DE102011114693A1

DE102011114693A1 - Verstellsystem für eine Spanneinrichtung

Info

Publication number: DE102011114693A1
Application number: DE201110114693
Authority: DE
Inventors: Hendric Matzat
Original assignee: Werkstueckspanntechnik GmbH
Current assignee: Werkstueckspanntechnik GmbH
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2013-04-04

Abstract

Mechanische oder kraftbetätigte Spanneinrichtung zum Spannen und Fixieren von Werkstücken oder dergleichen dadurch gekennzeichnet, dass durch Einleitung einer der Spannkraft entgegen gerichteten Kraft eine Reduzierung der auf das Werkstück wirkenden Spannkraft erreicht wird.

Description

Anwendungsgebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verstellsystem für eine Spanneinrichtung zum Spannen und Fixieren von zu bearbeitenden Werkstücken, Werkzeugen und dergleichen auf einem Maschinentisch.
Stand der Technik:
Spannvorrichtungen für die mechanische Bearbeitung von Werkstücken großer Abmessungen auf Fräsmaschinen und dergleichen müssen zur optimalen Verteilung von Bearbeitungsaufmaßen das Werkstück räumlich bewegen können. Dazu werden Einstell- bzw. Verstellbewegungen von Auf und Anlageelementen sowie Spannelementen nach Vermessung der Werkstücklage oder nach Anrissen am Werkstück notwendig.
Die Vermessung der Werkstücklage kann nach dem Beladen der Spannvorrichtung außerhalb oder teilautomatisiert z. B. mittels Tastern in der Fräsmaschine erfolgen. Bestimmte Ausgleichsvorgänge lassen sich üblicherweise virtuell durch eine, in der Regel achsparallele, Koordinatenverschiebung innerhalb der Fräsmaschine vermeiden. Über diese Möglichkeiten hinausgehende Ausgleichsbewegungen des Werkstücks werden üblicherweise manuell über z. B. Spindeln/Gewindebolzen o. ä. realisiert und finden typischerweise im ungespannten Zustand des Werkstücks statt.
Das eigentliche Spannen des Werkstücks erfolgt typischerweise manuell über mechanische Elemente.
Bekannt sind weiterhin verstellbare Spannvorrichtungen im Sinne einer Einstellung auf ein neues Werkstück mit anderen geometrischen Eigenschaften. Derartige Spannvorrichtungen sind z. B. in der Firmenschrift ”Kostyrka-Universal Holding Fixture” beschrieben, jedoch nicht Aufgabe der hier beschriebenen Erfindung.
Nachteile des Standes der Technik:
Nachteil der bekannten Lösungen ist der notwendige zeitaufwendige Arbeitsschritt des manuellen Verstellens der Spannvorrichtung zur optimalen Ausrichtung des Werkstücks für die mechanische Bearbeitung. Je nach Aufbau der Fräsmaschine werden ein wiederholtes Ein- und Ausschleusen und jeweils ein entsprechendes wiederholtes Spannen und Lösen des Werkstücks in der Spannvorrichtung notwendig. Das Verstellen des Werkstücks im gelösten Zustand ist wegen der beim Neigen oder Verschieben des Werkstücks entstehenden Reibkräfte und der Veränderung von Spannweiten durch die geänderte Werkstücklage zur Vermeidung von unerwünschten Verspannungen des Werkstücks notwendig.
Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spanneinrichtung zu schaffen, die die Nachteile der vorgenannten Lösungen beseitigt und ein automatisiertes Ausrichten des Werkstücks innerhalb der Spannvorrichtung im gespannten Zustand erlaubt.
Lösung der Aufgabe:
Die Aufgabe wird durch eine Spanneinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung:
Die Vorteile der Erfindung bestehen in folgenden Punkten:

• Das Verstellen der Spannvorrichtung kann automatisiert ohne manuellen Eingriff erfolgen.
• Zum Verstellen wird die Spannkraft der mechanischen Spannung des Werkstücks selbsttätig gesteuert innerhalb der Spannvorrichtung soweit reduziert, dass ein verspannungsfreies Bewegen des Werkstücks möglich ist. Je nach Anwendungsfall und Wirkungsrichtung der Schwerkraft kann die Reduzierung bis zum Lösen des Werkstücks erfolgen.
• Nach dem Ende des Verstellvorgangs wird die zur Bearbeitung notwendige Höhe der Spannkraft wieder hergestellt.
• Die Reduzierung und der Wiederaufbau der Spannkraft erfolgen über ein einfaches Federspannsystem mit einer Entlastungseinheit z. B. über ein hydraulisches System.
• Die Spannkrafterhaltung über ein Federsystem bietet eine selbsttätige Anpassung an, nach dem Verstellen der Spannvorrichtung, geringfügig veränderte Spannweiten sowie einen Nachspanneffekt.
• Zur Verringerung von Werkstückverspannungen nach der Schruppbearbeitung kann zur Feinbearbeitung des Werkstücks eine Spannkraftreduzierung vorgenommen werden.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen:
Die Spanneinrichtung – 1 – besteht aus der Grundeinheit 1 sowie der Schlitteneinheit 2 und dem Spannaufbau 3. Beispielhaft ist ein Werkstück 4 in den Spannaufbau eingespannt. Zur Grundeinheit 1 gehören Gehäuse 5, Verstellantrieb 6 sowie die Führungselemente 7. Zur Schlitteneinheit 2 gemäß 2 gehören eine Kopfplatte 8 sowie 2 Führungssäulen 9. Auf die Schnittstelle 14 der Kopfplatte montiert ist ein Spannaufbau 3, im Beispiel bestehend aus Werkstückauflage 10, Spanneisen 11 und Spannspindel 12.
Die Spannspindel 12 ist gemäß 3 mit einem Kolben 13, einem Federelement 15 sowie einem Zugbolzen 18 in einer der Führungssäulen 9 verbunden. Der Kolben kann sich zwischen einem unteren (16) und einem oberen Festanschlag 17 bewegen.
Im ungespannten Zustand zieht das Federpaket 15 den Kolben 13 auf einen unteren Festanschlag 16.
Beim Spannen und Betätigen der Spannspindel 12 und wird der Kolben 13 vom Festanschlag 16 abgehoben und durch das Federelement 15 die Spannkraft auf das Spanneisen 11 aufgebracht.
Zum Verstellen der Schlitteneinheit 2 wird das im Raum zwischen Kolben 13 und Festanschlag 16 befindliche Fluid mit Druck beaufschlagt. Je nach Größe von Vorspannkraft des Federelements 15 sowie der Druckbeaufschlagung des Fluids erfolgt dabei eine Reduzierung der mit der Spannspindel 12 erzeugten Spannkraft auf das Werkstück 4. Nach dem Ende der Druckbeaufschlagung des Fluids baut das Federelement 15 die Spannkraft wieder aufgebaut.

Claims

Mechanische oder kraftbetätigte Spanneinrichtung zum Spannen und Fixieren von Werkstücken oder dergleichen dadurch gekennzeichnet, dass durch Einleitung einer der Spannkraft entgegen gerichteten Kraft eine Reduzierung der auf das Werkstück wirkenden Spannkraft erreicht wird.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Spannkraft entgegen gerichtete Kraft pneumatisch oder hydraulisch aufgebracht wird.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Spannkraft entgegen gerichtete Kraft elektromechanisch aufgebracht wird.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung der der Spannkraft entgegen gerichteten Kraft in einem beweglichen Schlitten der Spanneinrichtung integriert ist.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem beweglichem Schlitten variable Spannaufbauten zur Anpassung an unterschiedliche Werkstückgeometrien mit der Einrichtung zur Erzeugung der der Spannkraft entgegen gerichteten Kraft aufgebaut werden können.