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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Niederzugspannbacken für
Maschinenschraubstöcke mit beweglichen und/oder festen
Spannblöcken, wobei der Niederzugspannbacken an einem Spannblock
angeordnet ist.
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Insbesondere
bei der Endbearbeitung von Werkstücken ist es erforderlich,
diese in exakt definierter Lage zu spannen, um die üblicherweise
sehr engen Fertigungstoleranzen einzuhalten. Dies gilt insbesondere
bei einer Serienfertigung, bei der eine Vielzahl gleicher Werkstücke
hintereinander eingespannt werden, ohne das jedes Mal eine zusätzliche Kontrolle
erfolgen kann. Werkstücke neigen bei Aufbringung der Spannkraft
von bis zu 40 kN dazu, vom Spannboden weg abgehoben zu werden. Diese
Hubbewegung kann durchaus mehrere Hundertstel Millimeter betragen.
Eine mögliche Ursache für diese Bewegung ist ein
geringer Fluchtungsfehler der backenparallelen Seitenflanken des
Werkstücks, so dass die Spannkraft zu unterschiedlichen
Anpresskräften an die Backen und damit zu einem erheblichen
Drehmoment und zu Verkantungen führt. Eine weitere Ursache
kann der Abstand zwischen den parallelen Ebenen von Verstellspindel
und der Einspannung liegen, die zu einem Abheben des Werkstücks
führen.
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Aus
diesem Grund werden Niederzugspannbacken eingesetzt, die das zu
bearbeitende Werkstück beim Aufbringen der Spannkraft in
Richtung des Spannbodens ziehen sollen. Aus dem Stand der Technik
sind eine ganze Reihe von unterschiedlich ausgebildeten Niederzugspannbacken
bekannt.
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Aus
der
DE 2 318 147 ist
eine Führung der Spannbacken in Form einer vom Werkstück
abgewandten geneigten Ebene großer Ausdehnung bekannt,
so dass der Spannbacken am Grundbacken schräg nach unten
gegen die Kraft einer Feder gleiten kann und das Werkstück
in Richtung des Spannbodens mitnimmt. Eine obere Begrenzung des
Verschiebeweges wird durch Schraubenköpfe im Grundbacken
erreicht, die in die Spannbacken eingreifen. Aus diesem Dokument
ist auch eine Ausführungsform bekannt, bei der Spannbacken
zweiteilig aus Spannteil und Stützteil aufgebaut ist, die
zwischen sich eine kreisförmig gewölbte Mantellinie
aufweisen, um eine Pendelbewegung des Spannbackens und damit eine
besonders gute Anpassung an die jeweilige Oberfläche eines
Werkstücks zu ermöglichen.
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Aus
der
DE 10 2006
018 087 A1 ist die Verwendung von Keilnutensteinen bekannt,
die von der Unterseite her in einen beweglichen Spannbacken eingreifen
und diesen niederziehen.
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Aus
der
DE 103 02 255
A1 ist eine mehrteilige Spannbacke bekannt, bei der wie
oben geschildert ein Spannbacken eine vom Werkstück weggewandte,
schräge Gleitfläche aufweist, die als Niederzugelement
fungiert.
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Aus
der
DE 38 22 408 C2 ist
schließlich bekannt, eine Spannkante an einem Spannbacken
vorzusehen, die in Richtung Spannboden von einer zurückspringenden
Hinterschneidungsfläche gefolgt wird, wobei horizontale
Schwenkachsen für die Spannblöcke vorgesehen sind.
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Die
vorgenannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie die auftretenden
Kräfte nicht so führen, dass die Werkstücke
stets vollständig niedergezogen werden und bleiben.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Niederzugspannbacken
mindestens drei relativ zueinander bewegliche Bauteile aufweist,
wobei diese Bauteile so ausgebildet und zueinander angeordnet sind,
dass sie die über ein Werkstück während
eines Spannvorgangs eingeleitete Kraft wenigstens teilweise in Komponenten
zerlegend ausgebildet sind. Bei der Spannung eines Werkstücks
tritt eine in den Spannblock einzuleitende Spannkraft auf, die aufgrund
von kleinsten Abweichungen in der Parallelität der zu spannenden
Werkstückseiten zueinander, aufgrund von Drehmomenten durch
den Abstand von Spannebene und Ebene der Spannkrafterzeugung im
Grundkörper des Spannstocks sowie sonstigen Ursachen nicht
streng horizontal und parallel zur Spannebene ist. Es tritt demnach
eine resultierende Kraft auf, die zum Anheben des Werkstücks
führt. Im Gegensatz zu dem bisher bekannten Stand der Technik
hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung den großen
Vorteil, dass mit ihr die resultierende Kraft wenigstens teilweise
in Komponenten zerlegbar ist, die ihrerseits in einzelne Bauteile
ein- und durch diese ableitbar sind, so dass das Werkstück
keine anhebende Kraft mehr erfährt, sondern vielmehr niedergezogen
wird und bleibt. Dies erfolgt durch die multiple Verschiebbarkeit
der Bauteile zueinander und damit auch zum Spannblock. Im Gegensatz
zum Stand der Technik können so mehr als zwei Teile die
einzelnen Kraftkomponenten aus unterschiedlichen Richtungen in den
Spannblock ableiten.
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Es
ist erfindungsgemäß nur ein Bauteil zur Kontaktierung
mit einem Werkstück vorgesehen. Hierdurch erfolgt eine
definierte Kraftaufnahme in den Niederzugspannbacken.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zur Kontaktierung
vorgesehene Bauteil von wenigstens zwei weiteren Bauteilen gehaltert wird.
Diese Ausgestaltung trennt die direkte Kraftverbindung zwischen
Werkstück, Bauteil zur Kontaktierung mit dem Werkstück
und dem Spannblock, so dass die in das Bauteil zur Kontaktierung
eingeleitete Kraft über die anderen Bauteile weitergeleitet
werden kann. Die fehlende Befestigung des Bauteils zur Kontaktierung
am Spannblock ermöglicht mit Vorteil eine große
Verschiebbarkeit. Diese führt dazu, dass die Kraftkomponenten
wenigstens teilweise abgeleitet werden, ohne das Werkstück
anzuheben.
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Weist
das zur Kontaktierung vorgesehene Bauteil eine Anlagekante für
ein Werkstück auf, die insbesondere an dem von einem Spannboden
entfernteren Ende des Werkstückkontaktbauteils angeordnet
ist, so wird mit Vorteil der Niederzugeffekt verstärkt
und eine Drehung oder Verkantung des Werkstücks vermieden.
Weiterhin erfolgt die Krafteinleitung so, dass sie möglichst
weit oben am Bauteil zur Kontaktierung ansetzt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zur Kontaktierung
mit dem Werkstück vorgesehene Bauteil Kontaktflächen
zu den anderen Bauteilen aufweist, die zueinander einen Winkel einschließen.
Hierdurch wird mit Vorteil verhindert, dass das Werkstückkontaktbauteil
im Ruhezustand des Spannstocks herausfallen kann.
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Weisen
die anderen Bauteile jeweils eine Kontaktfläche zu dem
zur Kontaktierung mit einem Werkstück vorgesehenen Bauteil
in einem Bereich des jeweiligen anderen Bauteils auf, der eine geringere
Materialstärke als der restliche Bereich des jeweiligen
anderen Bauteils hat, so wird die Verschiebbarkeit und damit die
Kraftkomponentenableitung erleichtert, da der elastische Bereich
der anderen Bauteile vergrößert ist.
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Erfindungsgemäß ist
schließlich vorgesehen, dass die anderen Bauteile an dem
Spannblock befestigt sind, so dass der oben geschilderte Vorteil erzielt
wird.
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Weist
wenigstens eines der weiteren anderen Bauteile eine wenigstens teilweise
Umhüllung aus einem weicheren Material aufweist als das Material
des Bauteils, insbesondere an der zum Kontaktbauteil zugewandten
Seite, so ist mit großem Vorteil die Verschmutzungsanfälligkeit
der Vorrichtung deutlich reduziert.
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Die
Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter
Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere
vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen
sind.
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Funktionsmäßig
gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die
Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
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1:
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Ausführungsform und
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2:
das Detail A aus 1.
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1 zeigt
einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform
der Erfindung. Auf einer Grundplatte
13 ist ein fester
oder beweglicher Spannbacken
2 angeordnet. An der Grundplatte
13 ist
weiterhin eine Auflageleiste
12 für ein Werkstück
6 angeordnet,
wobei die Auflageleiste
12 an dem Spannbacken
2 befestigt
sein kann. Nähere Einzelheiten zu dem abgebildeten Spannstock
sind der
DE 20 2005 018
193 oder der
DE
10 2006 046 863 zu entnehmen, auf deren Offenbarungsgehalt
ausdrücklich Bezug genommen wird. Bei einem solchen Spannstock
wird die Spannkraft dicht unter dem Werkstück aufgebracht.
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2 zeigt
das Detail A aus 1 in größerer
Auflösung. Dargestellt ist die Situation bei beginnender
Spannung des Werkstücks 6, nachdem dieses handfest
zwischen den Spannblöcken 2 des Spannstocks gehaltert
ist, das heißt, bevor die eigentliche Spannkraft aufgebracht
wird.
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Bei
dieser Ausführungsform besteht der Niederzugspannbacken 1 aus
drei Bauteilen, die relativ zueinander beweglich, bei diesem Ausführungsbeispiel
gegeneinander verschieblich, sind. Diese drei Bauteile sind: Ein
Werkstückkontaktbacken 14, 4 ein Niederdruckbacken 10, 3 und
ein Niedertauchbacken 11, 5. Das auf der Auflegeleiste 12 aufliegende
Werkstück 6 kontaktiert den Werkstückkontaktbacken 14, der
sowohl vom Niederdruckbacken 10 als auch vom Niedertauchbacken 11 gehaltert
ist. Dabei liegt das Werkstück 6 bei beginnender
Spannung wie dargestellt zunächst nur an der Anlagekante 7 des
Werkstückkontaktbackens 4 an. Dies hat den Vorteil,
dass die Krafteinleitung zunächst in einem oberen, vom Niedertauchbacken 11, 5 entfernteren,
Ende erfolgt und somit benachbart zu der Kontaktfläche 8, 8' des Niederdruckbackens 10, 3.
Erfindungsgemäß ist der Werkstückkontaktbacken 14, 4 nicht
direkt mit dem Spannblock 2 verbunden, sondern liegt vielmehr
lose an diesem an. Hierdurch hat der Werkstückkontaktbacken 14, 4 sowohl
eine große Bewegungsfreiheit, als auch eine direkte Krafteinleitung
in die anderen beiden Bauteile 11, 10 und gerade
nicht in den Spannblock 2. Der Werkstückkontaktbacken 14 weist an
seinem oberen Ende eine Kontaktfläche 8 auf, über
die ein Kontakt zum Niederdruckbacken 10 erfolgt. Die entsprechende
Gegenfläche 8' befindet sich in einem Bereich 9 des
Niederdruckbackens 10, der eine geringere Materialstärke
als der restliche Teil des Niederdruckbackens 10 aufweist,
wodurch eine größere Elastizität erreicht
wird. Zusammen mit einer Freimachung 16 zwischen den beiden
Bauteilen ergibt sich so eine Art Federelement. Dadurch, dass die Kontaktflächen 8, 8' stets
fest aneinander anliegen, wird mit Vorteil auch das Eindringen von
Schmiermittel in den Spalt verhindert. Der Niederdruckbacken 10 ist
seinerseits durch ein Befestigungsmittel 15, beispielsweise
eine Durchgangsschraube, an dem Spannblock 2 befestigt.
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Der
Werkstückkontaktbacken 14 wird zum anderen vom
Niedertauchbacken 11 gehalten, der seinerseits eine Kontakffläche 8' und
eine Freimachung 16 aufweist, und der ebenfalls wie der
Niederdruckbacken 10 mit einem Befestigungsmittel 15 an dem
Spannblock 2 befestigt ist. Beide Bauteile sind vom Wirkungsprinzip
gleich. Sie unterscheiden sich im Winkel der jeweiligen Kontaktflächen 8' zueinander,
was das Herausfallen des Werkstückkontaktbackens 14 im
unbelasteten Zustand verhindert. Sie können sich weiterhin
in der Materialstärke unterscheiden. Wichtig ist, dass
sie in annähernd gleichem Maße Kräfte
aufnehmen und weiterleiten und/oder ähnlich elastisch ausgebildet
sind.
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Beim
Aufbringen von Spannkraft versucht das Werkstück 6,
auf einer angedeuteten gebogenen Bahn B auszuweichen. Diese Bewegung
führt dazu, dass sich der Werkstückkontaktbacken 14 ausgehend
von der Linienanlage 7 flächig an das Werkstück 6 anlegt
und in Richtung der Pfeile C eine Drehbewegung ausführt.
Ebenfalls wird der Drehpunkt nach unten in ungefährer Richtung
auf die Grundplatte 13 verschoben. Nach flächiger
Anlage erfolgt eine Krafteinleitung über die Kontakfflächen 8, 8' in
den Niederdruckbacken 10, wodurch dessen besonders elastischer
Bereich 9 auf den Werkstückkontaktbacken 14 aufgleitet,
bzw. dieser unter dem elastischen Bereich 9 abtaucht. Hierdurch
wird der an einem oberen Bereich des Werkstückkontaktbackens 14 anliegende
Niederdruckbacken 10 angehoben, so dass diese Kraftkomponente
für ein Anheben des Werkstücks unschädlich über
des Befestigungsmittel 15 von oben in den Spannblock 2 eingeleitet
wird. Die Freimachung 16 verbessert die Beweglichkeit des Werkstückkontaktbackens 14.
Sie kann mit einem Elastomer wie Gummi gefüllt sein, um
das Eindringen von Fräs- oder Bohrstaub sowie Schmiermittel
zu erschweren oder zu verhindern.
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Die
Bewegung des Werkstückkontaktbackens 14 führt
ebenfalls dazu, dass der Niedertauchbacken 11 in einer
Bahn vom Spannblock 2 weg nach unten bewegt wird. Dies
wird durch die Verschiebung des Drehpunktes und damit des Werkstückkontaktbackens 14 nach
unten erzielt. Hierdurch wird auch diese Kraftkomponente für
ein Anheben des Werkstücks unschädlich über
das Befestigungsmittel 15 von der Seite her in den Spannblock 2 eingeleitet.
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Die
Bewegung C des Werkstückspannbackens 14 führt
dazu, dass eine Kraft F1 in Richtung der
Grundplatte auf das Werkstück 6 ausgeübt
wird, die dieses sicher niederzieht und während des Bearbeitungsvorgangs
niederhält, so dass geringste Werkstücktoleranzen
einhaltbar sind.
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Versuche
des Anmelders haben ergeben, dass das Werkstück 6 bereits
bei geringen Spannkräften kräftig gegen die Auflageleiste 12 gedrückt wird.
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Nicht
dargestellt ist eine Ausführungsform, bei der im Werkstückkontaktbacken 14 eine
Aufnahme für Pins, insbesondere mit Ringschneide, vorgesehen
sind. Eine solche Ausführungsform ist besonders bei der
Spannung von Rohwerkstücken vorteilhaft, da sich die Pins/Ringschneiden
in das Material des Werkstücks drücken können,
ohne dessen Maßhaltigkeit zu beeinträchtigen.
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- 1
- Niederzugspannbacken
- 2
- Spannblock
- 3
- Bauteil
- 4
- Bauteil
zur Kontaktierung mit einem Werkstück
- 5
- Bauteil
- 6
- Werkstück
- 7
- Anlagekante
- 8
- Kontaktfläche
- 9
- Bereich
geringerer Materialstärke
- 10
- Niederdruckbacken
- 11
- Niedertauchbacken
- 12
- Auflegeleiste
- 13
- Grundplatte
- 14
- Werkstückkontaktbacken
- 15
- Befestigungsmittel
- 16
- Freimachung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2318147 [0004]
- - DE 102006018087 A1 [0005]
- - DE 10302255 A1 [0006]
- - DE 3822408 C2 [0007]
- - DE 202005018193 [0022]
- - DE 102006046863 [0022]