DE19949447C2 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbeg­ riff des Patentanspruches 1.

Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist aus der DE 43 41 595 C1 bekannt. Die dort beschriebene Spannvorrichtung beinhaltet einen Spannhaken, der mit einem zylindrischen Abschnitt in ei­ nem Aufnahmeteil vertikal verschiebbar und in Umfangsrichtung drehbar geführt ist und sich mittels einer Schraubendruckfeder federbelastet am Aufnahmeteil abstützt, und eine Werkzeugpalet­ te als Auflage für das Aufnahmeteil. Das Aufnahmeteil und die Werkzeugpalette sind miteinander durch einen Schraubbolzen ver­ schraubt, wobei die Schraube eine Axialbohrung des zylindri­ schen Abschnittes des Spannhakens durchragt. Zwischen einer Stufe des Aufnahmeteils und der Unterseite der Hakennase wird das zu bearbeitende Werkstück dann eingespannt. Beim Einspan­ nen, d. h. beim Einschrauben des Schraubbolzens tritt zwischen diesem und dem Spannhaken eine in Drehrichtung wirkende Reibung auf, die zu einer Mitnahme des Spannhakens führt. Dadurch wird die Hakennase vom einzuspannenden Werkstück weggeschwenkt, so daß es, um die Hakennase bzw. den Spannhaken in Gebrauchsstel­ lung zu halten, zwingend erforderlich ist, dies manuell beid­ händig auszuführen, wobei mit der einen Hand der Spannhaken in der gewünschten Position gehalten wird und mit der anderen der Schraubenbolzen angezogen wird. Dadurch ist keine Hand zum Festhalten des Werkstückes frei, so dass die gewünschte Ein­ spannposition des Werkstückes nur sehr schwer erreicht werden kann.

Des weiteren ist aus der DE 297 03 707 U1 eine positionsgenaue Einspannung eines Werkstückes bekannt, wo­ bei die Spanneinrichtung ein Basisteil 1 und ein Spannteil 2 aufweist, das am Basisteil 1 so befestigt ist, dass es eine be­ grenzte lineare und eine Drehbewegung relativ zu diesem ausfüh­ ren kann. Zusätzlich beinhaltet die Einrichtung noch ein An­ triebsteil 3, das am Basisteil 1 in der Weise befestigt ist, dass es eine Drehbewegung zu diesem ausführen kann, wobei die Drehung des Antriebsteils 3 aus einer ersten in eine zweite Po­ sition eine Drehung des Spannteils 2 bewirkt und die Drehung des Antriebsteils 3 aus der zweiten Position in eine dritte Po­ sition eine lineare Bewegung des Spannteiles 2 nach sich zieht. Nachteilig ist, dass zur Einspannung hier zum einen eine Ma­ schinenschraube 37 in aufwendiger Weise werkstückabhängig vor­ eingestellt werden muss, so dass diese bei der Einspannung ü­ berhaupt die Oberfläche des einzuspannenden Werkstückes trifft, womit eine Einspannung erst ermöglicht wird. Zum anderen muss bei Betätigung der Handhabung erst ein Leerweg zur Erreichung der positionsgenauen Einspannlage des das Spannteil bildenden Armes 2 überwunden werden, bevor die eigentliche Einspannbewe­ gung erfolgen kann. Für die Ausführung der Einspannbewegung ist ein Zusammenwirken der Anschläge unabdingbar, da erst dann sich die Nockenflächen verschieben können. Aus der Verschiebung er­ gibt sich schließlich die lineare Einspannbewegung. Es sind so­ mit zwei Bewegungsabfolgen vorzunehmen, um eine Einspannbewe­ gung zu veranlassen. Die zusammenwirkenden Nockenflächen 29 und 50 müssen außerdem aufeinander exakt abgestimmt sein, damit ei­ ne wirkungsvolle Mitnahmeverbindung zwischen dem Antriebsteil 3 und dem Arm 2 während der Einnahme der Einspannposition und ein unbehindertes Verschieben der keilartigen Flächen aufeinander beim Einspannen selbst erzielt wird. Dies erfordert einen er­ heblichen Fertigungsaufwand, da aufgrund der Exaktheitsanforde­ rung nur geringe Toleranzen erlaubt sind. Weiteren Aufwand be­ deutet aus gleichen Anforderungsgründen die Ausbildung von An­ schlag 18 und Gegenanschläge 28.

Weiterhin sind aus Richter, Voss, Kozer: Bauelemente der Fein­ mechanik, Verlag Technik Berlin, 1954, Seiten 125-128 Spannstifte verschiedenartigster Ausbildung zur Schraubensicherung bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass in einfacher Weise eine positionsgenaue Einspannung eines Werkstückes erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Aufgrund des Anschlages der Vorrichtung für die Hakennase des Spannhakens wird beim Einschrauben des Schraubbolzens der Spannhaken automatisch in die exakte Spannposition geschwenkt, ohne dass dieser in der gewünschten Einspannstellung festgehal­ ten werden muss. Der Anschlag kann in konstruktiv sehr einfa­ cher Weise ausgebildet werden, so dass insgesamt sowohl hin­ sichtlich der technischen Gestaltung des Anschlages als auch infolge des geringaufwendigen Bedienungsablaufes in einfacher Weise eine positionsgenaue Einspannung erzielt werden kann. Hierbei wird der Anschlag herstellungstechnisch einfach einen Überstand gebildet, der am oberen Ende des Gehäuses des Spann­ hakens in den Schwenkbereich der Hakennase des Spannhakens ragt. Durch die Erfindung wird darüber hinaus eine produktions­ zeit- und -kostensparende Automatisierbarkeit des Einspannvor­ ganges erreicht, wobei gegebenenfalls allein das Werkstück ma­ nuell gehalten werden muss.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 in einem seitlichen Längsschnitt den Spannhaken der er­ findungsgemäßen Vorrichtung mit Gehäuse und scheibenförmigem Flansch,

Fig. 2 den Spannhaken aus Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 in einem seitlichen Längsschnitt den Spannhaken der er­ findungsgemäßen Vorrichtung mit Gehäuse und scheibenförmigem einseitig abgeflachtem Flansch,

Fig. 4 den Spannhaken aus Fig. 3 in einer Draufsicht.

In Fig. 1 ist ein Spannhaken 1 einer Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken dargestellt, der aus einem zylindri­ schen vertikalen Abschnitt 2 und einer von dessen oberen Ende 3 radial abragenden Hakennase 4 gebildet ist. Der zylindrische Abschnitt 2 weist eine axial verlaufende Gewindebohrung 5 mit Linksgewinde auf, in die eine Spannschraube 6 zumindest im Be­ reich der Hakennase 4 eingeschraubt und die am unteren Ende 7 des Spannhakens 1 stufenartig erweitert ist. Des weiteren ist der Abschnitt 2 in einem zylindrischen hülsenförmigen und nach oben offenen Gehäuse 8 vertikal verschieblich und in Umfangs­ richtung drehbar aufgenommen, wobei die Hakennase radial das Gehäuse 8 überragt. Der zylindrische Aufnahmeraum 9 des Gehäu­ ses 8 ist nach unten hin durch einen Boden 10 verschlossen, weist jedoch zentral eine Durchgangsöffnung 11 auf, die von der Spannschraube 6 durchragt wird. Am Absatz 12 der stufenartigen Erweiterung der Gewindebohrung 5 stützt sich eine Schrauben­ druckfeder 13 einerseits und am Boden 10 des Aufnahmeraumes 9 andererseits ab. An der Unterseite 14 des Bodens 10 ist ein Aussparung 15 eingearbeitet, in welcher der Schraubenkopf 16 der Spannschraube 6 nach deren Durchführung durch das Gehäuse 8 zu liegen kommt. Die Spannschraube 6, die die Schraubendruckfe­ der 13 und den zylindrischen Abschnitt 2 des Spannhakens 1 axi­ al durchragt, ist an ihrem dem Schraubenkopf 16 abgewandten aus dem zylindrischen Abschnitt 2 ragenden freien Schaftende 17 mit einer Spannmutter 18, welche das Gegengewinde für das Schraub­ gewinde 19 der Spannschraube 6 trägt, verstiftet. Dazu weist die Spannmutter 18 und die Spannschraube 6 eine Querbohrung 36 auf, in die ein Stahlstift 37 hineingeschoben ist. Im übrigen kann die Spannschraube 6 auch von der Oberseite 20 des zylindrischen Abschnittes 2 her eingeschraubt sein, wodurch der Schraubenkopf 16 an der Oberseite 20 abgestützt ist. Die Spann­ mutter 18 stützt sich dagegen an der Unterseite 14 des Bodens 10 in einer entsprechend geformten werkzeugzugänglichen Ausspa­ rung 15 ab. In diesem Falle muss das Gewinde 19 der Spann­ schraube 6 bis zum Schraubenkopf 16 reichen.

Der Boden 10 ist einstückig mit einem kreisringförmigen Befes­ tigungsflansch 21 verbunden, der diesen koaxial umgibt (Fig. 2). Mittels des Befestigungsflansches 21 ist das Gehäuse 8 an der hier nicht gezeigten Werkzeugpalette angeschraubt, wozu am Flansch 21 Schraubendurchgangslöcher 22 ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung jeweils um 120° voneinander versetzt ange­ ordnet sind. Der Flansch 21 kann natürlich auch in anderer Wei­ se lösbar oder unlösbar mit der Werkzeugpalette verbunden sein. Die Oberseite 23 des Flansches 21 auf Seiten der Hakennase 4 bildet die Auflagefläche und die Unterseite 24 der Hakennase 4 die Gegenfläche für die Einspannung des Werkstückes. Das Gehäu­ se 8 weist an seinem oberen Ende 25 einen in den Schwenkbereich der Hakennase 4 abragenden Überstand 26 auf, der von einem Wan­ dungssegment des Gehäuses 8 gebildet ist. Die Segmentkanten 27 und 28 dienen als Anschläge für die Hakennase 4 während der durch das Schrauben des Spannhakens 1 erzwungenen Schwenkung der Hakennase 4. Der Überstand 26 sowie die beiden Flanken 29 und 30 der Hakennase 4 sind derart positioniert und geformt, dass zwischen dem Anschlag der Kante 27 in Schraubrichtung zur Einspannung und dem Anschlag der Kante 28 entgegen der Schraub­ richtung zur Lösung der Einspannung ein Drehwinkel von 90° zu überbrücken ist.

Die Positionierung der Segmentkanten 27 und 28 ist derart ge­ wählt, dass zum einen bei Anlage der Hakennase 4 mit der Flanke 29 an der Kante 27 die größtmögliche Fläche der Hakennase 4 der Oberseite des Werkstückes gegenüberliegt, wodurch die Spann­ kraft einerseits werkstückschonend und andererseits zur Gewähr­ leistung eines sicheren Haltes des Werkstückes in der Einspan­ nung breitflächig verteilt wird, und zum anderen bei Anlage der Hakennase 4 mit der Flanke 30 an der Kante 28 die geringstmög­ liche Fläche der Hakennase 4 der Oberseite des Werkstückes ge­ genüberliegt, wodurch in einfacher Weise eine unbehinderte Ent­ nahme des Werkstückes gesichert ist.

Der Zusammenbau der Spannvorrichtung und die Einspannung des Werkstückes erfolgt beispielsweise wie nachstehend beschrieben. Zuerst wird die Schraubendruckfeder 13 in der stufenförmigen Erweiterung der Gewindebohrung 5 des Spannhakens 1 angebracht. Danach wird der Spannhaken 1 in den Aufnahmeraum 9 des Gehäuses 8 eingeführt, wonach die Spannschraube 6 von der Unterseite 14 des Bodens 10 her durch die Durchgangsöffnung 11, den Aufnahme­ raum 9, und die Schraubendruckfeder 13 hindurch in die Gewinde­ bohrung 5 eingeschraubt und mit der Spannmutter 18 am freien Schaftende 17 der Spannschraube 6 nach Einnahme einer Schraub­ lage, in der sich die Querbohrungen 36 von Spannmutter 18 und Spannschraube 6 überdecken, mittels des Stahlstiftes 37 so ver­ stiftet wird, dass der Spannhaken 1 in einer Nicht-Gebrauchs­ stellung bei leicht vorgespannter Schraubendruckfeder 13 an der Spannmutter 18 anliegt. Das in dieser Weise vormontierte Gehäu­ se 8 wird nun auf die Werkzeugpalette in Position gebracht und dort mit Schrauben über die im Befestigungsflansch 21 ausgebil­ deten Schraubendurchgangslöcher 22 fixiert. Das Werkstück, das ein Getriebegehäuse für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeu­ ges sein kann, wird nun auf die Oberseite 23 des Flansches 21 auf Seiten der Hakennase 4 gelegt und manuell oder mittels ei­ nes Montageroboters festgehalten. Alsdann wird die Spannmutter 18 in Verbindung mit der Spannschraube 6 angezogen, wodurch die Unterseite 24 der sich gegen den Anschlag (Segmentkante 27) aufgrund der Gleitreibung zwischen der Unterseite 31 der Spann­ mutter 18 und der Oberseite 20 des zylindrischen Abschnitts 2 des Spannhakens 1 verschwenkenden Hakennase 4 sich auf die Werkstückoberfläche senkt und dieses einspannt.

Aufgrund der Verwendung der Feder 13 kann der Spannhaken 1 re­ lativ feinfühlig in vertikaler Richtung gegen das Gehäuse 8 durch das Einschrauben der Spannmutter 18 verspannt werden, wodurch auf das Werkstück eine sehr gut dosierbare Spannkraft ausgeübt werden kann. Außerdem wird beim Lösen der Einspannung des Werkstückes durch Zurückschrauben der Spannmutter 18 ge­ meinsam mit der Spannschraube 6 aufgrund der Entspannung der Druckfeder 13 die Hakennase 4 von der Werkstückoberseite zur vereinfachten Entnahme des Werkstückes selbsttätig gelüftet.

Der in Einspannrichtung wirksame Anschlag ist so gelegen, daß die Hakennase in der Anlagestellung genau zum einzuspannenden Werkstück hin ausgerichtet ist. Mit dem Anschlag ist ein exakt definierter Spannpunkt gegeben, so dass eine Reproduzierbarkeit der Einspannstelle erreicht wird.

Alternativ und in Abweichung zu dem beschriebenen Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 und 2 ist in den Fig. 3 und 4 ein Spannha­ ken 1 dargestellt, dessen am Gehäuse 8 angeordneter kreisring­ förmiger Befestigungsflansch 32, der sich auf die Seite des einzuspannenden Werkstücks erstreckt, auf dieser Seite vertikal abgekantet ist, so dass in Einspannlage des Spannhakens 1 die Längsmittelachse 33 der Hakennase 4 und die Längsachse 34 der Abkantung 35 senkrecht aufeinander stehen. Das Werkstück, das nun zwischen der Oberseite der Werkzeugpalette und der Unter­ seite 24 der Hakennase 4 eingespannt wird, erhält an der Abkan­ tung 35 eine positionssichere Anlage.

Eine andere denkbare Variante der Erfindung besteht darin, daß der zylindrische Abschnitt 2 anstatt einer Gewindebohrung 5 ei­ ne gewindelose Durchgangsbohrung besitzt, die von der Spann­ schraube 6 mit geringem Spiel durchsetzt wird. Die Spannmutter 18 ist mit der Spannschraube 6 nicht verstiftet, sondern kon­ tert diese. Der Schraubenkopf 16 ist anstatt rund als Vielkant ausgebildet und liegt in der entsprechend formnegativ ausgebil­ deten Aussparung 15 des Bodens 10. Damit ist eine Verdrehung der Schraube 6 nicht möglich. Beim Zusammenbau wird die Spann­ schraube 6 durch die Durchgangsöffnung 11, den Aufnahmeraum 9, die Schraubendruckfeder 13 und die Durchgangsbohrung hindurch­ gefädelt und anschließend mit durch Aufschrauben mit der Spann­ mutter 18 gekontert. Die Konterung findet nur lose statt, damit der Spannhaken 1 in der Nicht-Gebrauchsstellung bei entspannter oder leicht vorgespannter Schraubendruckfeder 13 vorerst ver­ bleibt. Zur Einspannung wird die Mutter 18 angezogen, welche sich dadurch am Gewinde 19 der Spannschraube 6 zum Schrauben­ kopf 16 hin entlang dreht und nach Anlage an der Oberseite 20 des Spannhakens 1 durch Gleitreibung den Haken 1 zum Anschlag der Segmentkante 27 hinbewegt und gleichzeitig den Haken 1 ent­ gegen der Federkraft der Schraubendruckfeder 13 in vertikaler Richtung in den Aufnahmeraum 9 des Gehäuses 8 hineindrückt und verspannt.

Mit der geschilderten Variante kann bei geschickter Auslegung der Federkonstante der Schraubendruckfeder 13 und der Gewindes­ teigung des Schraubgewindes 19 der Spannschraube 6 ein Ende der Einspannphase bei Erreichen des Anschlages durch die Hakennase 4 vorbestimmt werden. Dadurch wird ermöglicht, daß das Werk­ stück immer mit etwa gleicher Spannkraft eingespannt und dabei eine zu hohe im Falle von weichen oder druckempfindlichen Werk­ stückmaterialien werkstückschädigende Spannkraft ohne apparati­ ven Aufwand vermieden werden kann.

Claims (4)

1. Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken mit einem Spannhaken, der aus einem zylindrischen vertikalen Abschnitt und einer von dessen oberen Ende radial abragenden Hakennase gebildet ist, einer Werkzeugpalette, die eine nach oben weisen­ de Auflagefläche für das einzuspannende Werkstück trägt, wobei die Unterseite der Hakennase eine Gegenfläche der Auflagefläche bildet und der zylindrische Abschnitt des Spannhakens in einem an einer Werkzeugpalette anbringbaren Gehäuse vertikal ver­ schieblich und in Umfangsrichtung drehbar aufgenommen ist, und mit einer den zylindrischen Abschnitt des Spannhakens mit ge­ ringem Spiel axial durchsetzenden und mit einem Gegengewinde in Wirkverbindung stehenden Spannschraube, mittels welcher das Werkstück zwischen der Auflagefläche und der Gegenfläche verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Werkzeugpalette ein Anschlag angeordnet ist, an dem in der Einspannphase des Werkstückes die Hakennase (4) nach einer Drehbewegung des Spannhakens (1) in Umfangsrichtung mit einer Flanke (29) zur Anlage kommt, wobei der Anschlag derart positioniert ist, daß die Hakennase (4) in der Anlagestellung zum einzuspannenden Werkstück hin ausgerichtet und der Anschlag durch einen Überstand (26) gebildet ist, der am oberen Ende (25) des Gehäuses (8) in den Schwenkbereich der Hakennase (4) ragt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) mit einem an der der Hakennase (4) abge­ wandten Seite ausgebildeten Flansch (21) an der Werkzeugpalette befestigt, vorzugsweise schraubbefestigt ist, wobei der Flansch (21) sich zu dem einzuspannenden Werkstück hin erstreckt und dort mit seiner Oberseite (23) eine mittelbare Auflagefläche der Werkstückpalette für das Werkstück bildet.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschraube (6) an ihrem dem Schraubenkopf (16) abge­ wandten freien Schaftende (17) mit einer Spannmutter (18) ge­ kontert ist, welche das Gegengewinde trägt, und daß das Gehäuse (8) nach unten hin durch einen mit einer von der Spannschraube (6) durchsetzten Durchgangsöffnung (11) versehenen Boden (10) abgeschlossen ist, an dessen Unterseite (14) sich die Spannmut­ ter (18) oder der Schraubenkopf (16) drehfest abstützt.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (2) des Spannhakens (1) eine Ge­ windebohrung (5) aufweist, in die die Spannschraube (6) einge­ schraubt ist, und daß die Spannschraube (6) sowie die Spannmut­ ter (18) jeweils eine Querbohrung (36) besitzen, die sich in eine Schraublage von Spannschraube (6) und Spannmutter (18) zu­ einander überdecken, wobei in dieser Stellung die Spannmutter (18) an der Spannschraube (6) mittels eines die Querbohrung (36) durchragenden Stiftes (37) befestigt ist.