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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit zwei Spannbacken sowie
eine Vorsatzbacke für eine
Spannbacke einer Spannvorrichtung.
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Für Spannvorrichtungen
nach Art eines Schraubstocks ist es an sich bekannt, auf den Spannbacken
der Grundvorrichtung Vorsatzbacken lösbar zu befestigen. So sind
z.B. in der
DE 36 00
743 C2 Zusatzbacken für
Schraubstöcke
genannt, welche z.B. aufgeklebt oder magnetisch oder mit Klemmfedern
oder Zugfedern auf den Haupt-Spannbacken gehalten sind.
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Bei
einer aus der
DE 41
37 927 A1 bekannten Anordnung sind Positionierplatten auf
Spannbacken eines Schraubstocks lösbar gehalten, wobei Spannbacken
und Positionierplatten speziell aufeinander abgestimmte und auf
das Backenführungsbett des
Schraubstocks bezogene Strukturen besitzen.
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Vor
die Haupt-Spannflächen
von Schraubstöcken
gesetzte Vorsatz-Spannbacken
können
beispielsweise besonders auf bestimmte Werkstückformen abgestimmte Strukturen
aufweisen oder unterschiedliche Oberflächen-Materialien besitzen, wie z.B. in der
DE 197 44 805 C1 oder
der
DE 75 39 822 U1 beschrieben.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhaft
handhabbare Spannvorrichtung mit einer Vorsatzbacke sowie eine hierfür geeignete
Vorsatzbacke anzugeben.
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Erfindungsgemäße Lösungen sind
in den unabhängigen
Ansprüchen
beschrieben. Die abhängigen
Ansprüche
enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit der entgegen einer Rückstellkraft
kippbar gelagerten Vorsatzbacke erweist sich als besonders vorteilhaft in
der Handhabung, insbesondere bei der Befestigung der Vorsatzbacke
auf der Spannbacke und beim Einspannen kleiner Werkstücke. Durch
den Kippvorgang ergibt sich in der Ausgangsstellung ein Fassen des
Werkstücks
im Bereich der auch bei kleinen Werkstücken definiert greifenden Oberkante
der Vorsatz-Spannfläche
mit geringer Spannkraft, welche im Verlauf des Kippvorgangs gut
dosiert gesteigert werden kann und in der Endstellung durch die flächige Anlage
der Anlagefläche
an der Haupt-Spannfläche
der die Vorsatzbacke tragenden Spannbacke hohe Werte wie ohne Vorsatzbacke
annehmen kann. Die flächige
Anlage zwischen Anlagefläche
der Vorsatzbacke und Haupt-Spannfläche der Spannbacke
kann dabei durch vollflächiges
Anliegen ebener Flächen
oder auch durch eine Mehrpunkt-Anlage in einer Anlageebene, z.B.
bei wenigstens einer strukturierten Fläche, beispielsweise einer geriffelten oder ähnlich rauhen
Haupt-Spannfläche
gegeben sein.
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Die
Vorsatz-Spannfläche
der Vorsatz-Backe kann in an sich bekannter Weise eben oder strukturiert
sein und aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Vorsatzbacke
kann dabei auch im Spannbereich mehrschichtig mit einer stabilen,
z.B. metallischen Trägerplatte
und einer als eigentliche Vorsatz-Spannfläche aus weicherem Material
auf der Trägerplatte
angeordneten Schicht bestehen.
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Die
der Verkippung der Vorsatzbacke aus der Ausgangsstellung in Richtung
der Endstellung entgegen wirkende Rückstellkraft greift in bevorzugter
Ausführungsform
an einem der Anlagefläche
bezüglich
der Kippachse abgewandten Halteabschnitt der Vorsatzbacke an. Je
nach Abstand des Kraftangriffspunktes von der Kippachse kann die
Rückstellkraft
weicher oder härter
wirken.
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Die
Vorsatzbacke enthält
in vorteilhafter Ausführung
einen Grundkörper
und einen Spannplattenkörper,
welche lösbar
miteinander verbunden sind, so dass zum einen verschiedene Grundkörper und verschiedene
Spannplattenkörper
in unterschiedlichen Kombinationen einsetzbar und verschlissene Teile
einzeln ersetzt werden können.
Vorteilhafterweise sind in dem Grundkörper Einrichtungen zur Aufnahme
einer Federanordnung, welche die Rückstellkraft der Kippbewegung
und/oder eine Haltekraft zur Halterung der Vorsatzbacke an der Spannbacke aufbringt,
vorgesehen. Dabei können
für unterschiedliche
Arten und Positionen der Aufnahme für die Federanordnung und/oder
für unterschiedliche vorgegebene
Spannbacken unterschiedliche Grundkörper und/oder an einem Grundkörper mehrere
verschiedene solche Einrichtungen vorgesehen sein. Der Spannplattenkörper ist
vorzugsweise starr mit dem Grundkörper verbunden und weist insbesondere
an gegenüberliegenden
Plattenseiten die Anlagefläche
und die gegebenenfalls mit einer Schicht versehene Vorsatz-Spannfläche auf.
In vorteilhafter Ausführung
tritt am Übergang
von der Anlagefläche auf
den Spannplattenkörper
zu dem Grundkörper eine
Stufe auf, im Bereich deren Innenwinkel vorteilhafterweise die Kippachse
liegt.
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Die
Kippachse ist auf Seiten der Spannbacke vorteilhafterweise im Bereich
der Unterkante der Haupt-Spannfläche
der Spannbacke ausgebildet. Die Kippachse verläuft vorteilhafterweise im wesentlichen
parallel zur Oberkante der Haupt-Spannfläche der
Spannbacke und zur Oberkante der Vorsatz-Spannfläche.
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Eine
vorteilhafte Ausführung
einer Federanordnung zur Aufbringung der Rückstellkraft gegen ein Verkippen
der Vorsatzbacke sieht ein im wesentlichen lineares Stahlfederelement
vor, welches parallel zur Kippachse durch fluchtende Aussparungen
in der Vorsatzbacke, insbesondere deren Grundkörper, und in der Spannbacke
in seiner Längsrichtung
verschiebbar ist, wodurch ein Verbinden und Lösen von Vorsatzbacke und Spannbacke
besonders einfach ist. Beim Verkippen der Vorsatzbacke aus der Ausgangsstellung
in Richtung der Endstellung wird das Federelement elastisch quer
zu seiner Längserstreckung
verformt. Bevorzugt ist ein kreisförmiger Querschnitt des Federelements
in Verbindung mit einfach herzustellenden Bohrungen als Aussparungen
in Vorsatzbacke und Spannbacke.
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Die
Vorsatzbacke ist vorzugsweise in der Ausgangsstellung spielfrei
an der Spannbacke gehalten und liegt unter leichter Vorspannung
des Federelements entlang der Kippachse an der Spannbacke bzw. dem
unteren Bereich deren Haupt-Spannfläche an. Die Vorspannung wird
vorteilhafterweise bewirkt durch eine federbelastete Anschlaganordnung
zwischen Vorsatzbacke und Spannbacke, welche in der Ausgangsstellung
die Spannbacke mit gegenüber
der Rückstellkraft
in der Endstellung geringer Vorspannkraft in Richtung der Endstellung drückt.
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Die
Kippachse ist vorzugsweise allein durch eine lineare Anlage der
Vorsatzbacke an der Spannbacke, insbesondere im unteren Bereich
deren Spannfläche
gegeben. Die Position der Kippachse kann sich während des Kippvorgangs verändern.
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Die
Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Abbildungen anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele
noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:
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1 einen
Schraubstock mit erfindungsgemäßen Vorsatzbacken
in Seitenansicht,
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
mit einer Vorsatzbacke in Ausgangsstellung,
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3 den
Ausschnitt nach 2 in Endstellung der Vorsatzbacke,
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4 eine
Schrägansicht
auf eine Vorsatzbacke.
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Die 1 zeigt
in seitlicher Ansicht einen an sich gebräuchlichen Aufbau eines Schraubstocks
mit einer Schraubstockbasis BA, welche typischerweise auf einem
Tisch oder einem anderen größeren Träger befestigt
ist, einer bezüglich
der Basis BA feststehenden Spannbacke SBF und einer als Schlitten
auf der Basis BA geführten
beweglichen Spannbacke SBB, welche durch Drehung einer Spindel SP
relativ zu der feststehenden Spannbacke SBF verschiebbar ist.
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Sowohl
an der feststehenden Spannbacke SBF als auch an der beweglichen
Spannbacke SBB ist jeweils eine Vorsatzbacke angeordnet, welche
in 1 in einer Ausgangsstellung ohne Einspannung eines
Werkstücks
gezeigt sind.
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Die
Vorsatzspannbacken bestehen gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
aus einem Grundkörper
GKB bzw. GKF und einer lösbar
auf diesem befestigten Vorsatzspannplatte VPB bzw. VPF. Die Vorsatzspannplatten
sind dabei vorzugsweise mit den Grundkörpern verschraubt.
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An
der den Vorspannplatten abgewandten Seiten der Grundkörper sind
in deren unterem Bereich vorteilhafterweise federbelastete Anschlagelemente
AEB bzw. AEF vorgesehen. Die Vorsatz-Spannbacken sind gemäß vorteilhafter
Ausführung
an den Spannbacken des Schraubstocks gehalten, indem durch senkrecht
zur Zeichenebene der 1 verlaufende Aussparungen FAB
bzw. FAF in den Grundkörpern
und mit diesen fluchtende Aussparungen in den Spannbacken langgestreckte,
vorzugsweise lineare Federelemente hindurch geführt sind. Die Federelemente
selbst sind der Übersicht halber
nicht mit eingezeichnet.
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In 2 ist
ein Ausschnitt aus 1 mit der beweglichen Spannbacke
SBB und der an dieser gehaltenen Vorsatzspannbacke mit Grundkörper GKB und
an diesem befestigter Spannplatte VPB in einer Ausgangsstellung
ohne Spannkraft zwischen den gegenüber stehenden Spannbacken des
Schraubstocks skizziert. Die Position eines Werkstückes WS in
einer solchen Ausgangsposition ist angedeutet.
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Die
Spannplatte VPB besitzt insbesondere eine der Hauptspannfläche HSB
der Spannbacke SBB zugewandte Anlagefläche AFB, wobei für die Zwecke
der weiteren Beschreibung sowohl die Hauptspannfläche HSB
als auch die Anlagefläche AFB
als eben angenommen werden können.
Bei reliefstrukturierten Flächen
HSB oder AFB können
stattdessen die Reliefstrukturen überspannende plane Flächen angenommen
werden. Wesentlich ist, dass in der in 2 skizzierten
Ausgangsstellung die Haupt-Spannfläche HSB der Spannbacke SBB
und die Anlagefläche
AFB der an dieser Spannbacke gehaltenen Vorsatzbacke nicht flächig aneinander
liegen, sondern durch einen keilförmigen Spalt KS getrennt sind.
Lediglich im unteren Bereich der Haupt-Spannfläche HSB mit im wesentlichen
senkrecht zur Zeichenebene gerichteter linienförmiger Berührung können Anlagefläche und
Haupt-Spannfläche
aneinander anliegen. Der Keilwinkel des Spaltes KS beträgt vorteilhafterweise
weniger als 10°,
insbesondere weniger als 5°.
Die Spannplatte VPB sei starr mit dem Grundkörper GKB verbunden. Auf der der
Spannplatte abgewandten Seite des Grundkörpers in dessen unterem Bereich
sind ein oder mehrere Anschlagelemente AEB an dem Grundkörper vorgesehen,
welche den Grundkörper
gegen die Spannbacke SBB abstützen.
Die Anschlagelemente AEB sind vorzugsweise federbelastet und in
der skizzierten Ausgangsstellung der Vorsatzbacke in der Art vorge spannt,
dass die Vorspannkraft den Grundkörper von den Anschlagelemeten
weg zu drücken
versucht. Durch Aufnahmen FAB, welche vorzugsweise als Bohrungen
ausgeführt
sein können,
sind nicht mit dargestellte lineare Stahlfederelemente zur Längserstreckung
senkrecht zur Zeichenebene durchgeführt, welche auch durch mit
den Aufnahmen FAB fluchtende Aussparungen in der Spannbacke SBB
hindurchführen.
Durch die Federanordnung ist die Vorsatzbacke in der skizzierten
Ausgangsstellung gehalten, wobei die Federbelastung der Abstandselemente AEB
die Federanordnung in den Aufnahmen FAB und den korrespondierenden
Aussparungen in der Spannbacke SBB spielfrei mit geringer Vorspannung hält. Die
Federkonstante der Anschlagelemente AEB sei gering gegen die Federkonstante
der durch die Aussparungen FAB hindurch geführten Federanordnung, so dass
die Anschlusselemente primär
lediglich der spielfreien Halterung der Federanordnung in den Aussparungen
FAB und zugehörigen
Aussparungen der Spannbacke SBB dienen.
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Wesentlich
ist ferner, dass die Vorsatzbacke bei Einwirken einer Spannkraft
zwischen den beiden Spannbacken und den zwischen diesen angeordneten
Vorsatzbacken um die Kippachse KAL entgegen einer durch die Federanordnung
aufgebrachten Rückstellkraft
verschwenkbar sind. Die Schwenkbewegung ist angedeutet durch den
Pfeil SR im unteren Bereich der Spannplatte VPB in 1.
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Ein
Werkstück
WS, für
welches angenommen sei, dass es den Spannbacken zuweisend Begrenzungsflächen aufweist,
welche zueinander und zu den Hauptspannflächen der Spannbacken parallel,
d.h. typischerweise vertikal ausgerichtet sind, liegt beim Einspannen
anfänglich
in der in 2 skizzierten Ausgangsstellung
der Vorsatzbacke an der oberen Kante der Vorsatz-Spannfläche VFB der Spannplatte VPB
und somit an einer durch den Benutzer auch bei kleinen Werkstücken gut
kontrollierbaren Position der Vorsatzbacken an. Die Oberkante kann
leicht abgerundet sein. Bei Verspannung der Spannbacken gegeneinander
durch Drehen der Spindel SP nimmt die Kraft auf das Werkstück und auf
die Spannplatte VPB der Vorsatzbacke zu, wodurch die Vorsatzbacke
um die Kippachse KAL im gegen Uhrzeigersinn, repräsentiert
wieder durch den Pfeil SR, entgegen einer durch die Federanordnung aufgebrachten
Rückstellkraft
verschwenkt wird. Die Rückstellkraft
nimmt dabei mit zunehmender Verschwenkung monoton zu, so dass auch
die Klemmkraft auf das Werkstück
WS beständig
zunimmt.
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Die
Vorspannbacke erreicht schließlich
die in 3 skizzierte Endstellung, in welcher die Anlagefläche AFB
der Vorsatzbacke flächig
an der Hauptspannfläche
HSB der Spannbacke SBB anliegt. In dieser Endstellung bewirkt eine
weitere Steigerung der Spannkraft zwischen den Spannbacken keine weitere
Verschwenkung der Vorsatzbacke sondern in gebräuchlicher Weise eine Erhöhung der
auf das Werkstück
WS einwirkenden Klemmkraft. Die Vorsatzbacke ist vorteilhafterweise
so dimensioniert und auf der Spannbacke positioniert, dass die Oberkante der
Spannplatte VPB im wesentlichen mit der Oberkante der Haupt-Spannfläche HSB
zusammenfällt oder
diese zumindest nicht nennenswert überschreitet. Auch wenn die
Oberkante der Vorsatz-Spannfläche
VFB um ein geringes Maß oberhalb
der Oberkante der Hauptspannfläche
HSB liegt, ist durch die gegenüber
der Situation nach 2 veränderten Hebelverhältnisse
von rückstellender
Kraft RF und Klemmkraft zwischen den Spannbacken ein weiteres Verkippen
der Vorsatzbacke praktisch ausgeschlossen. Während in der Ausgangsstellung
nach 2 und im Verlauf des Kippvorgangs der Hebelarm
zwischen der Oberkante der Vorsatz-Spannfläche VFB und der Kippkante KAL
vorteilhafterweise zwischen 25 und 100 % des Hebelarms der in den
Aussparungen FAB angreifenden Federanordnung ist, verändern sich
die Hebelverhältnisse
bei Erreichen der Endstellung nach 3 schlagartig
dahingehend, dass eine weitere Verkippung nur um die Oberkante der
Anlagefläche AFB
möglich
wäre und,
soweit der Kraftangriffspunkt der Spannkraft zwischen den Spannbacken überhaupt
oberhalb dieser Oberkante der Anlagefläche AFB liegt, der für die Spannkraft wirksame
Hebelarm typischerweise weniger als 10 % des gleichzeitig verlängerten
Hebelarms der Rückstellkraft
gegen eine weitere Verkippung beträgt.
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Zur
genauen Positionierung der Vorsatzbacke in vertikaler Richtung weist
diese vorteilhafterweise beim Übergang
von der Anlagefläche
AFB zum Grundkörper
eine Stufe ST auf, in deren Bereich die Kippachse KAL entsteht.
Durch die Stufe ist insbesondere auch gewährleistet, dass sich die Position der
Kippachse KAL während
des Kippvorgangs praktisch nicht verändert.
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In 3 ist
auch noch veranschaulicht, dass in der Endstellung der Verkippung
der Vorsatzbacke die Anschlagelemente AEB von der Gegenfläche der Spannbacke
abheben und zugleich auch eine geringe Distanz zu dem Grundkörper einnehmen
können. Die
Anschlagelemente AEB sind auch für
Befestigung oder das Lösen
der Vorsatzbacke an bzw. von der Spannbacke vorteilhaft. Durch Andrücken des unteren
Bereichs der Vorsatzbacke entgegen der Pfeilrichtung SR kann das
leicht vorgespannte Federelement in den Aufnahmen FAB gänzlich entspannt
und einfach aus den Aufnahmen FAB senkrecht zur Zeichenfläche herausgezogen
bzw. eingesteckt werden. Nach Loslassen des unteren Bereichs der
Vorsatzbacke nimmt diese die in 2 skizzierte spielfreie
Ausgangsposition ein bzw. kann beim Lösevorgang von der Spannbacke
ohne weiteres von dieser abgenommen werden. Die Anschlagelemente AEB
können
prinzipiell auch an der Spannbacke selbst vorgesehen sein. Die Anordnung
an der Vorsatzbacke in unverlierbarer Befestigung ist aber bevorzugt.
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Aus
der Schrägansicht
einer Vorsatzbacke nach 4 mit Blick auf die der Spannplatte
VPB abgewandten Anschlagelemente AEB ist eine vorteilhafte Ausführungsform
eines Grundkörpers
ersichtlich, bei welcher dieser der Spannplatte VPB zugewandt plattenförmig eben
ausgeführt
ist und der Spannplatte VPB abgewandt zwei in Längsrichtung der Bohrungen FAB
voneinander beabstandete Vorsprünge
GKV aufweist. Die beiden Vorsprünge schließen im montierten
Zustand zwischen sich einen für
gängige
Ausführungen
von Schraubstöcken typischen
Steg ein, welcher dann eine eigene, mit den Bohrungen FAB in der
Ausgangsposition fluchtende Aussparung aufweist. Eine solche Aussparung in
der Spannbacke kann erforderlichenfalls auch als eigene Bohrung
eingebracht werden. Zur Befestigung an unterschiedlichen Spannbackenausführungen
können
im Grundkörper
auch mehrere Bohrungen FAB an unterschiedlichen Positionen vorgesehen
sein. Ein draht- oder stangenförmiges
Element FSS aus Federstahl dient als besonders vorteilhafte Federanordnung
und wird bei fluchtender Ausrichtung der Bohrungen FAB mit korrespondierenden Aussparungen
in der Spannbacke in Längsrichtung eingeschoben.
Beim Vorgang des Verkippens der Vorsatzbacke um die Kippachse KAL
wird das Federelement FSS quer zu seiner Längserstreckung elastisch verformt,
wodurch die Rückstellkraft
in die Ausgangsstellung aufgebracht wird. Der Vorsatzbacke seien
in vertikaler Richtung ein Halteabschnitt HA, welcher der Halterung
der Vorsatzbacke an ihrer Spannbacke dient und insbesondere den
Grundkörper
GKB enthält,
und ein Spannabschnitt SA, welcher insbesondere die Anlagefläche AFB
und die Vorsatz-Spannfläche
VFB der Spannplatte VPB umfasst, unterschieden.
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In
anderer, nicht gezeigter Ausführungsform kann
die Vorsatzbacke auch mittels eines die Spannbacke außen U-förmig umgreifenden
Bügels
an der Spannbacke gehalten sein, wobei die Federanordnung beispielsweise
durch ein lineares Federelement der bereits beschriebenen Art an
eben dieser Stelle gegeben sein kann, welches dann vorzugsweise
am Grundkörper
im mittleren Bereich bei der Spindel eingehängt ist und dessen äußere Enden
elastisch umbiegbar sind, oder welches an der dem Grundkörper abgewandten
Basis des U-förmigen
Bügels
oder an dessen parallelen seitlichen Schenkeln realisiert sein kann.
Für die
Ausführung
des Federelements bieten sich dabei eine Reihe unterschiedlicher
Möglichkeiten.
Ein derartiger U-förmiger
Bügel kann
auch in seinen seitlichen Schenkeln verstellbar ausgeführt sein, um
die Anpassung an unterschiedliche Formen von Spannbacken zu erweitern.
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In
gleichfalls nicht skizzierter Ausführungsform kann die Vorsatzbacke
auch in der Weise ausgeführt
sein, dass ein die Anlagefläche
AFB und die Vorsatz-Spannfläche VFB
aufweisender oberer Abschnitt der Vorsatzbacke entgegen einer elastischen Rückstellkraft
gegen einen feststehend an der Spannbacke gehaltenen Grundkörper um
eine Kippachse zwischen der Ausgangsstellung mit Keilspalt KS und
der Endstellung verschwenkbar ist. Der obere Abschnitt kann dabei
Teil einer durchgehenden und bezüglich
eines Grundkörpers
als Ganzes verkippten Trägerplatte
VPB sein, kann aber auch lediglich im oberen Teil vorliegen.
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Die
vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen
sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln
als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern im Rahmen fachmännischen
Könnens
in mancherlei Weise abwandelbar.