CH666433A5 - Kurzhub-spannelement. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Kurzhub-Spannelement zum Ausüben einer Spann- oder Haltekraft auf ein Werkstück,

mit einem mit Druckmedium, insbesondere Druckluft, beaufschlagbaren Druckraum.

Soll ein Werkstück mit Hilfe des Werkzeugs einer Bearbeitungsmaschine bearbeitet werden, wird das jeweilige Werkstück auf dem Maschinentisch angeordnet und hier festgespannt, damit es seine Lage während des nachfolgenden Bearbeitungsvorganges, z.B. Einbringen einer Bohrung, unverrückbar beibehält. Hierzu verwendet man insbesondere in der Serienfertigung von Werkstücken an der Bearbeitungsmaschine festgelegte ICurzhub-Spannelemente in Gestalt von Spannzylindern, deren Kolbenstangen bei Druckmediumzufuhr ausfahren und das Werkstück gegen einen Gegenanschlag pressen. Dabei richtet sich die Anzahl der erforderlichen Spannzylinder nach den Abmessungen des jeweiligen Werkstücks. Ist dieses grossflächig, benötigt man mehrere, reihenartig angeordnete Spannzylinder, die dem zugewandten Werkstückrand entlang mit Abstand zueinander am Werkstück angreifen.

Eine solche Mehrfachanordnung von Spannzylindern ist jedoch materialaufwendig und somit verhältnismässig teuer. Ausserdem müssen bei Rüsten der Bearbeitungsmaschine die Spannzylinder einzeln lagejustiert werden, was die Rüstzeit erhöht. Des weiteren greifen die Spannzylinder jeweils punktförmig am Werkstück an, so dass die Flächenkraft entsprechend gross ist, damit man die benötigte Spann- oder Haltekraft erhält. Dies kann beispielsweise bei aus Holz bestehenden Werkstücken zu einer Werkstückbeschädigung beispielsweise in Gestalt eines Kolbenstangeneindrucks führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kurzhub-Spannelement der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe sich Werkstücke mit einer verhältnismässig langen zu spannenden Randfläche auf wesentlich billigere und einfacher handzuhabende Weise spannen oder halten lassen, wobei ausserdem der Anwendungsbereich auf weniger druckstabile Werkstücke ausgedehnt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Spannelement leistenförmige Längsgestalt mit rechtwinklig zur Spannkraftrichtung verlaufender Längsrichtung aufweist und der über den Umfang und an den Stirnenden der Spannleiste dicht geschlossene Druckraum in Längsrichtung durchgeht, wobei eine der Leistenlängsseiten die Spann- oder Haltefläche bildet und hierzu als sich bei Druckmediumzufuhr nach aussen hin bewegbare Wand ausgebildet ist.

Anstelle einer Reihe von Spannzylindern benötigt man jetzt nur noch ein einziges Spannelement in Gestalt einer solchen Spannleiste, die dem zu spannenden Werkstückrand entlang am Maschinentisch angebracht wird. Diese Spannleiste ist sehr einfach im Aufbau und benötigt im Gegensatz zu der bekannten Anordnung nur einen Anschluss für die Druckmediumzufuhr bzw. -abfuhr. Wird der Druckraum mit Hilfe eines vorgeschalteten Ventils mit Druckmedium beaufschlagt, bewegt sich die genannte Leistenlängsseite vor oder baucht sich aus, so dass man über die gesamte Länge sozusagen ein Druckkissen erhält, das sich an das Werkstück anlegt. Dieses Kurzhub-Spannelement gibt bei kleinsten Abmessungen extreme Spannkräfte ab. Dabei ist infolge der durchgehenden Anlage die Flächenkraft kleiner als seither und ausserdem kann sich die bewegbare Wand auch an einen Unebenheiten aufweisenden Werkstückrand gut anschmiegen. Ein weiterer Vorteil ist der praktisch wartungsfreie Betrieb eines solchen Spannelements.

Die erfindungsgemässe Spannleiste lässt sich nicht nur in Zusammenhang mit dem Aufspannen von Werkstücken auf einen Maschinentisch sondern beispielsweise auch in Verbin-

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dung mit Handhabungsgeräten einsetzen, bei denen man die Spannleisten als Greiferbestandteil verwenden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie zweckmässige Ausgestaltungen werden nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Spannleiste in Vorderansicht vom zu haltenden Werkstück her gesehen,

Fig. 2 die Spannleiste nach Fig. 1 in Draufsicht gemäss Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 die gleiche Spannleiste im Querschnitt gemäss der Schnittlinie III — III in Fig. 2,

Fig. 4 und 5 jeweils eine variierte Spannleiste in einem der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt,

Fig. 6 die Draufsicht eines mit Hilfe des erfindungsge-mässen Spannelements auf dem Tisch einer Bearbeitungsmaschine gespannten Werkstücks und

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung eines ähnlichen Spannelements, das gebogenen Verlauf besitzt.

Auf dem Tisch 1 (Fig. 6) einer Bearbeitungsmaschine ist ein Gegenanschlag 2 leistenförmiger Gestalt fest montiert, gegen den ein Werkstück 3, das verhältnismässig grosse Abmessungen vor allem in Anschlaglängsrichtung besitzt, gespannt ist.

Hierzu ist dem entgegengesetzten Werkstückrand 4 benachbart ein Kurzhub-Spannelement auf dem Tisch 1 befestigt, das leistenförmige Längsgestalt mit rechtwinklig zur Spannkraftrichtung 5 verlaufender Längsrichtung aufweist und somit sozusagen von einer Spannleiste 6 gebildet wird. Diese Spannleiste 6 kann unmittelbar am Tisch 1 angebracht werden oder an einer Befestigungsleiste 7 sitzen, die man ihrerseits in üblicher Weise starr mit dem Tisch 1 verbindet.

Die Spannleiste 6 enthält einen im Querschnitt gemäss Fig. 3 sichtbaren Druckraum 8, der in Längsrichtung der Spannleiste 6 durchgeht und über den Umfang sowie an den Stirnenden der Spannleiste dicht geschlossen ist. An den Stirnenden der Spannleiste 6 sind hierzu Abschlussdeckel 9,

10 vorhanden, von denen mindestens einer einen Anschluss für eine Druckmediumleitung 11 besitzt. Über diese Leitung

11 — es können auch an beide Abschlussdeckel eine solche Leitung anschliessbar sein — kann der Druckraum 8 mit Druckmedium beaufschlagt bzw. entlüftet werden. Die Steuerung der Druckmediumzufuhr und -abfuhr erfolgt mittels eines Ventils, das nicht dargestellt ist, da derartige Steuerungen dem Fachmanne geläufig sind. Eine der Längsseiten der Spannleiste 6, die beim Betrieb die dem Werkstück 3 zugewandte Spann- oder Haltefläche bildet, ist als sich bei Druckmediumzufuhr nach aussen hin, d.h. in Spannkraftrichtung 5 bewegbare Wand 12 ausgebildet. Hierdurch erhält man sozusagen ein leistenförmiges Druckkissen, das an der bewegbaren Wand 12 atmen kann und sich bei Druckmediumbeaufschlagung des Druckraumes 8 — hierfür ist Druckluft vorgesehen — an dieser Seite ausbaucht. In der Zeichnung ist dieser mit Druckluft beaufschlagte Zustand dargestellt. Für das Spannen oder Halten eines Werkstückes 3 reicht ein Hub von wenigen Millimetern, z.B. ein bis zwei Millimeter aus. Die bewegbare Wand 12 legt sich über praktisch die gesamte Spannleistenlänge an den zugewandten Werkstückrand 4 an und presst das Werkstück gegen den Gegenanschlag 2.

Sodann kann man mit einem Werkzeug, z. B. ein Bohrer, Fräser usw. von oberhalb der Zeichenebene her gegen das Werkstück 3 fahren und dieses bearbeiten. Entlüftet man den Druckraum 8, wird die bewegbare Wand 12 sozusagen schlaff und das Werkstück kommt frei.

Die bewegbare Wand 12 besteht aus flexiblem und zweckmässigerweise ausserdem elastischem Material, wofür man einen geeigneten Kunststoff zweckmässigerweise mit gummiartigen Eigenschaften verwenden kann.

Im Falle der Fig. 3 handelt es sich um eine bewegliche Wand 12, die sich bei Druckmediumbeaufschlagung gleich-mässig leicht ausbaucht und beim Anlegen gegen den Werkstückrand 4 von diesem plan gedrückt wird, sieht man von den Übergangsbereichen zu den benachbarten Leistenlängsseiten ab.

Im Falle der Fig. 4 ist dagegen vorgesehen, dass die bewegbare Wand 12a der Spannleiste 6a im Querschnitt gesehen wellen- oder faltenartige Gestalt besitzt. Es ist ohne weiteres ersichlich, dass sich durch diese balgartige Ausbildung die bewegbare Wand 12a weiter als im Falle der Fig. 3 nach aussen bewegen lässt.

Ferner ist es gemäss Fig. 5 möglich, die bewegbare Wand 12b dieser Spannleiste 6b im wesentlichen eben auszubilden wobei sie hier gelenkartig an die benachbarten Leistenlängsseiten angesetzt ist, z. B. - wie dargestellt - über Materialbereiche 13,14 mit wellen- oder faltenartigem Querschnitt, an deren Stelle man auch Materialbereiche mit so dünner Materialdicke vorsehen kann, dass man wie im Falle der dargestellten Materialbereiche 13, 14 bei Druckbeaufschlagung nur eine Verformung an diesen Stellen erhält, während sich die bewegbare Wand 12b parallel vorschiebt. Ge-wünschtenfalls kann man in diesem Falle die bewegbare Wand 12b auch verstärkt, d.h. dicker oder mit einer Verstärkungseinlage versehen ausbilden.

Es versteht sich, dass man in jedem Falle für die bewegbare Wand oder ihre gelenkartigen Verbindungsstellen eine solche Wandstärke und ein derartiges Material verwendet, dass bei den infrage kommenden Drücken (zweckmässigerweise im Bereich von 6 bar) ein sicheres Festhalten des Werkstückes gewährleistet ist, d.h. der erforderliche Hub zur Verfügung steht. Ist das Material elastisch, stellt sich die bewegbare Wand automatisch zurück, wenn man den Druckraum entlüftet. Auch bei lediglich flexiblem Material ist jedoch wegen der im drucklosen Zustand vorhandenen Schlaffheit ein Einsetzen und Entnehmen des Werkstücks 3 ohne weiteres möglich.

Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die bewegbare Wand, z.B. die Wand 12, von einem einstückigen Kunststoff-Hohlprofilstück 15 gebildet, dessen Seiten mit Ausnahme der die bewegbare Wand 12 bildenden Längsseiten verstärkt oder gestützt sind, so dass sie bei Druckmediumzufuhr unverformt bleiben. Bei den Ausführungsbeispielen handelt es sich um im Querschnitt im wesentlichen rechteckige Spannleisten, wobei die bewegbare Wand 12 eine der Rechteckseiten bildet. Die Starrheit der übrigen Längsseiten erhält man bei den dargestellten Ausführungsbeispielen dadurch, dass das einstückige Kunststoff-Hohlprofilstück 15 mit Ausnahme an der die bewegbare Wand 12 bildenden Seite von einem Halteprofilstück 16 umfasst wird, das aus Hartkunststoff oder aus Metall besteht. Im Querschnitt gesehen ist dieses Halteprofilstück 16 dem Querschnitt des Kunststoff-Hohlprofilstücks 15 entsprechend U-förmig ausgebildet, wobei das Kunststück-Hohlprofilstück 15 so eingelegt und beispielsweise durch Verkleben verbunden ist, dass die bewegbare Wand 12 den freien Enden der U-Schenkel etwas vorgelagert ist. Gleiches gilt auch bezüglich der Ausführungsbeispiele gemäss den Fig. 4 und 5, d.h. es handelt sich hier um ein entsprechendes Halteprofilstück 16a bzw. 16b.

Durch die Verwendung von über die Spannleistenlänge durchgehenden Profilstücken wird die Herstellung wesentlich vereinfacht, da man sie von einem Profilvorrat ablängen kann.

Bei einer nicht dargestellten Variante, bei der ebenfalls ein den Druckraum umschliessendes Kunststoff-Hohlpro-filstück vorhanden ist, ist vorgesehen, dass die die bewegbare Wand bildende Längsseite aus Weichkunststoff und die anderen Seiten aus Hartkunststoff bestehen, wobei die beiden

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Materialien einstückig aneinander angespritzt sind. In diesem Falle kann ein Stützkörper wie das Halteprofilstück 16 entfallen. Diese Ausführungsform ist deshalb besonders materialsparend.

In Fig. 1 ist noch gestrichelt angedeutet, dass an den Abschlussdeckeln 9. 10 Befestigungsvorsprünge 17, 18 angeordnet sein können, mit deren Hilfe die Befestigung an dem Tisch 1 erfolgen kann.

Je nach Anwendungsfall muss die Spannleiste nicht unbedingt linear sein. In Anpassung an eine unebene Werkstückgestalt kann sie auch einen nicht linearen Verlauf, z.B. einen gebogenen Verlauf besitzen, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Hier ist eine kreisbogenförmig gekrümmte Spannleiste 6c. die ansonsten gleich wie oben beschrieben ausgebildet ist, gegen einen zylindrischen Werkstückrand 4c gespannt.

Des weiteren kann es vorteilhaft sein, die Spannleiste plastisch verbiegbar auszubilden. Dies ist vor allem dann möglich. wenn ein Halteprofilstück 16 aus Metall vorhanden ist,

dessen Wandstärke man entsprechend dünn ausbildet und an den U-Schenkeln, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet, mit z.B. spitzwinkeligen Einschnitten 19 versieht, wodurch ein bleibendes Verbiegen zur Anpassung an nicht linear verlaufende Werkstücke möglich wird.

Die dargestellte Spannleiste lässt sich nicht nur zum Festlegen eines Werkstückes auf dem Tisch einer Bearbeitungsmaschine verwenden. Sie lässt sich stets dann benutzen,

wenn man einen Gegenstand zu irgend einem Zwecke halten möchte. Beispielsweise wird auf die Greifer eines Handhabungsgerätes hingewiesen, die man mit solchen Spannelementen ausstatten kann.

Eine weitere zweckmässige Massnahme besteht darin, dass das Spannelement einschliesslich der bewegbaren Wand bzw. des diese bildenden Kunststoff-Hohlprofilstücks aus hitzebeständigem Material besteht, derart, dass es bei Verwendung des Spannelements in Zusammenhang mit spanabhebend arbeitenden Werkzeugmaschinen durch die heissen Metallspäne nicht beschädigt wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

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1. Kurzhub-Spannelement zum Ausüben einer Spannoder Haltekraft auf ein Werkstück, mit einem mit Druckmedium beaufschlagbaren Druckraum, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement leistenförmige Längsgestalt mit rechtwinklig zur Spannkraftrichtung (5) verlaufender Längsrichtung aufweist und der über den Umfang und an den Stirnenden der Spannleiste (6) dicht geschlossene Druckraum (8) in Längsrichtung durchgeht, wobei eine der Leistenlängsseiten die Spann- oder Haltefläche bildet und hierzu als sich bei Druckmediumzufuhr nach aussen hin bewegbare Wand (12) ausgebildet ist.

2. Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Wand aus flexiblem Material besteht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Spannelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Wand aus elastischem Material besteht.

4. Spannelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Wand im Querschnitt gesehen wellen- oder faltenartige Gestalt besitzt.

5. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Wand (12b) im wesentlichen eben und ggf. verstärkt ist, wobei sie gelenkartig z. B. über Materialbereiche (13,14) mit wellen- oder faltenartigem Querschnitt oder mit dünner Materialdicke an die benachbarten Leistenlängsseiten angesetzt ist.

6. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein einstückiges, die bewegbare Wand (12) bildendes und den Druckraum umschliessen-des Kunststoff-Hohlprofilstück (15) enthält, dessen Seiten mit Ausnahme der die bewegbare Wand (12) bildenden Längsseiten verstärkt oder gestützt sind, so dass sie bei Druckmediumzufuhr unverformt bleiben.

7. Spannelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die bewegbare Wand bildende Längsseite aus Weichkunststoff und die anderen Seiten aus Hartkunststoff bestehen, wobei die beiden Materialien einstückig aneinander angespritzt sind.

8. Spannelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Hohlprofilstück (15) mit Ausnahme an der die bewegbare Wand (12) bildenden Seite von einem Halteprofilstück (16) umfasst wird, das aus Hartkunststoff oder aus Metall besteht.

9. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannleiste (6c) in Anpassung an eine unebene Werkstückgestalt nicht linearen Verlauf, z.B. einen gebogenen Verlauf besitzt.

10. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannleiste plastisch verbiegbar ist.

11. Spannelement nach einem der Ansprüche Ibis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es einschliesslich der bewegbaren Wand (12) bzw. des diese bildenden Kunststoff-Hohlprofilstücks (15) aus hitzebeständigem Material besteht, derart, dass es bei Verwendung des Spannelements in Zusammenhang mit spanabhebend arbeitenden Werkzeugmaschinen durch die heissen Metallspäne nicht beschädigt wird.

12. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium Druckluft ist.