DE102006018835A1 - Schraube für eine Spannvorrichtung, Spannvorrichtung mit einer solchen Schraube und Verfahren zum Festspannen eines Werkstücks - Google Patents

Schraube für eine Spannvorrichtung, Spannvorrichtung mit einer solchen Schraube und Verfahren zum Festspannen eines Werkstücks Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraube (12) für eine Spannvorrichtung (14), aufweisend einen Schraubenkopf (4) mit umlaufender Schraubenkopfflanke (10) und einen Schraubenschaft (2) mit einem Gewinde (5), wobei der Schraubenkopf (4) einen Schraubenkopfquerschnitt mit in radialer Richtung unterschiedlichen Abständen zwischen der Längsachse (3) des Schraubenschaftes (2) und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts aufweist. Erfindungsgemäß ist der Schraubenkopf (4) unter Schrägstellung der umlaufenden Schraubenkopfflanke (10) gegenüber der Längsachse (3) des Schraubenschaftes (2) in Richtung des Schraubenschaftes (2) verjüngt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Spannvorrichtung (14) mit der Schraube (12) sowie ein Verfahren zum Spannen eines Werkstücks (16).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraube für eine Spannvorrichtung zum Festspannen eines Werkstücks, eine Spannvorrichtung mit einer solchen Schraube und ein Verfahren zum Festspannen eines Werkstücks.
  • Aus dem Vorrichtungsbau sind unterschiedliche Spannvorrichtungen zum Positionieren, Halten und Festspannen eines Werkstücks an dem Bearbeitungsort, wie beispielsweise dem Tisch einer Werkzeugmaschine, bekannt. Diese umfassen in der Regel ein Auflageteil, auf das das Werkstück aufgelegt werden kann, einen oder mehrere Anschläge an dem Auflageteil, an denen das Werkstück anliegt, und ein oder mehrere Spannmittel zum Drücken des Werkstücks gegen die Anschläge. Ein derartiges Spannmittel kann beispielsweise ein nockenartiges Spannmittel sein, das drehbar an dem Auflageteil angeordnet ist und mit Hilfe eines Hebels gedreht werden kann, so dass der Nocken in Abhängigkeit von seiner Drehstellung seitlich gegen das Werkstück drückt, um dieses festzuspannen. Derartige Spannmittel sind sehr groß und mehrteilig aufgebaut, so dass eine Platz sparende Anordnung innerhalb des Bearbeitungsbereichs kaum möglich ist.
  • Um eine Platz sparende Anordnung im Bearbeitungsbereich zu ermöglichen, wurden variable Anschläge entwickelt, die sich aus einer Schraube und einem Anschlagklotz zusammensetzen. Der Anschlagklotz weist eine durchgehende Bohrung auf, durch die die Schraube hindurchgeführt und in ein Innengewinde in dem Auflageteil geschraubt ist. Die Schraube arretiert den Spannklotz auf dem Auflagetisch, wobei der Anschlagklotz seitlich an dem Werkstück anliegt. Um unterschiedlichen Werkstückgrößen gerecht zu werden, kann der Anschlagklotz, der beispielsweise als Messing-Sechskant ausgebildet ist und dessen Kanten einen unterschiedlichen Abstand zu der Schraubenmitte aufweisen, vor dem Festschrauben in die gewünschte Position gedreht werden. Die bekannte Lösung kann jedoch nicht als aktives Spannmittel, über das eine Kraft auf das Werkstück ausgeübt wird, verwendet werden, sondern dient vielmehr als Anschlag.
  • Demgegenüber ist aus der Praxis ein echtes Spannmittel bekannt, das einen ähnlichen Aufbau aufweist. Die bekannten Spannmittel umfassen eine Schraube und einen Spannklotz, wobei der Spannklotz eine durchgehende Bohrung aufweist, durch die die Schraube hindurchgeführt und in ein Innengewinde in dem Auflageteil geschraubt ist. Ist die Schraube tief genug eingeschraubt, so liegt der Schraubenkopf in einer Vertiefung innerhalb des Spannklotzes ein. Im Vergleich zu herkömmlichen Schrauben ist der Schraubenkopf jedoch exzentrisch an dem Schraubenschaft angeordnet. Durch das Eindrehen der Schraube drückt die Schraubenkopfflanke somit gegen die Innenseite der Vertiefung in dem Spannklotz, so dass der Spannklotz in Abhängigkeit von der Drehstellung der Schraube bzw. des Schraubenkopfes zu den Seiten bewegt wird. Auf diese Weise kann der Spannklotz seitlich bewegt werden und eine horizontale Kraft auf das Werkstück ausüben, die letztlich zu einem Festspannen des Werkstücks führt.
  • Das zuvor beschriebene Spannmittel hat sich aufgrund seiner kleinen Bauweise bewährt, ist jedoch mit einigen Nachteilen behaftet. So ist der Aufbau noch immer zu komplex, als dass eine besonders einfache Handhabung und geringe Produktkosten erzielt werden können. Darüber hinaus können die Werkstücke nicht mit der erforderlichen Sicherheit gegen ein Lösen des Werkstücks festgespannt werden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schraube für eine Spannvorrichtung zum Festspannen eines Werkstücks zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat, eine einfache Handhabung erlaubt, günstig in der Herstellung ist und ein sicheres Festspannen des Werkstücks gewährleistet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Spannvorrichtung zum Festspannen eines Werkstücks mit diesen vorteilhaften Eigenschaften zu schaffen. Darüber hinaus besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Festspannen eines Werkstücks mit diesen vorteilhaften Eigenschaften anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 14 bzw. 19 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Schraube für eine Spannvorrichtung weist einen Schraubenkopf mit umlaufender Schraubenkopfflanke auf. Ferner umfasst die Schraube einen Schraubenschaft mit einem Gewinde. Der Schraubenkopf weist einen Schraubenkopfquerschnitt mit in radialer Richtung unterschiedlichen Abständen zwischen der Längsachse des Schraubenschaftes und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts auf. So könnte es sich beispielsweise um einen exzentrisch an dem Schraubenschaft angeordneten Schraubenkopf handeln. Der Schraubenkopf verjüngt sich in Richtung des Schraubenschaftes, so dass die umlaufende Schraubenkopfflanke gegenüber der Längsachse des Schraubenschaftes schräggestellt ist.
  • Die erfindungsgemäße Schraube kann in eine Spannvorrichtung eingeschraubt werden, wobei die umlaufende Schraubenkopfflanke gegen das Werkstück drückt. Dank der Schrägstellung kann die Schraubenkopfflanke von oben gegen das Werkstück drücken, während die unterschiedlichen Abstände in radialer Richtung einen seitlichen Druck auf das Werkstück in Abhängigkeit von der Drehstellung der Schraube bewirken. Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen ist somit ein wesentlich sichereres Festspannen des Werkstücks möglich. Indem die Schraubenkopfflanke unmittelbar gegen das Werkstück drückt, kann durch die Drehbewegung ferner eine Kraft in Umfangsrichtung des Schraubenkopfes auf das Werkstück ausgeübt werden, wodurch das Festspannen weiter gefördert wird. Da auf einen Spannklotz, der zwischen Schraube und Werkstück angeordnet ist, gänzlich verzichtet werden kann und die Schraube einstückig ausgebildet ist, sind die Herstellungskosten gering, während die Handhabung stark vereinfacht ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung verjüngt sich der Schraubenkopf kontinuierlich in Richtung des Schraubenschaftes. Auf diese Weise nähert sich die Schraubenkopfflanke während des Einschraubvorgangs kontinuierlich an das Werkstück an, wodurch ein stetiger Aufbau einer auf das Werkstück ausgeübten Haltekraft gewährleistet ist. Ein etwaiges abruptes Anschlagen der Schraubenkopfflanke an das Werkstück, was auch zu Beschädigungen am Werkstück führen könnte, findet nicht statt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung verjüngt sich der Schraubenkopf über seine gesamte Länge in Richtung des Schraubenschaftes. Da hierdurch die Schraubenkopfflanke über die gesamte Länge des Schraubenkopfes schräggestellt ist, vergrößert sich derjenige Breitenbereich, in dem die Schraubenkopfflanke von oben gegen das Werkstück drücken kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung ist die umlaufende Schraubenkopfflanke mit einem Winkel zwischen 5° und 80° gegenüber der Längsachse des Schraubenschaftes schräggestellt. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen der umlaufenden Schraubenkopfflanke und der Längsachse des Schraubenschaftes 45°, da auf diese Weise von oben wie auch von der Seite eine ähnlich große Kraft auf das Werkstück ausgeübt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung weist der Schraubenkopf eine dem Schraubenschaft zugewandte untere Fläche auf, wobei an dem Übergang zwischen der unteren Fläche und der umlaufenden Schraubenkopfflanke eine Fase vorgesehen ist. Diese ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet. Durch die Fase wird eine Beschädigung des Werkstücks durch eine scharfe Kante vermieden, außerdem wird das Einbringen des Schraubenkopfes bzw. der Schraubenkopfflanke in eine Position seitlich zu dem Werkstück erleichtert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung ist der Schraubenkopf konisch ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung ist der Schraubenkopf kegelstumpfförmig ausgebildet. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfach herzustellende Form, so dass die Herstellungskosten für die Schraube gering sind.
  • Um den seitlichen Druck auf das Werkstück langsam durch das Eindrehen der Schraube zu vergrößern, werden die Abstände zwischen der Längsachse des Schraubenschaftes und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung in Umfangsrichtung größer. Vorzugsweise werden die Abstände stetig größer, so dass der seitliche Druck kontinuierlich bzw. stetig aufgebaut wird, ohne dass es zu Beschädigungen an dem Werkstück kommt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung hat der Umfang des Schraubenkopfquerschnitts einen spiralförmigen Verlauf. Bei einem spiralförmigen Verlauf entsteht somit eine Abstufung am Übergang zwischen dem größten Abstand und dem kleinsten Abstand zwischen der Längsachse des Schraubenschaftes und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts. Diese Abstufung dient auch als visuelles Hilfsmittel für die Bedienungsperson. Die Bedienungsperson kann ermitteln, wie weit die Schraube noch gedreht werden kann, bevor der maximale seitliche Druck auf das Werkstück in dieser Höhe des Schraubenkopfes aufgebaut ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung ist der Schraubenkopf exzentrisch an dem Schraubenschaft angeordnet.
  • Bei einer exzentrischen Anordnung des Schraubenkopfes hat der Schraubenkopfquerschnitt in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung einen kreisförmigen Umfang. Dies vereinfacht die Herstellung der Schraube, wobei durch die exzentrische Anordnung das Ausüben eines seitlichen Drucks sicher gewährleistet ist.
  • Um die Handhabung der Schraube weiter zu vereinfachen, weist der Schraubenkopf in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung eine dem Schraubenschaft abgewandte obere Fläche auf, in der ein Eingriff für ein Werkzeug, vorzugsweise für einen Sechskantschlüssel, vorgesehen ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung weist der Schraubenschaft einen dem Schraubenkopf zugewandten gewindefreien Verbindungsabschnitt auf, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes ist.
  • Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zum Festspannen eines Werkstücks weist die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Schraube auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist ein Auflageteil zum Auflegen eines Werkstücks vorgesehen, wobei an dem Auflageteil ferner mindestens ein Innengewinde vorgesehen ist, in das die Schraube eingeschraubt werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist an dem Auflageteil mindestens ein Anschlag zum Anlegen des Werkstücks vorgesehen. Ein solcher Anschlag kann beispielsweise ein Vorsprung an dem Auflageteil sein, gegen den die Schraube das Werkstück drückt. Bei dem Anschlag kann es sich jedoch auch um ein weiteres Spannmittel handeln.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann die Schraube von einer freien Position, in der die Schraubenkopfflanke nicht an dem Werkstück anliegt, in eine Spannposition geschraubt werden, in der die Schraubenkopfflanke derart an dem Werkstück anliegt, dass einerseits eine Kraft in radialer Richtung und andererseits eine Kraft parallel zur Längsachse des Schraubenschaftes auf das Werkstück ausgeübt ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist durch die Drehbewegung der Schraube in der Spannposition ferner eine Kraft in Umfangsrichtung des Schraubenkopfes auf das Werkstück ausgeübt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die gegen das Werkstück gedrückte umlaufende Schraubenkopfflanke relativ zu dem Werkstück bewegt wird, wobei die Reibkräfte einen Mitnahmeeffekt bewirken.
  • Das erfindungsgemäßen Verfahren zum Festspannen eines Werkstücks beinhaltet die Verwendung der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schraube oder der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Festspannen eines Werkstücks umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte Bereitstellen der Spannvorrichtung, Auflegen des Werkstücks auf das Auflageteil und Drehen der Schraube von der freien Position in die Spannposition, in der die Schraubenkopfflanke an dem Werkstück derart anliegt, dass einerseits eine Kraft in radialer Richtung und andererseits eine Kraft parallel zur Längsachse des Schraubenschaftes auf das Werkstück ausgeübt ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Festspannen eines Werkstücks umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt Drehen der Schraube in der Spannposition, so dass durch die Drehbewegung ferner eine Kraft in Umfangsrichtung des Schraubenkopfes auf das Werkstück ausgeübt ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung,
  • 2 eine Draufsicht auf die Schraube von 1,
  • 3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraube für eine Spannvorrichtung,
  • 4 eine Draufsicht auf die Schraube von 3,
  • 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung mit der Schraube von 3 in der freien Position,
  • 6 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung von 5,
  • 7 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung von 5 mit der Schraube in der Spannposition und
  • 8 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung von 7.
  • Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Schraube 1. Die Schraube 1 weist einen langgestreckten Schraubenschaft 2, der sich entlang einer Längsachse 3 erstreckt, sowie einen daran anschließenden Schraubenkopf 4 auf, wobei der Schraubenschaft 2 und der Schraubenkopf 4 einstückig ausgebildet sind.
  • Der Schraubenschaft 2 ist an seinem dem Schraubenkopf 4 abgewandten Ende mit einem Gewinde 5 versehen, während an seinem dem Schraubenkopf 4 zugewandten Ende ein gewindefreier Verbindungsabschnitt 6 vorgesehen ist, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes 5 ist. Der Schraubenkopf 4 weist eine dem Schraubenschaft 2 zugewandte untere Fläche 7 und eine dem Schraubenschaft 2 abgewandte obere Fläche 8 auf, wobei in der oberen Fläche 8 ein Eingriff 9 in Form einer sechseckigen Vertiefung vorgesehen ist, in die ein Sechskantschlüssel bzw. ein Imbus einsteckbar ist. In radialer Richtung ist der Schraubenkopf 4 durch eine umlaufende Schraubenkopfflanke 10 umgeben.
  • Wie in 2 gezeigt weist der Schraubenkopf 4 einen Schraubenkopfquerschnitt mit in radialer Richtung unterschiedlichen Abständen a1, a2 zwischen der Längsachse 3 des Schraubenschaftes 2 und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts auf. Dies wird in der dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, dass der Schraubenkopfquerschnitt einen kreisförmigen Umfang hat, während der Schraubenkopf 4 exzentrisch an dem Schraubenschaft 2 angeordnet ist. So gilt im vorliegenden Beispiel a1 < a2.
  • Der Schraubenkopf 4 verjüngt sich kontinuierlich über seine gesamte Länge in Richtung des Schraubenschaftes 2, wodurch die Schraubenkopfflanke 10 gegenüber der Längsachse 3 des Schraubenschaftes 2 schräggestellt ist. Der Schrägstellungswinkel α beträgt im vorliegenden Beispiel 20°. Grundsätzlich sollte der Schrägstellungswinkel zwischen 5° und 80° betragen, wobei ein Schrägstellungswinkel von 45° zu bevorzugen ist. Der Schraubenkopf 4 ist in der vorliegenden ersten Ausführungsform konisch in der Form eines auf dem Kopf stehenden Kegelstumpfes ausgebildet, um die erwähnte Schrägstellung der Schraubenkopfflanke 10 zu erzielen. Als weiteres besonderes Merkmal der Schraube 1 ist eine umlaufende Fase 11 zu nennen, die an dem Übergang zwischen der unteren Fläche 7 und der umlaufenden Schraubenkopfflanke 10 vorgesehen ist, um einen scharfkantigen Übergang zu vermeiden.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 eine zweite Ausführungsform der Schraube 12 beschrieben, die der ersten Ausführungsform im Wesentlichen ähnelt, so dass nachstehend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet werden und die obige Beschreibung entsprechend gilt.
  • Wie auch bei der ersten Ausführungsform weist der Schraubenkopfquerschnitt bei der zweiten Ausführungsform in radialer Richtung unterschiedliche Abstände b1, b2, ... bn zwischen der Längsachse 3 des Schraubenschaftes 2 und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts auf, wie dies insbesondere in 4 zu erkennen ist. Auch werden die Abstände in Umfangsrichtung stetig größer, d. h. es gilt b1 < b2 < ... < bn. Dies gilt auch für die Schraube 1 der ersten Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform werden die Abstände b1, b2, ... bn über den gesamten Umfang größer, so dass der Umfang des Schraubenkopfquerschnitts einen spiralförmigen Verlauf hat (4). Am Ende bzw. Anfang des spiralförmigen Verlaufs ist somit eine Abstufung 13 in der Schraubenkopfflanke 10 ausgebildet.
  • Nachstehend wird die Funktionsweise der Schrauben 1 und 12 unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben, in denen eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung 14 mit der zweiten Ausführungsform der Schraube 12 dargestellt ist. Die beschriebene Funktionsweise gilt jedoch auch für die erste Ausführungsform der Schraube 1.
  • Die Spannvorrichtung 14 weist ein Auflageteil 15 auf, auf das ein Werkstück 16 aufgelegt werden kann. An der Auflageseite sind ferner zwei seitliche Anschläge 17, 18 vorgesehen, an die das Werkstück 16 seitlich anlegbar ist. In dem Auflageteil 15 ist ferner mindestens eine Bohrung 19 mit einem Innengewinde 20 vorgesehen, wobei die Schraube 12 in das Innengewinde 20 eingeschraubt werden kann.
  • Um das Werkstück 16 festzuspannen, wird zunächst das Werkstück 16 auf das Auflageteil 15 gelegt, wobei es an die Anschläge 17, 18 seitlich angrenzt. Anschließend wird die Schraube 12 in die Bohrung 19 mit dem Innengewinde 20 eingeschraubt. Zunächst gelangt die Schraube 12 dadurch in eine freie Position, die in den 5 und 6 gezeigt ist. In der freien Position liegt die Schraubenkopfflanke 10 nicht an dem Werkstück 16 an.
  • Anschließend wird die Schraube 12 weiter eingeschraubt bis diese in eine Spannposition gelangt, die in den 7 und 8 dargestellt ist. In der Spannposition liegt die Schraubenkopfflanke 10 an dem Werkstück 16 an. Aufgrund der eingangs beschriebenen Form des Schraubenkopfes 4 übt die Schraubenkopfflanke 10 einerseits eine Kraft X in radialer Richtung und andererseits eine Kraft Z parallel zu der Längsachse 3 des Schraubenschaftes 2 auf das Werkstück aus. Auf diese Weise wird das Werkstück einerseits gegen den Anschlag 17 und andererseits gegen die Auflageseite des Auflageteils 15 gedrückt und somit niedergehalten.
  • Wird die Schraube 12 in der Spannposition weiter eingeschraubt, so übt die Schraubenkopfflanke 10 ferner eine Kraft Y in Umfangsrichtung auf das Werkstück 16 aus, was auf das unmittelbare Anliegen der Schraubenkopfflanke 10 an dem Werkstück 16 und die Drehbewegung des Schraubenkopfes 4 zurückzuführen ist. Die Kraft Y in Umfangsrichtung bewirkt wiederum, dass das Werkstück 16 auch gegen den Anschlag 18 gedrückt wird.
  • Bei der Spannvorrichtung 14 mit der Schraube 12 hat die Abstufung 13 ferner den Vorteil, dass diese als visuelles Hilfsmittel dient, an dem ablesbar ist, ob bereits die maximale Kraft X auf das Werkstück 16 ausgeübt wird. Sollte eine stärkere Kraft X aufgebracht werden müssen, obwohl bereits die maximale Kraft X in dieser Höhe des Schraubenkopfes 4 erreicht ist, so muss die Schraube 12 lediglich noch weiter eingeschraubt werden. Durch die Schrägstellung der Schraubenkopfflanke 10 kann bei einem tiefer angeordneten Schraubenkopf 4 eine größere Kraft X aufgebracht werden.
  • 1
    Schraube
    2
    Schraubenschaft
    3
    Längsachse des Schraubenschaftes
    4
    Schraubenkopf
    5
    Gewinde
    6
    Verbindungsabschnitt
    7
    untere Fläche
    8
    obere Fläche
    9
    Eingriff
    10
    Schraubenkopfflanke
    11
    Fase
    12
    Schraube
    13
    Abstufung
    14
    Spannvorrichtung
    15
    Auflageteil
    16
    Werkstück
    17
    Anschlag
    18
    Anschlag
    19
    Bohrung
    20
    Innengewinde
    α
    Schrägstellungswinkel
    a1, a2
    Abstände
    b1, b2 ... bn
    Abstände
    X
    Kraft
    Y
    Kraft
    Z
    Kraft

Claims (21)

  1. Schraube für eine Spannvorrichtung aufweisend einen Schraubenkopf (4) mit umlaufender Schraubenkopfflanke (10) und einen Schraubenschaft (2) mit einem Gewinde (5), wobei der Schraubenkopf (4) einen Schraubenkopfquerschnitt mit in radialer Richtung unterschiedlichen Abständen (a1, a2; b1, b2, ... bn) zwischen der Längsachse (3) des Schraubenschaftes (2) und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) unter Schrägstellung der umlaufenden Schraubenkopfflanke (10) gegenüber der Längsachse (3) des Schraubenschaftes (2) in Richtung des Schraubenschaftes (2) verjüngt ist.
  2. Schraube für eine Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) kontinuierlich in Richtung des Schraubenschaftes (2) verjüngt ist.
  3. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) über seine gesamte Länge in Richtung des Schraubenschaftes (2) verjüngt ist.
  4. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schraubenkopfflanke (10) mit einem Winkel (α) zwischen 5° und 80°, vorzugsweise 45°, gegenüber der Längsachse (3) des Schraubenschaftes (2) schräggestellt ist.
  5. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) eine dem Schraubenschaft (2) zugewandte untere Fläche (7) aufweist, wobei an dem Übergang zwischen der unteren Fläche (7) und der umlaufenden Schraubenkopfflanke (10) eine Fase (11) vorgesehen ist.
  6. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) konisch ausgebildet ist.
  7. Schraube für eine Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  8. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (a1, a2; b1, b2, ... bn) zwischen der Längsachse (3) des Schraubenschaftes (2) und dem Umfang des Schraubenkopfquerschnitts in Umfangsrichtung größer werden, vorzugsweise stetig größer werden.
  9. Schraube für eine Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Schraubenkopfquerschnitts einen spiralförmigen Verlauf hat.
  10. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) exzentrisch an dem Schraubenschaft (2) angeordnet ist.
  11. Schraube für eine Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopfquerschnitt einen kreisförmigen Umfang hat.
  12. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) eine dem Schraubenschaft (2) abgewandte obere Fläche (8) aufweist, in der ein Eingriff (9) für ein Werkzeug, vorzugsweise für einen Sechskantschlüssel, vorgesehen ist.
  13. Schraube für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschaft (2) einen dem Schraubenkopf (4) zugewandten gewindefreien Verbindungsabschnitt (6) aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes (5) ist.
  14. Spannvorrichtung zum Festspannen eines Werkstücks mit einer Schraube nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  15. Spannvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auflageteil (15) zum Auflegen eines Werkstücks vorgesehen ist, wobei an dem Auflageteil (15) ferner mindestens ein Innengewinde (20) vorgesehen ist, in das die Schraube (1, 12) einschraubbar ist.
  16. Spannvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Auflageteil (15) mindestens ein Anschlag (17, 18) zum Anlegen des Werkstücks vorgesehen ist.
  17. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1, 12) von einer freien Position in eine Spannposition schraubbar ist, in der die Schraubenkopfflanke (10) derart an dem Werkstück anliegt, dass einerseits eine Kraft (X) in radialer Richtung und andererseits eine Kraft (Z) parallel zur Längsachse (3) des Schraubenschaftes (2) auf das Werkstück ausgeübt ist.
  18. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Drehbewegung der Schraube (1, 12) in der Spannposition ferner eine Kraft (Y) in Umfangsrichtung des Schraubenkopfes (4) auf das Werkstück ausgeübt ist.
  19. Verfahren zum Festspannen eines Werkstücks unter Verwendung einer Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einer Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18.
  20. Verfahren zum Festspannen eines Werkstücks nach Anspruch 19 mit den Verfahrensschritten Bereitstellen der Spannvorrichtung, Auflegen des Werkstücks auf das Auflageteil und Drehen der Schraube von der freien Position in die Spannposition, in der die Schraubenkopfflanke an dem Werkstück derart anliegt, dass einerseits eine Kraft in radialer Richtung und andererseits eine Kraft parallel zur Längsachse des Schraubenschaftes auf das Werkstück ausgeübt ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20 mit dem weiteren Verfahrensschritt Drehen der Schraube in der Spannposition, so dass durch die Drehbewegung ferner eine Kraft in Umfangsrichtung des Schraubenkopfes auf das Werkstück ausgeübt ist.
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