convenient handling, it is advantageous if the preload screws
to adjust the preload force of the springs can be screwed into an end wall of the base body and are provided with a central blind hole on the back to accommodate the guide pins for the preload springs.

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 vorzusehenThe latter are designed according to the invention as disc spring assemblies, whereby it is expedient both for reasons of space and with regard to the required preload force to provide preferably four disc spring assemblies, each with a plurality of disc springs arranged in the same direction

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.The clamping jaws are designed as embossed inserts that are screwed onto the base body. This makes it possible to vary the profile of the clamping jaws as needed.

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.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing. In the drawings:

1 a clamping device with a clamping module according to the invention, shown in perspective,
2 a front view of the clamping device after 1 ,
3 a section of the clamping device along the line III-III according to 2 ,
4 a perspective view of the clamping module and the backdrop with the clamping screws according to 1 from underneath,
5 a section of the clamping module and part of the frame, and
6 a detail VI of the preload spring according to 5 , shown enlarged.

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.The clamping device 1 according to 1 until 3 has two clamping modules 2 and 3, the base bodies 4 of which are designed as slides and are guided in a frame 5 with guide grooves 6 and can be moved towards or away from each other in opposite directions by means of a spindle 7 guided through them. Clamping jaws 8 designed as embossing inserts are fastened to the clamping modules 2, 3. The spindle 7 is rotatably held in the middle by a bearing 7' on the frame 5. The clamping module 2 is designed according to the invention, and actuation takes place here via a link 9 in the base body 4 which is movable to a limited extent in the axial direction of the spindle 7 and into which the spindle 7 is screwed.

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.In the described embodiment, the other clamping module 3 is conventionally designed, being actuated directly by the spindle 7 screwed into it. In principle, however, it could also be equipped according to the invention.

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.Conveniently, the base body 4 is provided with an opening 18 on its underside through which the guide 9 can be installed. The preload springs 10 can, in turn, be inserted through the front wall 16 of the base body.

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.Between the base body 4 and the link 9 there are four preload springs 10 placed in pairs symmetrically around the spindle 7, which - as can be seen from 4 to 6 visible - are guided on guide pins 11 located in the link 9, axially parallel to the spindle 7. The preload springs 10 acting in the direction of the clamping force are designed as disc spring assemblies, each with a plurality of disc springs 12 arranged in the same direction.

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.The distance 14 formed between the guide 9 and the base body 4 and the spring stroke of the preload springs 10 are coordinated in such a way that, after the workpiece has been clamped, an adjustment stroke is still available to allow re-clamping. The preload force of the preload springs 10 can be adjusted using preload screws 15, which are screwed into the front wall 16 of the base body 4 and are provided with a blind bore 17 on the front side for receiving the guide pins 11.

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.In 3 The clamping module 3 is illustrated with the clamping jaw 8 in the relaxed state. In this state, the guide 9 is retracted by the preload force of the preload springs 10 until its rear surface 9' strikes the opening 18 in the base body 4.

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.In the clamped state, the link 9 is loaded by the tensile force of the spindle 7 and with it the base body 4 with the clamping jaw 8 is pressed against the workpiece. If in this state the clamping force exerted on the workpiece by the clamping module 2 drops, for example because the embossed teeth of the clamping jaws imprint themselves deeper into the workpiece as a result of vibrations or other effects, the base body 4 with the clamping jaw 8 is automatically readjusted by the preload springs 10 until the full clamping force is still exerted on the workpiece. The distance 14 is reduced compared to the unclamped state. If the clamping force decreases for the reasons mentioned, the link 9 remains fixed, while the base body 4 is pressed against the workpiece by the spring force between it and the link and the contact force is maintained, whereby this distance 14 increases slightly.

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.The required preload of the preload springs 10 can be adjusted on a case-by-case basis by operating the preload screws 15. The type, number, and arrangement of the preload springs 10 can, of course, vary depending on the operating conditions. For example, it is in principle possible to use coil springs or similar springs instead of disc springs, as well as to use more or fewer than two pairs of preload springs.

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.The clamping module 2 according to the invention is characterized by the fact that it maintains the clamping force exerted on the workpiece, even when the embossing teeth penetrate deeper into the workpiece due to vibrations and similar influences. Furthermore, it is particularly advantageous that no springback occurs during the machining process, and that the clamping module according to the invention has the same external dimensions as conventionally designed It features specially designed clamping modules, making it easy to retrofit appropriately designed clamping devices. It also enables direct stamping without re-clamping during component assembly.

Claims

Clamping module, in particular for a clamping device for machining workpieces, which comprises a base body (4) designed as a slide with at least one clamping jaw (8) fastened thereto, wherein the base body (4) is adjustable in the direction of the clamping force by means of a spindle (7) guided by the slide, wherein a link (9) which is displaceable to a limited extent in the axial direction of the spindle (7) and is adjustable by the spindle (7) is provided in the base body (4), and effective preload springs (10) are arranged between this link (9) and the base body (4) in the direction of the clamping force, by the spring force of which the base body (4) with the clamping jaw (8) fastened thereto automatically readjusts when the clamping force is released, characterized in that the preload springs (10) are placed in pairs symmetrically around the spindle (7) in the link (9) and are guided there axially parallel to the spindle (7) by guide pins (11) seated in the link (9).

Clamping module according to Claim 1 , characterized in that the distance (14) formed between the link (9) and the base body (4) and the spring stroke of the pre-tensioning springs (10) are coordinated with one another in such a way that after the workpiece has been clamped, an adjustment stroke is still available which enables re-clamping.

Clamping module according to Claim 1 or 2 , characterized in that the preload force of the preload springs (10) can be adjusted by means of preload screws (15) which can be screwed into the base body (4).

Clamping module according to Claim 3 , characterized in that the preload screws (15) can be screwed into an end wall (16) of the base body (4) and are provided on the rear side with a central blind bore (17) for receiving the guide pins (11) for the preload springs (10).

Clamping module according to Claim 4 , characterized in that the preload springs (10) are designed as disc spring assemblies and the link (9) is provided with preferably four disc spring assemblies, each with a plurality of disc springs (12) arranged in the same direction.

Clamping module according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the clamping jaws (8) are formed by embossed inserts fastened to the base body (4).

Clamping module according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the base body (4) is provided on the underside with an opening (18) through which the link (9) can be installed therein, while the pretensioning springs (10) can be inserted through the front wall (16) of the base body (4) and connected to the link (9).