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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Gegenstände,
insbesondere für Werkzeughalter.
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Stand der Technik
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Aus
dem Stand der Technik sind Spannvorrichtungen bekannt, die zum Spannen
von Gegenständen und insbesondere von Werkzeughaltern dienen.
Beispielsweise offenbart die
DE
202 08 578 eine Spannvorrichtung zum lösbaren
Spannen eines Gegenstands, die eine Nabe (
2) und eine in
der Nabe (
2) gegen eine Vorspannkraft axial verschiebbare
Stange (
5) aufweist. An der Stange ist eine Schräge
vorgesehen, die zumindest eine in einem Durchgangsloch der Nabe
gehaltene Kugel radial nach außen drückt. An der
Stange ist eine Hülse abnehmbar angebracht, die mit der
Schräge versehen ist.
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Darstellung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung eine vereinfachte Spannvorrichtung
vorzusehen, die ein zuverlässiges Spannen und Lösen
eines Gegenstands ermöglicht.
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Technische Lösung
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Spannvorrichtung nach Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden
gemäß der abhängigen Ansprüche
ausgeführt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Eine
erfindungsgemäße Spannvorrichtung zum lösbaren
Spannen eines Gegenstands umfasst eine Aufnahme für den
Gegenstand, eine verschiebbar gelagerte Stange, und ein in einer
Spannbohrung aufgenommenes Spannelement, das mit der Stange zusammenwirkt,
und das durch Verschiebung der Stange in eine erste Richtung zu
der Aufnahme hin bewegbar ist. Die Stange ist seitlich von der Aufnahme
gelagert und eine Längsachse der Stange liegt windschief
zu einer Längsachse des zu spannenden Gegenstands. Der
aus der Geometrie bekannte Begriff windschief bzw. windschiefe Lage,
bedeutet, dass die windschiefen Geraden bzw. Achsen einander weder
schneiden, noch dass sie parallel zueinander liegen.
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Die
erfindungsgemäße Ausbildung der Lagerung der Stange
ermöglicht eine vereinfachte Spanneinrichtung, da nur noch
ein bewegliches Spannelement erforderlich ist, um einen Gegenstand
zuverlässig in einer Aufnahme zu spannen. Dadurch ist es möglich,
die Anzahl an beweglichen Teilen zu verringern. Dies vereinfacht
die Herstellung einer solchen Spannvorrichtung und trägt
somit zu einer zuverlässigeren Spannvorrichtung bei geringeren
Kosten bei. Insbesondere kann die Stange dabei in einer Bohrung
gelagert sein.
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Vorteilhaft
kann die Stange mit einen abgeschrägten Abschnitt ausgeführt
sein, der bei Verschiebung der Stange in die erste Richtung das Spannelement
zu der Aufnahme hin bewegt.
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Vorteilhaft
kann die Stange außerdem mittels einem Vorspannelement
in die erste Richtung vorgespannt sein.
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Vorteilhaft
kann außerdem ein Endabschnitt der Stange aus der Bohrung
vorragen, und die Stange durch eine Betätigung des Endabschnitts
in eine zweite Richtung bewegt werden, die der ersten Richtung entgegengesetzt
ist.
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Dadurch
ist es möglich, das Spannelement wieder von der Aufnahme
weg zu bewegen und den gespannten Gegenstand aus der Aufnahme zu
entnehmen.
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Insbesondere
kann es vorteilhaft sein, das Spannelement als Kugel auszuführen.
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In
der Aufnahme kann außerdem ein Positionierungselement vorgesehen
sein, das mit einer entsprechenden Aussparung des Gegenstands in
Eingriff bringbar ist. Dadurch ist eine Drehung des Gegenstands
um dessen Längsachse verhindert.
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Ebenso
kann in einer Umfangsrichtung der Aufnahme ein in dem Bereich der
Spannbohrung ausgesparter Vorsprung ausgebildet sein, der mit einer
in dem Gegenstand ausgebildeten Nut in Eingriff gebracht wird. Dabei kann
die Kugel über die Höhe des Vorsprungs hinausragen,
wenn die Stange in die erste Richtung vorgespannt ist.
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Die
Spannbohrung kann außerdem an ihrem zu der Aufnahme gerichteten
Ende eine Verjüngung aufweisen, die ein Austreten des Spannelements verhindert.
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Die
Längsachse der Stange kann vorteilhaft senkrecht auf eine
die Längsachse des zu spannenden Gegenstands enthaltende
Ebene stehen.
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Besonders
vorteilhaft kann es sein, die Stange mit einen im wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt auszubilden. Dabei weist der abgeschrägte Abschnitt
eine konische Form auf. Dies ermöglicht eine vereinfachte
Herstellung der Spannvorrichtung, da die Stange beim Zusammenbau
in der Querbohrung nicht ausgerichtet werden muss.
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Außerdem
kann der abgeschrägte Abschnitt aus mindestens zwei Unterabschnitten
bestehen. Dabei hat der näher bei dem aus der Bohrung ragenden
Ende der Stange liegende erste Unterabschnitt einen flacheren Steigungswinkel
als der zweite Unterabschnitt. Dies ermöglicht ein schnelleres
Vorspannen durch den ersten Unterabschnitt, während in
der letzten Phase des Spannens durch den zweiten Unterabschnitt
eine höhere Spannkraft aufgebracht werden kann.
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Insbesondere
ist für die Spannvorrichtung eine Prismenform mit J-förmiger
Aussparung als vorteilhaft anzusehen. Die J-Form wird dabei durch
einen Bogen definiert, an dessen einem Ende sich ein gerader Schenkel
anschließt. Insbesondere ist ein halbkreisförmiger
Bogen bevorzugt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Spannvorrichtung
kann die Prismenform eine rechteckige Aussparung aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen der
Zeichnungen
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In
den Figuren zeigt:
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1 eine
Schnittansicht durch eine Spannvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform in gespanntem Zustand,
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2 eine
Draufsicht der Spannvorrichtung aus 1 mit einem
eingespannten Gegenstand,
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3 eine
Schnittansicht der 2 entlang der Linie A-A,
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4 eine
Schnittansicht der Spannvorrichtung mit eingelegtem Gegenstand in
ungespanntem Zustand.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird auf Basis
der 1 bis 4 beschrieben.
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Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung
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Eine
Aufnahme 3 für einen Gegenstand ist im wesentlichen
als Prisma mit J-förmiger Aussparung aufgebaut. Das J wird
dabei aus einem Halbkreis mit einem an einem Ende des Halbkreises
anschließendem Schenkel gebildet. In der Aussparung ist
in Umfangsrichtung ein Vorsprung 17 vorgesehen, der bis
zum Ende des Schenkels fortgeführt ist. Neben dem Schenkel
des J ist eine Bohrung 5 vorgesehen, in der eine Stange 7 aufgenommen
ist.
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Ein
Ende der Stange 7 ragt dabei aus der Bohrung 5,
die in ihrem oberen Bereich mittels Vorsprüngen verjüngt
ist. Ein in dem Bereich des Endes vorgesehener Flansch der Stange 7 gerät
in der Bohrung 5 mit den Vorsprüngen in Eingriff
und definiert somit eine erste Endposition der Stange 7.
Bei dem zweiten Ende der Stange 7 ist innerhalb der Bohrung 5 eine
Spiralfeder 13 als Vorspanneinrichtung vorgesehen, die
die Stange 7 in die erste Endposition vorspannt.
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Zwischen
dem Flansch und dem zweiten Ende der Stange 7 ist diese
mit zwei konischen Abschnitten versehen. Der näher bei
dem Flansch bzw. dem aus der Bohrung 5 ragenden ersten
Ende der Stange liegende erste konische Abschnitt ist mit einer geringeren
Steigung ausgeführt als der zweite konische Abschnitt.
Der Durchmesser des aus der Bohrung 5 ragenden Endes der
Stange 7 entspricht dabei dem kleineren Durchmesser des
ersten konischen Abschnitts, und der Durchmesser des zweiten Endes der
Stange 7 entspricht dabei dem größeren
Durchmesser des zweiten konischen Abschnitts.
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Von
der Bohrung 5 zweigt eine Spannbohrung 9 in Richtung
zu dem Schenkel hin ab. Die Spannbohrung ist an einer Stelle vorgesehen,
die im Wesentlichen der Position des zweiten konischen Abschnitts
entspricht, wenn die Stange 5 sich in der ersten Endposition
befindet. Außerdem ist der Vorsprung 17 in dem
Bereich der Spannbohrung 9 unterbrochen.
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In
der Spannbohrung 9 ist eine Kugel 11 als Spannelement
aufgenommen. Der Radius der Kugel ist 11 dabei geringfügig
kleiner als der Durchmesser der Bohrung. Die Kugel 11 ragt über
den Vorsprung 17 hinaus aus der Spannbohrung 9,
wenn die Stange 7 sich in der ersten Endposition befindet.
Dabei ist die Kugel 11 auf selbsthemmende Weise in Anlage
mit dem zweiten konischen Abschnitt. Um ein Herausfallen der Kugel
aus der Spannbohrung 9 zu verhindern, weist die Spannbohrung
in dem Bereich des Schenkels eine Verjüngung auf.
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An
einer Stelle in dem Bereich des Halbkreises in der Aufnahme 3 ist
außerdem ein Positionierungselement 15 vorgesehen.
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Ein
zu spannender Gegenstand 1 ist mit einem im wesentlichen
kreisförmigen Querschnitt ausgebildet. Außerdem
weist der Gegenstand 1 eine Nut in Umfangsrichtung auf,
die mit dem Vorsprung 17 in Eingriff bringbar ist. Eine
Aussparung 19 in dem Gegenstand ist mit dem Positionierungselement
in Eingriff bringbar.
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Um
den Gegenstand 1 in die Spannvorrichtung einzuspannen muss
die Stange 7 entgegen der Vorspannkraft der Feder 13 in
die Bohrung 5 hinein verschoben werden. Dies wird durch
das Ausüben eines Drucks auf das aus der Bohrung 5 ragende
Ende der Stange 7 erreicht.
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Durch
das Verschieben der Stange 5 verschiebt sich der zweite
konische Abschnitt in Richtung des zweiten Endes und die Selbsthemmung
zwischen Kugel 11 und dem zweiten konischen Abschnitt der
Stange 5 wird gelöst. Ist die Stange 7 so weit
wie möglich in eine zweite Endposition in die Bohrung 5 hinein
verschoben, befindet sich ein zwischen dem ersten konischen Abschnitt
und dem Flansch liegender zylindrischer Abschnitt der Stange 5 in
dem Bereich der Spannbohrung.
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Somit
ist für die Kugel 11 ein größtmöglicher Freiraum
innerhalb der Spannbohrung 9 bzw. der Bohrung 5 bereitgestellt.
Dabei ist aber der Normalabstand von dem Abzweig der Spannbohrung 9 zu dem
zylindrischen Abschnitt der Stange 7 kleiner als der halbe
Durchmesser der Kugel 11, um ein herausfallen der Kugel
aus der Spannbohrung und ein dadurch bedingtes verklemmen der Kugel
in der Bohrung 5 zu verhindern.
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Nachdem
die Stange 7 die zweite Endposition erreicht hat, ist es
daher möglich, den Gegenstand 1 in die J-förmige
Aussparung so einzulegen, dass die Aussparung 19 mit dem
Positionierungselement 15 und die Nut des Gegenstands mit
dem Vorsprung 17 in Anlage ist. Dadurch ist eine Rotation
und eine Verschiebung in der Längsrichtung des Gegenstands verhindert.
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Durch
das Freigeben der Stange 7 kehrt diese wieder in die erste
Endposition zurück. Dabei wird die Kugel 11 zuerst
durch den ersten konischen Abschnitt und dann durch den zweiten
konischen Abschnitt durch die Spannbohrung 9 in Richtung
des Gegenstands 1 geschoben, bis die Kugel 11 in
der Nut des Gegenstands 1 mit diesem in Anlage ist. Durch
die große Steigung des zweiten konischen Abschnitts wird
dabei eine ausreichende Druckkraft auf die Kugel ausgeübt,
um eine Selbsthemmung zu erreichen. In dieser Position ragt die
Kugel ausreichend weit in dem Bereich des Schenkels in die J-förmige Aussparung
hinein, dass eine Bewegung des Gegenstands 1 in die Richtung
parallel zu der Stange 7 nicht möglich ist.
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Zum
Entnehmen des Gegenstands ist es erforderlich, wiederum einen Druck
auf das aus der Bohrung 5 ragende Ende der Stange 7 auszuüben, um
die Selbsthemmung der Kugel 11 mit der Stange 7 zu
lösen, sodass durch das Bewegen des Gegenstands 1 parallel
zur Stange 7 die Kugel 11 in die Spannbohrung 9 gedrückt
wird, und der Gegenstand entnommen werden kann.
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Eine
optimale Wirkung der Selbsthemmung wird erreicht, wenn die Längsachse
der Bohrung im wesentlichen senkrecht auf die Längsachse
des Gegenstands steht ohne diese zu schneiden, d. h. die Lage der
beiden Längsachsen zueinander windschief ist.
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Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Freier Text des Sequenzprotokolls
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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