DE19950992A1 - Vorrichtung zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von wenigstens einem zu bearbeitenden Werkstück - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von wenigstens einem zu bearbeitenden Werkstück (1) auf einer Spannplatte (2) mit zumindest einem Spannelement (8) und/oder Anschlagelement (4) soll das zumindest eine Spannelement (8) und/oder Anschlagelement (4) mit einem zumindest teilweise umlaufenden Absatz (6.1, 6.2) versehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von wenigstens einem zu bearbeitenden Werkstück auf einer Spannplatte mit zumindest einem Spannelement und/oder Anschlagelement.

Derartige Vorrichtungen sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt. Vor allem bieten sie sich bei dem automatischen Bearbeiten in heutigen Bearbeitungszentren an, bei denen auch die Bearbeitungswerkzeuge automatisch austauschbar sind. Mit ihnen wird eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten an unterschiedlichen Werkstücken automatisch vorgenommen. Probleme bestehen heute nur beim Nachschub und beim Aufspannen der zu bearbeitenden Werkstücke, da dies meist noch von Hand vor sich geht. Das oder die zu bearbeitenden Werkstücke werden in der Regel von Hand auf entsprechende Spannplatten od. dgl. aufgespannt und dann in den Bearbeitungszentren bearbeitet. Nach der Bearbeitung wird das Werkstück aus der Spanneinrichtung, insbesondere Spannplatte durch Lösen der Spannelemente entnommen.

Nachteilig dabei ist, dass für jedes unterschiedliche Werkstück, welches auf einer Spannvorrichtung, Spannplatte od. dgl. aufgespannt werden muss, entsprechende Spannelemente, Spannbacken od. dgl. jeweils passend hergestellt werden müssen, damit das zu bearbeitende Werkstück aufgespannt werden kann. Dies ist insbesondere bei kleineren bis mittleren Stückzahlen und Serien äusserst Zeit- und kostenintensiv.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art zu entwickeln, mit welcher diese Nachteile beseitigt werden. Ein Auswechseln der zu bearbeitenden Werkstücke soll schnellstmöglich vonstatten gehen, um einen Stillstand der Maschine zu minimieren, wobei gleichzeitig Herstellungskosten von Werkzeugen erheblich minimiert werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass das zumindest eine Spannelement und/oder Anschlagelement mit einem zumindest teilweise umlaufenden Absatz versehen ist.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass ein Spannelement vorgesehen ist, mit einem bevorzugt umlaufenden Absatz. Der Absatz dient zum Auflegen des Werkstückes und gleichzeitigen Einspannen und Verspannen des Werkstückes an seiner Stirnseite von Spannelement und/oder Anschlagelement.

Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch, dass die Öffnung, in welche ein Befestigungselement zum Einspannen des Spannelementes gegen eine Spannplatte eingreift, derart aussermittig angeordnet ist, dass unterschiedliche Längen zu den jeweiligen Stirnseiten bzw. Absätzen, auf welchen ein Werkstück aufgelegt wird, eingestellt werden können. Dies geschieht beispielsweise immer durch Verdrehen eines rechteckartigen Spannelementes um jeweils 90°. Die unterschiedlichen Längen ermöglichen unterschiedlich grossen Werkstücken ein Einspannen bzw. Auflegen auf dem Absatz des Spannelementes.

Dabei kann einerseits ein Abstand auf der mit Befestigungsöffnungen versehenen Spannplatte eingestellt und gewählt werden und andererseits über das Spannelement eine Feineinstellung und Feinausrichtung vorgenommen werden. Ggf. kann ein Anschlagelement mit unterschiedlich angeordneten Öffnungen vorgesehen sein, um nochmals Einfluss auf bestimmte Abstände zum Spannelement zu nehmen.

Dabei kann der Abstand zwischen zwei benachbarten Befestigungsöffnungen durch das entsprechende Anordnen von Öffnungen auf dem Anschlagelement nochmals unterteilt werden, so dass insgesamt alle beliebigen Masse bzw. Abmasse von Werkstücken einspannbar sind.

Hierzu ist lediglich ein und dasselbe Spannelement und/oder Anschlagelement notwendig. Ggf. können mehrere Spann­ elemente in oben beschriebener Weise verwendet werden, um ein Werkstück von unterschiedlichen Seiten einzuspannen. Der Erfindung sei hier keine Grenze gesetzt.

Das Spannelement wird durch exzentrische Anordnung eines Gewindezapfens zum Schraubenkopf eines Befestigungs­ elementes gegenüber dem Werkstück bewegt und auf diese Weise auch gegenüber der Spannplatte verspannt.

Insgesamt ist mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von Werkstücken geschaffen, welche universell auf verschie­ densten Werkzeugmaschinen, Drehmaschinen, Fräsmaschinen, CNC-Centren, Teilapparate od. dgl. einsetzbar ist.

Die entsprechenden Spannplatten können beispielsweise auch auf Teilapparate aufgespannt sein, wobei auch daran gedacht sein kann, die entsprechenden Befestigungsöffnungen in konzentrischen Kreisen anzuordnen. Entsprechend sind dann die Anschlagelemente bzw. Spannelemente ausgebildet bzw. mit entsprechenden Öffnungen für die Befestigungselemente versehen.

Auch sei vom vorliegenden Erfindungsgedanken umfasst, die Spannelemente rechteckartig, quadratisch, dreieckartig oder in ovalen oder gewölbten Formen mit zumindest teilweise umlaufenden Absätzen vorzusehen, um beliebige Werkstücke darin einzuspannen, wenn die Befestigungsöffnungen unterschiedliche Distanzen zu den jeweiligen Stirnseiten bilden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf eine Vorrichtung zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von Werkstücken;

Fig. 2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht der Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken gemäss Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Spannelement als Bestandteil der Vorrichtung gemäss den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Spannelement mit eingesetztem Befestigungselement;

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein auf eine Spannplatte aufgesetztes Spannelement mit einem eingesetzten Befestigungselement als weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Anschlagelement als Bestandteil der Vorrichtung gemäss den Fig. 1 und 2;

Fig. 7 einen Querschnitt durch das Anschlagelement gemäss Fig. 6 entlang Linie VII-VII;

Fig. 8a bis 8c Draufsichten auf weitere Ausführungsbeispiele von entsprechenden Spannelementen.

Gemäss Fig. 1 weist eine erfindungsgemässe Vorrichtung R zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von wenigstens einem zu bearbeitenden Werkstück 1 eine Spannplatte 2 auf, in welcher eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen 3 vorgesehen sind, welche bevorzugt parallel und in einem Abstand B' zueinander angeordnet sind.

Bevorzugt sind die Befestigungsöffnungen 3 quadratisch und gleichmässig zueinander rechtwinklig beabstandet angeordnet und bilden parallel zueinander angeordnete Reihen. Die Befestigungsöffnungen 3 sind vorzugsweise als Durchgangs­ bohrungen ausgebildet, wobei ein Innengewinde zum Eindrehen von Befestigungselementen od. dgl. vorgesehen sein kann.

Zum Einspannen des Werkstückes 1 ist ein Anschlagelement 4 vorgesehen, welches eine Mehrzahl von Öffnungen 5 aufweist, durch welche ein hier nicht näher dargestelltes Befestigungselement eingreift, um das Anschlagelement 4 wiederlösbar und fest mit der Spannplatte 2 zu verbinden. Dabei können beispielsweise Schiebehülsen in die Öffnung 5 eingesetzt sein, die eine exakte Zentrierung und Festlegung des Anschlagelementes 4 gegenüber der Spannplatte 2 ermöglichen.

Auch kann daran gedacht sein, Zylinder- oder Passstifte in die Öffnung 5 einzusetzen, die dann in die entsprechenden Befestigungsöffnungen 3 der Spannplatte 2 eingreifen, um das Anschlagelement 4 gebenüber der Spannplatte 2 festzulegen.

Dabei liegt auf einem Absatz 6.1 das Werkstück 1 auf und wird stirnseitig an einer Stirnseite 7.1 gehalten bzw. liegt dort durchbeaufschlagt an.

An den anderen Seiten des Werkstückes 1 werden der Spannplatte 2 entsprechende Spannelemente 8 aufgesetzt. Die Spannelemente 8 sind, wie in Doppelpfeilrichtung angedeutet, hin- und herbewegbar und können das Werkstück 1 mit Druck bzw. gegen das Anschlagelement 4 beaufschlagen.

Dabei liegt das Werkstück 1 auf einem Absatz 6.2 des Spannelementes 8 auf und wird gegen seine Stirnseite 7.2 angepresst bzw. dort angelegt. Bevorzugt ist der Absatz 6.2 des Spannelementes 8 umlaufend ausgebildet.

Das Werkstück 1 wird durch die Absätze 6.1, 6.2 von Anschlagelement 4 und Spannelement 8 beabstandet zur Spannplatte 1 aufgespannt, sodass ein Spalt 9, siehe Fig. 2, zwischen Werkstück 1 und Spannplatte 2 gebildet ist. Hierdurch lässt sich das Werkstück 1 durchgehend, beispielsweise beim Bohren in einer Aufspannung bearbeiten.

Bei der vorliegenden Erfindung ist von wesentlicher Bedeutung, dass das Spannelement 8 einen umlaufenden Absatz 6.2 aufweist, wobei dessen Öffnung 5 aussermittig angeordnet ist. In die Öffnung 5 greift ein Befestigungselement 10 ein, welches das Spannelement 8 wiederlösbar mit der Spannplatte 2 verbindet.

Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist auch, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, dass die Öffnung 5 derart angeordnet ist, dass diese zu den jeweiligen Stirnseiten 7.2 unterschiedlich zu einem Mittelpunkt M beabstandet sind.

Wird beispielsweise ein Werkstück 1 auf den Absatz 6.2 an einer der vier dargestellten Stirnseiten 7.2 aufgelegt, so lassen sich unterschiedliche Distanzen D₁ bis D₄ zu dem Mittelpunkt M einstellen.

Dabei kann durch eine exzentrische Anordnung eines Gewindezapfens 11 gegenüber einem Schraubenkopf 12 des Befestigungselementes 10 durch Verdrehen, wie es insbesondere in Fig. 4 dargestellt ist, das Spannelement 8 in den dargestellten Richtungen X₁, X₂, X₃ oder X₄ bewegt werden, wenn auf der jeweiligen Seite bzw. auf dem jeweiligen Absatz 6.2 das Werkstück 1 aufliegt.

Durch die exzentrische Anordnung des Gewindezapfens 11 gegenüber dem Schraubenkopf 12 ist lediglich ein begrenzter Weg in dargestellter Doppelpfeilrichtung X möglich, so dass eine Grundeinstellung des Spannelementes 8 zum Werkstück 1 notwendig ist, damit dieses noch eingespannt werden kann. Unterschiedliche Werkstücke 1 sind unterschiedlich gross, so dass eine entsprechende Anpassung beim Aufspannen auf die Spannplatte 2 notwendig ist. Hierdurch muss lediglich das Spannelement 8 entsprechend der Grösse des Werkstückes 1 verdreht werden, so dass jeder beliebige Abstand passend zum Werkstück 1, damit es gerade noch auf den Absatz 6.2 aufgelegt werden kann, eingestellt wird. Hierdurch kann mit einem einzigen Spannelement 8 jedes beliebig grosse Werkstück 1 auf jeder beliebigen Spannplatte 2 eingespannt werden, ohne dass für unterschiedlich grosse Werkstücke 1 spezielle Spannelemente 8 vorgesehen sein müssen.

Ferner ist bei dem Spannelement 8, nach den Fig. 4 und 5 vorteilig, dass die Öffnung 5 leicht konisch verjüngt ausgebildet ist. Entsprechend ist auch der Schraubenkopf 12 des Befestigungselementes 10 leicht konisch ausgebildet, wobei hier die exzentrische Anordnung des Gewindezapfens 11 gegenüber dem Mittelpunkt M bzw. der Mittellinie des Schraubenkopfes 12 ersichtlich ist.

Durch Verdrehen des Befestigungselementes 10 in der Öffnung 5 lässt sich in dargestellter Doppelpfeilrichtung X₁, X₃ das Spannelement 8 hin- und herbewegen.

Gleichzeitig lässt sich das Spannelement 8 gegenüber der Spannplatte 2 fest einspannen, wenn das Spannelement 8 gegen ein Werkstück 1 verspannt wird. Es erfolgt gleichzeitig ein Verspannen gegen das Werkstück 1 in dargestellter Doppelpfeilrichtung X₁ bis X₄ und ein gleichzeitiges Verspannen und Festlegen gegen die Spannplatte 2 durch Anziehen des Befestigungselementes.

In Fig. 5 schliesst an den Schraubenkopf 12 ein Wellenabsatz 13 an, welcher in einer Führungsöffnung 14 der Spannplatte 2 drehbar gelagert ist. Auch sind Wellenabsatz 13 und der daran anschliessende Gewindezapfen 11 exzentrisch zum Schraubenkopf 12 des Befestigungselementes 10 angeordnet, welches ebenfalls in oben beschriebener Weise in der Öffnung 5 des Spannelementes 8 sitzt und eine Bewegung des Spannelementes 8 durch Verdrehen des Schraubenkopfes 12 in der dargestellten Doppelpfeilrichtung X₁ bis X₄ ermöglicht. Hierdurch kann das Werkstück 1 gegen eine beliebige Stirnseite 7.2 angepasst und gleichzeitig das Spannelement 8 gegenüber der Spannplatte 2 wiederlösbar festgelegt werden.

Zum Einspannen eines Werkstückes 1 dient ebenfalls das Anschlagelement 4, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Dieses weist einen zumindest teilweise umlaufenden Absatz 6.1 auf, der in etwa dem Absatz 6.2 des Spannelementes 8 entspricht. Das Werkstück liegt, wie insbesondere in den Fig. 1 und 2 dargestellt, dem Absatz 6.1 auf und wird stirnseitig an die Stirnseiten 7.1 angelegt.

Dabei liegen zum wiederlösbaren Festlegen in unterschiedlichen Achsen A₁ bis A₃ entsprechende Öffnungen 5, insbesondere Durchgangsöffnungen, die in oben beschriebener Weise auch gekegelig bzw. konisch ausgebildet sein können.

In diesen Öffnungen sind Befestigungselemente 10, Passstifte oder Passhülsen od. dgl. Befestigungselemente eingesetzt, die das, Anschlagelement 4 zumindest teilweise nach unten hin durchgreifen, welche dann in entsprechende Befestigungsöffnungen 3 der Spannplatte 2 eingreifen können. Dabei wird das Spannelement 4 auf der Spannplatte 2 wiederlösbar festgelegt und exakt zentriert.

Durch die Anordnung von mehreren Öffnungen 5 auf der Spannplatte in unterschiedlichen oder gleichen Abständen B zueinander, lässt sich das Anschlagelement 4 in unterschiedlichen Abständen auf der Spannplatte 2 anordnen.

Bevorzugt sind die Abstände B zweier Achsen A₁ und A₂ bzw. A₂ und A₃ kleiner gewählt, als ein Abstand B' zwischen zwei Befestigungsöffnungen 3 der Spannplatte 2.

Hierdurch lassen sich unterschiedliche Längen L₁ bis L₃ zu einer ausgewählten Stirnseite 7.1 bzw. einen ausgewählten Absatz 6.1 zum Auflegen des Werkstückes 1 einstellen.

Durch diese unterschiedlichen Längen L₁ bis L₃ kann Einfluss genommen werden auf die einzustellenden Masse des Spannelementes 8. Auf diese Weise lassen sich alle beliebigen Werkstücke 1 mit allen beliebigen Grössen auf der Spannplatte 2 einspannen.

Es wird damit gewährleistet, dass jedes beliebige Werkstück 1, welches auf der Spannplatte 8 bearbeitet werden soll, mit ein und demselben Spannelement eingespannt werden kann, wobei jede beliebige Grösse des Werkstückes 1 durch entsprechende Anordnung des Anschlagelementes 4 und Anordnung des Spannelementes 8 zueinander einstellbar ist.

In Fig. 7 ist dargestellt, dass innerhalb der Öffnung 5 noch ein Anschlag 15 vorgesehen sein kann, um ein Befestigungselement 10 dort aufzulegen bzw. zu haltern.

Innerhalb der Öffnung 5, vorzugsweise unterhalb des Anschlages 15 kann eine Zentrierhülse eine Verbindung zwischen dem Anschlagelement 4 und der Spannplatte 2 herstellen.

In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäss den Fig. 8a bis 8c sind weitere Formen von erfindungsgemässen Spannelementen 8 als Sechseck, Dreieck oder gewölbt ausgebildeten Spannelementen 8 dargestellt, die mit zumindest teilweise umlaufenden Absätzen 6.2 versehen sind. Dabei sind zentrisch oder exzentrisch zu den jeweiligen Absätzen 6.2 die Öffnungen 5 gebildet, in welche die entsprechenden Befestigungselemente 10 als oben beschriebene Exzenter eingreifen, um die jeweiligen Spannelemente 8 zu bewegen.

Dabei kann beispielsweise ein entsprechendes Spannelement 8 an eine Form eines bestimmten Werkstückes 1 angepasst sein, um dieses in oben beschriebener Weise auf einer Spannplatte 2 wiederlösbar festzulegen. Der Erfindung sei hier keine Grenze gesetzt.

Positionszahlenliste

1

Werkstück

2

Spannplatte

3

Befestigungsöffnung

4

Anschlagelement

5

Öffnung

6

Absatz

7

Stirnseite

8

Spannelement

9

Spalt

10

Befestigungselement

11

Gewindezapfen

12

Schraubenkopf

13

Wellenabsatz

14

Führungsöffnung

15

Anschlag
R Vorrichtung
A₁

Achse
A₂

Achse
A₃

Achse
B Abstand
B' Abstand
H Höhe
L₁

Länge
L₂

Länge
L₃

Länge
M Mittelpunkt
D₁

-D₄

Distanz
X₁

-X₄

Doppelpfeilrichtung

Claims (15)

1. Vorrichtung zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von wenigstens einem zu bearbeitenden Werkstück (1) auf einer Spannplatte (2) mit zumindest einem Spannelement (8) und/oder Anschlagelement (4), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Spannelement (8) und/oder Anschlagelement (4) mit zumindest einem teilweise umlaufenden Absatz (6.1, 6.2) versehen ist.

2. Vorrichtung zum wiederlösbaren Ein- oder Aufspannen von wenigstens einem zu bearbeitenden Werkstück (1) auf einer Spannplatte (2) mit zumindest einem Spannelement (8) und/oder Anschlagelement (4), dadurch gekennzeichnet, dass über das zumindest eine Spannelement (8) das Werkstück (1) gegen das Anschlagelement (4) anpressbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Spannelement (8) eine Öffnung (5), insbesondere Durchgangsöffnung aufweist, welche zu den einzelnen Stirnseiten (7.2) des Spannelementes (8) unterschiedlich beabstandet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5), insbesondere die Durchgangsöffnung konisch ausgebildet ist, durch welche ein entsprechendes Befestigungselement (10) zum wiederlösbaren Festlegen des Spannelementes (8) gegenüber der Spannplatte (2) einsetzbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) einen kegelstumpfartigen Schraubenkopf (12) und einen dazu exzentrisch angeordneten Gewindezapfen (11) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verdrehen des Befestigungselementes (10) das Spannelement (8) gegenüber der Spannplatte (2) bewegbar ist, wobei durch unterschiedliche Abstände (D₁ bis D₄) zu den Stirnseiten (7.2) des Spannelementes (2) jedes beliebig grosse Werkstück (1) sich auf der Spannplatte (2) einspannen lässt, indem die eine oder andere Stirnseite (7.2) des Spannelementes (8) an dem Werkstück (1) anliegt.

7. Vorrichtung, nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10), insbesondere dessen Gewindezapfen (11) einen Wellenabsatz (13) nahe des Schraubenkopfes (12) aufweist, welcher in eine entsprechende Führungsöffnung (14) der Spannplatte (2) eingreift und dort das Befestigungselement (10) lagert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Wellenabsatz (13) der Gewindezapfen (11) anschliesst.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Wellenabsatz (13) und/oder Gewindezapfen (11) exzentrisch zum Schraubenkopf (12) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (4) einen zumindest teilweise umlaufenden Absatz (6.1) aufweist, dessen Höhe (H) der Höhe (H) des Spannelementes (8) entspricht.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (4) eine Mehrzahl von Öffnungen (5) aufweist, wobei zumindest zwei Öffnungen (5) in einer Achse (A₁ bis A₃) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (B) zwischen zwei benachbarter Achsen (A₁ und A₂ oder A₂ und A₃) gleich oder unterschiedlich ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedlich beabstandete Achsen (A₁ bis A₃) von den Stirnseiten (7.1) des Absatzes (6.1) unterschiedliche Längen (L₁ bis L₃) zum Aufspannen unterschiedlich grosser Werkstücke (1) einstellbar sind.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (B) zweier benachbarter Achsen (A₁, A₂, A₃) kleiner ist als ein Abstand (B') zweier benachbarter Befestigungsöffnungen (3) der Spannplatte (2).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (B) in etwa 0,5 des Abstandes (B') entspricht.