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Die
Erfindung betrifft eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
für ein
Spannwerkzeug, welche an einem Haltekopf des Spannwerkzeugs fixiert
ist oder fixierbar ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Spannwerkzeug.
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Beispiele
für Spannwerkzeuge
sind Zwingen wie beispielsweise Schraubzwingen oder Hebelzwingen.
Weitere Beispiele für
Spannwerkzeuge sind Klemmen und dergleichen.
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Aus
der
WO 2007/096065
A1 ist eine Werkstück-Druckbeaufschlagungseinrichtung
bekannt, welche ein Sperrelement und einen Sperrelement-Aufnahmeraum
umfasst. Diese Werkstück-Druckbeaufschlagungseinrichtung
lässt sich lösbar an
einem Haltekopf fixieren, wobei es sich erreichen lässt, dass
der Kraftaufwand zum Abnehmen (erheblich) höher ist als zum Aufsetzen der
Werkstück-Druckbeaufschlagungseinrichtung.
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Aus
der
DE 21 2005
000 037 U1 ist eine Klemme bekannt, welche mindestens ein
Klemmelement und eine handbetriebene Stelleinrichtung umfasst, die
einsetzbar ist, um das mindestens eine Klemmelement in eine Klemmrichtung
zu bewegen. Ein Klemmkraft-Sensor steht in operativer Verbindung
mit mindestens einem Klemmelement.
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Aus
der
US 2,579,995 A ist
eine C-Zwinge bekannt, welche ein festes Anlageelement und ein schraubenbetätigtes Anlageelement
aufweist. Diese C-Zwinge weist eine einstellbare Spitze auf, die
ablösbar
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung der
eingangs genannten Art bereitzustellen, welche verbesserte Einsatzmöglichkeiten
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird bei der genannten Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass diese ein erstes Element mit einem Anlagebereich für ein Werkstück umfasst,
ein zweites Element umfasst, welches an dem Haltekopf des Spannwerkzeugs
fixiert ist oder fixierbar ist, wobei das erste Element relativ
zu dem zweiten Element verschieblich ist, und eine elastische Einrichtung
umfasst, über
welche sich das erste Element an dem zweiten Element abstützt, wobei
die auf ein Werkstück
ausgeübte
Kraft durch die relative Position des ersten Elements zum zweiten
Element charakterisiert ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist
in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
ein Kraftsensor integriert, welcher die auf ein Werkstück ausgeübte Druckkraft
detektiert. Die relative Position des ersten Elements zu dem zweiten
Element charakterisiert diese wirkende Kraft. Ein Bediener kann die
wirkende Kraft aus dieser relativen Position erkennen.
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Die
wirkende Kraft kann dabei je nach Ausgestaltung quantitativ angezeigt
werden oder qualitativ; im letzteren Fall wird beispielsweise das Überschreiten
bzw. Unterschreiten einer Kraftschwelle angezeigt.
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Der
Kraftsensor lässt
sich auf einfache Weise in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
integrieren. Dadurch kann beispielsweise ein Bediener auf einfache
Weise erkennen, wenn eine auf ein eingespanntes Werkstück ausgeübte Druckkraft
zu gering ist.
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Durch
die Integration des Kraftsensors in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
lässt sich
ein entsprechendes Spannwerkzeug auf einfache Weise realisieren;
insbesondere muss das restliche Spannwerkzeug außerhalb der Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
nicht modifiziert werden, um eine Kraftdetektion zu ermöglichen.
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Günstig ist
es, wenn eine Stoppeinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein
Verschiebungsweg des ersten Elements relativ zu dem zweiten Element begrenzt
ist. Die Stoppeinrichtung kann dafür sorgen, dass das erste Element
und das zweite Element relativ zueinander verliersicher gehalten
sind. Ferner kann sie dafür
sorgen, dass bezüglich
der Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
eine Kraftbegrenzung über
eine Wegbegrenzung realisiert ist. Weiterhin kann durch die Stoppeinrichtung
eine definierte Ausgangsposition für die Kraftmessung auf einfache
Weise vorgegeben werden, indem beispielsweise in einer ausgezeichneten
Stoppstellung eine Vorspannung der elastischen Einrichtung eingestellt
wird.
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Insbesondere
weist die Stoppeinrichtung eine erste Stoppstellung auf, durch welche
eine weitere Zubewegung des ersten Elements auf das zweite Element über die
erste Stoppstellung hinaus gesperrt ist. Die erste Stoppstellung
definiert eine Grenzstellung des ersten Elements zum zweiten Element;
in die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
ist über
die elastische Einrichtung keine weitere Kraft einbringbar, wenn
die erste Stoppstellung erreicht ist. Es liegt dann ein Direktkontakt
zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element vor.
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Es
ist ferner günstig,
wenn die Stoppeinrichtung eine zweite Stoppstellung aufweist, durch
welche eine weitere Wegbewegung des ersten Elements von dem zweiten
Element über
die zweite Stoppstellung hinaus gesperrt ist. Die zweite Stoppstellung
definiert eine Ausgangsstellung des ersten Elements zu dem zweiten
Element. Durch die zweite Stoppstellung ist beispielsweise das erste
Element verliersicher an dem zweiten Element gehalten. Ferner wird eine
definierte Ausgangssituation insbesondere über eine Vorspannung der elastischen
Einrichtung eingestellt.
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Die
Stoppeinrichtung lässt
sich auf einfache Weise durch Sperrflächen bilden, welche an dem
ersten Element und dem zweiten Element angeordnet sind. Wenn Sperrflächen, die
zueinander korrespondieren, sich kontaktieren, dann ist eine Stoppstellung erreicht.
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Günstigerweise
ist eine Führungseinrichtung vorgesehen,
durch welche das erste Element und das zweite Element relativ zueinander
mit einem Verschiebungsweg in einer Verschiebungsrichtung verschieblich
geführt
sind und dabei insbesondere aneinander verschieblich. Beispielsweise
ist das zweite Element verschieblich an dem ersten Element gehalten
oder umgekehrt. Die Verschiebungsrichtung umfasst dabei insbesondere
eine erste Richtung und eine zweite Richtung, welche eine Gegenrichtung
zu der ersten Richtung ist. Durch die Führungseinrichtung lässt sich
eine Führung
erreichen, die verkantungsfrei ist und geringes Spiel aufweist.
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Insbesondere
ist die Verschiebungsrichtung quer und vorzugsweise senkrecht zu
einer Anlagefläche
des Anlagebereichs des ersten Elements orientiert. Dadurch lassen
sich Querkräfte
minimieren.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
weist die Führungseinrichtung
mindestens ein Eintauchelement auf, welches entweder an dem ersten
Element oder dem zweiten Element angeordnet ist, und weist eine
zugeordnete Eintauchaufnahme auf, welche an dem anderen Element
angeordnet ist. Dadurch lässt sich
eine Führung
des einen Elements an dem anderen Element erreichen. Es ist dabei
grundsätzlich möglich, dass
an dem einen Element nur mindestens ein Eintauchelement angeordnet
ist und an dem anderen Element nur zugeordnete Eintauchaufnahmen angeordnet
sind. Es ist auch möglich,
dass an einem Element sowohl mindestens eine Eintauchaufnahme als
auch mindestens ein Eintauchelement angeordnet ist.
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Bei
einer konstruktiv einfachen Ausführungsform
ist das mindestens eine Eintauchelement ein Stift.
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Es
ist günstig,
wenn das mindestens eine Eintauchelement in einem zentralen Bereich
des ersten Elements oder des zweiten Elements angeordnet ist. Dadurch
lässt sich
eine "zentrierte" Führung des ersten
Elements an dem zweiten Element bzw. des zweiten Elements an dem
ersten Element auf einfache Weise realisieren.
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Es
ist dann insbesondere günstig,
wenn das mindestens eine Eintauchelement sich in einer Längsachse
parallel zur Verschiebungsrichtung erstreckt.
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Bei
einer konstruktiv einfachen Ausführungsform
ist das mindestens eine Eintauchelement in der zugeordneten Eintauchaufnahme
gleitend geführt. Dadurch
lässt sich
eine Führungseinrichtung
mit einfachen Mitteln realisieren.
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Es
ist günstig,
wenn mindestens eine Eintauchaufnahme an einer Erhebung angeordnet
ist. Über
die Erhebung lässt
sich eine Sperrfläche
für eine
Stoppeinrichtung bereitstellen.
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Es
ist dann vorteilhaft, wenn die Erhebung eine Stirnseite aufweist,
welche eine Sperrfläche
bereitstellt, durch die die relative Beweglichkeit von erstem Element
und zweitem Element begrenzbar ist.
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Es
ist ferner günstig,
wenn entweder das erste Element oder das zweite Element topfförmig ausgebildet
ist mit einem Innenraum und das andere Element in dem Innenraum
geführt
ist. Dadurch lässt sich
eine Führungseinrichtung
realisieren, wobei das eine Element an dem anderen Element über einen großen Flächenbereich
führbar
ist, um so eine hohe Verkantungssicherheit zu erreichen. Ferner
lässt sich die
elastische Einrichtung in dem Innenraum anordnen und dadurch vor äußeren Einflüssen schützen. Das
eine Element kann dann das andere Element mindestens teilweise umgreifen.
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Günstig ist
es dabei, wenn das topfförmige Element
einen Randbereich aufweist, welcher den Innenraum überlappt
und an welchem eine Sperrfläche
zur Begrenzung der Beweglichkeit relativ zu dem anderen Element
angeordnet ist. Durch die Überlappung
an dem Randbereich lässt
sich für
einen Teilbereich des anderen Elements, welcher in dem Innenraum
geführt
ist, erreichen, dass dieser Teilbereich nicht aus dem Innenraum
austauchen kann. Dadurch lassen sich die beiden Elemente verliersicher
aneinander halten und es lässt
sich eine Ausgangsstellung definieren. Der Randbereich kann ferner
als Zeiger für
eine Anzeigeeinrichtung verwendet werden.
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Vorteilhafterweise
ist die elastische Einrichtung durch eine Federeinrichtung gebildet,
welche ein oder mehrere elastische Elemente oder Medien aufweist.
Die elastische Einrichtung ist vorzugsweise in einem Innenraum eines
topfförmigen
Elements (entweder des ersten Elements oder des zweiten Elements)
angeordnet. Es ist dabei grundsätzlich
möglich,
dass die elastische Einrichtung bzw. Federeinrichtung durch eine
oder mehrere mechanische Federn gebildet wird oder beispielsweise
durch ein oder mehrere elastische Kissen gebildet wird. Es ist grundsätzlich auch
möglich,
dass die elastische Einrichtung bzw. Federeinrichtung durch eine
Gasfeder aus einem komprimierbaren Medium gebildet wird. Ferner
ist es grundsätzlich
möglich,
dass die elastische Einrichtung eine hydraulische Einrichtung oder pneumatische
Einrichtung ist.
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Bei
einem konstruktiv einfachen Ausführungsbeispiel
weist die Federeinrichtung eine oder mehrere mechanische Federn
auf. Die Feder bzw. das Federpaket ist dann zwischen dem ersten
Element und dem zweiten Element angeordnet und stützt sich
jeweils an diesen ab.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn die Federeinrichtung eine oder
mehrere Tellerfedern aufweist. Tellerfedern weisen eine geringe
Bauhöhe
auf. Dadurch lässt
sich die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
mit geringer Bauhöhe
realisieren. Ferner lässt
sich eine Kennlinie einer Tellerfeder bzw. eines Tellerfederpakets
durch entsprechende Ausbildung und/oder Anordnung der oder der Federn
gezielt einstellen. Dadurch lassen sich die Kraftsensoreigenschaften
gezielt einstellen.
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Konstruktiv
günstig
ist es, wenn die Federeinrichtung an einer der Anlagefläche des
ersten Elements gegenüberliegenden
Seite des ersten Elements und einer dieser Seite zugewandten Seite
des zweiten Elements abgestützt
ist. Dadurch lässt
sich eine kraftabhängige
Verschieblichkeit des ersten Elements zu dem zweiten Element auf
einfache Weise realisieren.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen
ist, welche mindestens einen Zeiger und eine Skala aufweist, wobei
die relative Position des mindestens einen Zeigers zu der Skala
durch die relative Position des ersten Elements zu dem zweiten Element
vorgegeben ist. Ein Bediener kann dann auf einfache Weise über die
Stellung des Zeigers an der Skala die wirkende Kraft qualitativ und/oder
quantitativ ablesen.
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Insbesondere
ist der mindestens eine Zeiger an dem ersten Element oder an dem
zweiten Element angeordnet und die Skala ist an dem anderen Element
angeordnet. Dadurch lässt
sich auf einfache Weise aus der relativen Position des ersten Elements zu
dem zweiten Element die auf ein Werkstück ausgeübte Kraft ablesen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
weist die Skala mindestens einen ersten Bereich auf, welcher Kräfte unterhalb
einer Kraftschwelle charakterisiert, und einen zweiten Bereich,
welcher Kräfte
oberhalb der Kraftschwelle charakterisiert. Ein Bediener kann dadurch
auf einfache Weise ablesen, ob die wirkende Druckkraft unterhalb
der Kraftschwelle liegt oder oberhalb. Beispielsweise kann ein Bediener
dadurch auf einfache Weise einstellen, dass eine erforderliche Mindestdruckkraft
auf ein Werkstück
wirkt, um dieses sicher einspannen zu können.
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Beispielsweise
liegt die Kraftschwelle in einem Bereich zwischen 3000 N und 5000
N. Die Kraftschwelle ist grundsätzlich
abhängig
von der Größe des Spannwerkzeugs.
Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn diese Kraftschwelle überschritten
ist, ein sicheres Einspannen möglich
ist. Beispielsweise liegt die Kraftschwelle zwischen 20% und 50%
eines durch Handkraft erzielbaren Höchstspannwerts.
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Grundsätzlich kann
die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
fest oder lösbar
an dem Haltekopf angeordnet sein. Bei einem Ausführungsbeispiel weist das zweite
Element einen Haltekopf-Aufnahmeraum auf. Es ist ein Sperr element
zur Fixierung des Haltekopfs in dem Haltekopf-Aufnahmeraum vorgesehen,
welches in einem Sperrelement-Aufnahmeraum angeordnet ist und welches von
dem Haltekopf durchtaucht werden muss. Das mindestens eine Sperrelement
und der Sperrelement-Aufnahmeraum sind so ausgebildet, dass der Kraftaufwand
zum Durchtauchen des mindestens einen Sperrelements in einer Einführrichtung
des Haltekopfs in den Haltekopf-Aufnahmeraum kleiner ist als der
Kraftaufwand zum Durchtauchen in einer Ausführrichtung des Haltekopfs aus
dem Haltekopf-Aufnahmeraum. Dadurch lässt sich die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
auf einfache Weise an dem Haltekopf fixieren, wobei ein größerer Kraftaufwand
zum Lösen
notwendig ist. Eine entsprechende Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
ist in der
WO 2007/096065
A1 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Insbesondere
ist das Sperrelement ein Sprengring.
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Erfindungsgemäß lässt sich
ein Spannwerkzeug realisieren, welches verbesserte Einsatzmöglichkeiten
aufweist. Durch die an dem Spannwerkzeug angeordnete Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
lässt sich
die auf ein Werkstück ausgeübte Druckkraft
auf einfache Weise ermitteln.
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Beispielsweise
weist das Spannwerkzeug mindestens eine Spindel auf, welche mit
dem Haltekopf versehen ist. Über
die Spindel lässt
sich beispielsweise manuell eine Kraft auf ein Werkstück ausüben. Über die
erfindungsgemäße Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
lässt sich die
wirkende Kraft gezielt einstellen. Es ist dabei grundsätzlich eine
quantitative Einstellung möglich oder
zumindest eine qualitative Einstellung derart, dass beispielsweise
eine Kraftschwelle überschritten wird.
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Beispielsweise
ist der Haltekopf als Kugelkopf ausgebildet. Dadurch ist es beispielsweise
erreichbar, dass die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
abnehmbar ausbildbar ist.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Spannwerkzeug als Zwinge und beispielsweise als Schraubzwinge
ausgebildet. Es ist beispielsweise auch möglich, dass das Spannwerkzeug
eine Klemme ist oder dergleichen.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang
mit den Zeichnungen der näheren
Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spannwerkzeugs;
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2 eine
Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung;
und
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3 eine
schematische Darstellung einer Kennlinie einer elastischen Einrichtung
der Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
gemäß 2.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Spannwerkzeugs,
welches in 1 gezeigt und dort als Ganzes
mit 10 bezeichnet ist, ist eine Zwinge und insbesondere
eine Schraubzwinge. Die Schraubzwinge 10 ist ein Handwerkzeug
und umfasst eine Schiene (Gleitschiene) 12, an welcher
ein Festbügel 14 angeordnet
ist. Der Festbügel 14 kann dabei
einstückig
an der Schiene 12 gebildet sein oder es kann sich um ein
von der Schiene 12 getrenntes Teil handeln, welches an
dieser nachträglich
fixiert ist. Die Gleitschiene 12 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt.
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Der
Festbügel 14 weist
einen Anlagebereich 16 für ein Werkstück auf.
Dieser Anlagebereich 16 umfasst eine im Wesentlichen ebene
Anlagefläche 18.
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An
der Schiene 12 ist ein Gleitbügel 20 verschieblich
geführt.
Der Gleitbügel 20 hat
eine Ausnehmung 22, die an einem Halteelement 24 gebildet ist. Über das
Halteelement 24 ist der Gleitbügel 20 auf der Schiene 12 aufgesetzt.
Die Schiene 12 ist durch die Ausnehmung 22 durchgetaucht.
Dadurch ist der Gleitbügel 20 an
der Schiene 12 geführt.
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Das
Halteelement 24 kann sich an der Schiene 12 verkanten,
um eine Druckkraft auf ein Werkstück ausüben zu können.
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Der
Festbügel 14 und
der Gleitbügel 20 sind mindestens
näherungsweise
parallel zueinander ausgerichtet.
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Der
Gleitbügel 20 hat
an einem dem Halteelement 24 gegenüberliegenden Ende ein Gewindeelement 26 mit
einem Innengewinde 28. In dem Innengewinde 28 ist
eine Schraubspindel 30 geführt. An der Schraubspindel 30 sitzt
ein Griffelement 32.
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Die
Schraubspindel 30 weist an einem dem Griffelement 32 gegenüberliegenden
Ende einen Haltekopf 34 (siehe auch 2) auf.
Der Haltekopf 34 ist insbesondere als Kugelkopf 36 ausgebildet. Die
Schraubspindel erstreckt sich längs
einer Längsachse 38,
welche koaxial zu einer Drehachse der Schraubspindel 30 ist.
Ein Mittelpunkt 40 des Kugelkopfs 36 liegt auf
der Längsachse 38.
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Der
Kugelkopf 36 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
eine im Wesentlichen ebene Stirnseite 42 auf, so dass er
in diesem Bereich kugelabschnittsförmig ist.
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Der
Durchmesser des Kugelkopfs 36 ist kleiner als der Durchmesser
der Schraubspindel 30 (jeweils bezogen auf eine Richtung
senkrecht zur Achse 38). An einem Übergang 44 von dem
Kugelkopf 36 zu der restlichen Schraubspindel 30 erweitert
sich der Durchmesser (in einer Richtung weg von dem Kugelkopf 36 zu
dem Griffelement 32 hin).
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An
dem Haltekopf 34 ist eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 angeordnet.
Diese kann dabei fest an der Schraubspindel 30 angeordnet
sein oder sie kann abnehmbar und insbesondere manuell abnehmbar
an dem Haltekopf 34 angeordnet sein.
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Die
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 weist
einen Anlagebereich 48 an ein Werkstück auf. Dieser Anlagebereich 48 hat
eine Anlagefläche 50,
mit welcher ein Werkstück
direkt kontaktierbar ist und über
die auf ein Werkstück
ein Druck ausübbar
ist. Dadurch ist das Werkstück
(oder sind mehrere Werkstücke)
zwischen dem Festbügel 14 und
dem Gleitbügel 20 einspannbar.
Die Anlagefläche 50 ist
vorzugsweise im Wesentlichen eben. Sie ist auf die Anlagefläche 18 des
Festbügels 14 ausgerichtet.
Die Längsachse 38 durchstößt die Anlagefläche 50 in
einem zentralen Bereich und trifft auf die Anlagefläche 18 des
Festbügels 14.
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Über die
Schraubspindel 30 lässt
sich die Druckkraft auf ein Werkstück ausüben, welches mit einer Seite
an dem Anlagebereich 16 des Festbügels 14 anliegt.
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Die
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 umfasst
ein erstes Element 52 und ein zweites Element 54.
Das erste Element 52 ist relativ zu dem zweiten Element 54 beweglich
und insbesondere in einer Verschiebungsrichtung 56 verschieblich.
Die Verschiebungsrichtung 56 ist parallel zu der Längsachse 38 orientiert.
Die Anlagefläche 50 ist quer
und insbesondere senkrecht zu der Verschiebungsrichtung 56.
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Die
Verschiebungsrichtung 56 umfasst eine erste Richtung, welche
von dem Haltekopf 34 weg gerichtet ist, und eine zweite
Richtung, welche die Gegenrichtung zu der ersten Richtung ist.
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An
dem ersten Element 52 ist der Anlagebereich 48 mit
der Anlagefläche 50 gebildet. Über das zweite
Element 54 ist die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 an
dem Haltekopf 34 fixiert.
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Das
erste Element 52 ist topfförmig ausgebildet mit einem
Bodenbereich 58. Der Bodenbereich 58 weist eine
Außenseite 60 und
eine Innenseite 62 auf. An der Außenseite 60 ist die
Anlagefläche 50 gebildet.
Der Bodenbereich 58 ist über eine Stirnplatte gebildet,
welche beispielsweise kreisscheibenförmig ist.
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An
dem Bodenbereich 58 sitzt eine zylindrische Wand 64.
Diese ist konzentrisch zu der Längsrichtung 38.
Sie ragt über
den Bodenbereich 58 in Richtung des Haltekopfs 34 hinaus
und umgibt einen hohlzylindrischen Innenraum 66.
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Bei
einer Ausführungsform
sitzt die Wand 64 bündig
an dem Bodenbereich 58 (2). Es ist
auch möglich,
dass die Wand 64 gegenüber
einem Außenrand
des Bodenbereichs 58 zurückgesetzt ist, so dass ein
ringförmiger
Bereich des Bodenbereichs 58 über die Wand 64 hinausragt
(wie in 1 angedeutet).
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Die
Wand 64 hat an einem dem Bodenbereich 58 abgewandten
Ende einen Randbereich 68, welcher über den hohlzylindrischen Innenraum 66 ragt
und diesen dabei überlappt.
Die Wand 64 ist beispielsweise im Bereich des Randbereichs 68 abgeschrägt. Ein
Innendurchmesser des topfförmigen
Elements 52 ist an dem Randbereich 68 kleiner
als in dem Innenraum 66 außerhalb des Randbereichs 68.
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Über den
Randbereich 68 ist eine Sperrfläche 70 bereitgestellt,
welche beispielsweise ringförmig
ist oder die Form eines Kegelabschnitts hat. Durch diese Sperrfläche 70 wird,
wie unten noch näher
erläutert
wird, ein Verschiebungsweg V des ersten Elements 52 relativ
zu dem zweiten Element 54 begrenzt.
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Die
Innenseite 62 des Bodenbereichs 58 bildet mindestens
in einem Teilbereich ebenfalls eine Sperrfläche 72 zur Begrenzung
des Verschiebungswegs V des ersten Elements 52 relativ
zu dem zweiten Element 54.
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In
einem zentralen Bereich des ersten Elements 52 ist über die
Innenseite 62 in Richtung des Haltekopfs 34 hinausragend
ein Eintauchelement 74 angeordnet. Dieses ist insbesondere
als Stift 76 ausgebildet. Es ist beispielsweise zylindrisch
ausgebildet und hat eine Erstreckungsrichtung in der Längsachse 38.
Beispielsweise ist das Eintauchelement 74 konzentrisch
zu der Längsachse 38 angeordnet
und rotationssymmetrisch zu dieser ausgebildet.
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Das
zweite Element 54 ist insbesondere symmetrisch zu der Längsachse 38 ausgebildet.
Es weist einen Haltekopf-Aufnahmeraum 78 auf, über welchen
es an dem Haltekopf 34 fixiert ist.
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Wie
oben erwähnt,
kann dabei die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 abnehmbar
ausgebildet sein. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel wird unten noch
näher erläutert.
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Es
ist dabei aber auch grundsätzlich
möglich, dass
das zweite Element 54 fest (nicht lösbar) mit dem Haltekopf 34 verbunden
ist.
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Das
zweite Element 54 hat eine Erhebung 80, welche
beispielsweise durch einen Flansch 82 gebildet ist. Der
Flansch 82 ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet.
Er ragt über
eine Ringfläche 84 des zweiten
Elements 54 in Richtung des Bodenbereichs 58 des
ersten Elements 52 hinaus, wobei die Ringfläche 84 in
dem Innenraum 66 unterhalb des Randbereichs 68 positioniert
ist und der Innenseite 62 des Bodenbereichs 58 des
ersten Elements 52 zugewandt ist.
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Die
Erhebung 80 ist insbesondere koaxial zu der Längsachse 38 angeordnet.
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Die
Erhebung 80 weist eine zentrale Eintauchaufnahme 86 auf.
Die Eintauchaufnahme 86 ist beispielsweise hohlzylindrisch
ausgebildet. In sie ist mindestens in einem Teilbereich das Eintauchelement 74 eingetaucht
und in der Eintauchaufnahme 86 gleitend geführt. Dadurch
ist mindestens ein Teil einer Führungseinrichtung 88 für die Verschiebungsführung des
ersten Elements 52 an dem zweiten Element 54 in
der Verschiebungsrichtung 56 gebildet.
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Die
Erhebung 80 weist eine Stirnseite 90 auf. Die
Stirnseite 90 ist der Innenseite 62 zugewandt
und bildet eine Sperrfläche 92.
Wenn die Sperrfläche 92 an
der Sperrfläche 72 des
ersten Elements 52 anliegt, dann ist eine weitere Zubewegung
des ersten Elements 52 auf das zweite Element 54 in
Richtung des Griffelements 32 blockiert und dadurch der
Verschiebungsweg V in einer Richtung begrenzt. Der Kontakt der Sperrfläche 92 mit
der Sperrfläche 72 definiert
eine erste Stoppstellung S1 (siehe auch 3). Über die
erste Stoppstellung S1 hinaus kann das erste
Element 52 nicht weiter auf das zweite Element 54 zu
bewegt werden.
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Die
Ringfläche 84 des
zweiten Elements 54 ist an einem Bereich 94 des
zweiten Elements 54 gebildet. Dieser Bereich 94 ist
beispielsweise scheibenförmig
ausgebildet mit einer Außenseite 96. Über diese
Außenseite 96 kann
das zweite Element 54 an der Wand 64 des ersten
Elements 52 gleitverschieblich geführt sein. Die Gleitführung der
Außenseite 96 an dem
ersten Element 52 ist dann ebenfalls ein Teil der Führungseinrichtung 88.
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Der
maximale Durchmesser des Bereichs 54 an der Stirnseite 96 ist
größer als
der Innendurchmesser des ersten Elements 52 an dem Randbereich 68.
Dadurch kann sich das zweite Element 54 mit seinem Bereich 94 nicht
weiter aus dem Innenraum 66 des ersten Elements 52 hinausbewegen;
durch das Anliegen einer an dem Bereich 94 gebildeten Sperrfläche 98 an
der Sperrfläche 70 des
Randbereichs 68 ist eine zweite Stoppstellung S2 gebildet, die ein Wegbewegen des ersten
Elements 52 von dem zweiten Element 54 in einer
Richtung von dem Griffelement 32 verhindert. Dadurch ist
das erste Element 52 verliersicher an dem zweiten Element 54 gehalten.
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Die
korrespondierenden Sperrflächen 72, 92 und 70, 98 definieren
eine Stoppeinrichtung 99, welche den Verschiebungsweg des
ersten Elements 52 zu dem zweiten Element 54 zwischen
den Stoppstellungen S1 und S2 festlegt.
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Außerhalb
des Innenraums 66 ist an dem zweiten Element 54 eine
Anzeigeeinrichtung 100 angeordnet. An dieser Anzeigeeinrichtung 100 ist
die relative Position des ersten Elements 52 zu dem zweiten
Element 54 qualitativ und/oder quantitativ ablesbar und
damit auch die auf ein Werkstück
wirkende Kraft ablesbar, wie untenstehend noch näher erläutert wird.
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Die
Anzeigeeinrichtung 100 weist eine Skala, 102 auf.
Diese umfasst einen ersten Bereich 104a und einen zweiten
Bereich 104b. Der erste Bereich 104a ist weiter
entfernt von der Anlagefläche 50 als der
zweite Bereich 104b. Der erste Bereich 104a und der
zweite Bereich 104b sind beispielsweise durch Ringelemente
unterschiedlicher Farben (wie Grün oder
Rot) gebildet.
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Die
Anzeigeeinrichtung 100 weist ferner einen Zeiger 106 auf.
Die relative Position des Zeigers 106 an der Skala 102 zeigt
die wirkende Kraft an. Der Zeiger 106 ist beispielsweise
mittels des Randbereichs 68 des ersten Elements 52 gebildet.
Der Außendurchmesser
der Skala 102 ist dann kleiner als der Innendurchmesser
des ersten Elements 52 an dem Randbereich 68,
so dass die Skala 102 durch den Randbereich 68 durchtauchen
kann.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
weisen die Bereiche 104a und 104b unterschiedliche
Farben auf und die Stellung des Zeigers 106 zeigt an, ob
die wirkende Kraft oberhalb einer Mindestkraftschwelle liegt (der
Zeiger 106 liegt dann in dem ersten Bereich 104a)
oder ob die Kraft kritisch ist, d. h. zu klein ist (der Zeiger 106 liegt
dann in dem zweiten Bereich 104b).
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In
dem Innenraum 66 ist zwischen der Innenseite 62 des
Bodenbereichs 58 und der Ringfläche 84 des zweiten
Elements 54 eine elastische Einrichtung 108 angeordnet.
Die elastische Einrichtung bildet einen Kraftpuffer. Über sie
ist das erste Element 52 an dem zweiten Element 54 abgestützt. Die
elastische Einrichtung 108 ist so ausgestaltet, dass, wenn über die
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 keine
Kraft auf ein Werkstück
ausgeübt
wird, das erste Element 52 zu dem zweiten Element 54 in
der zweiten Stoppstellung S2 ist. In der
Stoppstellung S2 kann das zweite Element 54 direkt
das erste Element 52 ohne Vermittlung der elastischen Einrichtung 108 kraftbeaufschlagen.
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Durch
Komprimieren der elastischen Einrichtung 108 kann das erste
Element 52 auf das zweite Element 54 zu bewegt
werden, wobei die Verschiebungsbewegung durch die Führungseinrichtung 88 linear
geführt
ist. Die Zubewegung ist maximal bis zu der ersten Stoppstellung
S1 möglich.
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Die
elastische Einrichtung 108 ist durch eine Federeinrichtung
gebildet. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass
die Federeinrichtung eine Gasfeder ist.
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Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die
Federeinrichtung mechanische Federn 110. Diese mechanischen
Federn 110 sind dabei insbesondere Tellerfedern 112.
Es können
grundsätzlich
eine oder mehrere Tellerfedern vorgesehen werden. Tellerfedern haben
den Vorteil, dass bei geringer Bauhöhe eine definierte Einstellung
einer Kennlinie möglich
ist. Die Federeinrichtung ist in ihrer Ausgangsstellung, der zweiten
Stoppstellung S2, vorgespannt.
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In 3 ist
schematisch ein möglicher
Kennlinienverlauf im Kraft-Weg(Auslenkung)-Diagramm gezeigt,
wobei dieser Kennlinienverlauf durch die elastische Einrichtung 108 vorgegeben
wird (bis zur zweiten Stoppstellung S2).
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Die
Auslenkung s bezieht sich auf einen entspannten Ruhezustand (s =
0). Wenn das erste Element 52 zu dem zweiten Element 54 in
der zweiten Stoppstellung S2 ist, dann ist
die elastische Einrichtung 108 vorgespannt und es liegt
eine Auslenkung so vor. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel liegt so bei
ca. 0,5 mm.
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Wenn
eine Druckkraft ausgeübt
wird, dann werden die Tellerfedern 112 komprimiert und
das erste Element 52 verschiebt sich auf das zweite Element 54 zu.
Die relative Verschiebungsposition ist abhängig von der auf ein Werkstück über die
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 ausgeübten Druckkraft.
Der Zeiger 106 verschiebt sich dabei in der gleichen Richtung.
Wenn eine Kraftschwelle 114 erreicht ist, dann geht der
Zeiger 106 von dem zweiten Bereich 104b in den
ersten Bereich 104a und zeigt an, dass die wirkenden Kräfte eben
die Kraftschwelle 114 überschritten
haben.
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Diese
Kraftschwelle liegt beispielsweise im Bereich zwischen beispielsweise
3000 N und 4000 N. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel liegt diese Kraftschwelle
bei 3500 N. Die Kraftschwelle 114 ist so gewählt, dass
sie angibt, dass eine genügend
große
Druckkraft auf ein Werkstück
ausgeübt
wird, um dieses sicher zu halten. Dementsprechend ist auch ein Übergang
von dem zweiten Bereich 104b in den ersten Bereich 104a ein Übergang
von einem "roten" Bereich in einen "grünen" Bereich; das Überschreiten der
Kraftschwelle 114 ist anzeigbar.
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Bei
einem konkreten Ausführungsbeispiel liegt
die Kraftschwelle bei einer Auslenkung s1 von ca.
3,8 mm.
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Das
erste Element 52 kann auf das zweite Element 54 maximal
so weit zu bewegt werden, bis die erste Stoppstellung erreicht ist.
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Das
erfindungsgemäße Spannwerkzeug bzw.
die erfindungsgemäße Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 funktioniert
wie folgt:
Ein Werkstück
wird zwischen dem Festbügel 14 und der
an dem Gleitbügel 20 fixierten
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 eingespannt. Über Drehung
der Schraubspindel 30 in dem Innengewinde 28 wird
eine Druckkraft auf das Werkstück
ausgeübt.
Die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 wirkt
dabei mit ihrer Anlagefläche 50 direkt auf
das Werkstück.
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Durch
die Druckbeaufschlagung werden die Tellerfedern 112 komprimiert
und das erste Element 52 bewegt sich ausgehend von der
zweiten Stoppstellung S2 auf das zweite
Element 54 zu. Die relative Position charakterisiert die
auf das Werkstück
wirkende Kraft. Durch die Stellung des Zeigers 106 an der
Skala 102 ist die Kraft zumindest qualitativ ablesbar.
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Es
ist dabei grundsätzlich
möglich,
dass bei entsprechender Ausgestaltung der Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
und der Anzeigeeinrichtung auch die wirkende Kraft quantitativ ablesbar
sein kann.
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Bei
Erhöhung
der Druckkraft wandert der Zeiger 106 von dem zweiten Bereich 104b in
den ersten Bereich 104a, wenn die Kraftschwelle 114 überschritten
wird. Der Übergang
von dem zweiten Bereich 104b in den ersten Bereich 104a zeigt
dem Bediener an, dass jetzt eine ausreichende Druckkraft für ein sicheres
Halten des Werkstücks
an der Schraubzwinge 10 überschritten ist.
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Die
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung 46 beinhaltet
eine Kraftmesseinrichtung, durch welche die wirkende Druckkraft
gemessen wird, wobei diese wirkende Kraft zumindest qualitativ durch
die Anzeigeeinrichtung 100 einem Bediener anzeigbar ist.
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Wie
oben erwähnt
kann die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
46 in
der Schraubspindel
30 fest oder lösbar angeordnet sein. Eine
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung für ein Spannwerkzeug,
welche lösbar
ist, ist in der
WO
2007/096065 A1 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug
genommen wird.
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Diese
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung
umfasst ein Sperrelement
122, welches insbesondere als
offener Ring ausgebildet ist. Dieses Sperrelement
122 ist
in einem Sperrelement-Aufnahmeraum
124 angeordnet. Damit
der Haltekopf
34 in dem Haltekopf-Aufnahmeraum
78 aufgenommen werden
kann, muss er das Sperrelement
122 durchtauchen. Der Sperrelement-Aufnahmeraum
124 ist dabei
so ausgebildet, dass der Kraftaufwand zum Durchtauchen des Sperrelements
122 in
einer Einführrichtung
des Haltekopfs in den Haltekopf-Aufnahmeraum
78 kleiner
ist als der Kraftaufwand zum Durchtauchen in einer Ausführrichtung
des Haltekopfs
34 aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum
78. Bezüglich weiterer
Details wird auf die
WO 2007/096065
A1 verwiesen.