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Die Erfindung betrifft einen kraftbetätigten Schraubstock, insbesondere einen kraftbetätigten Schraubstock mit einer Servo-Steuerungseinrichtung.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Schraubstöcke, die im Wesentlichen einen festen Backen, der an einer Basis befestigt ist, einen beweglichen Backen, der relativ zum festen Backen verschiebbar ist, eine Gewindespindel, die mit dem beweglichen Backen verbunden ist, und eine Betätigungsstange, die mit einem Zugrohr verbunden ist, aufweisen. Im Betrieb ergreift der Benutzer die Betätigungsstange, um das Zugrohr zu drehen, und damit eine Bewegung des beweglichen Backens zum Festlegen und Lösen eines Werkstückes zwischen den Backen zu ermöglichen.
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Die Einspannkraft, mit der der bewegliche Backen das Werkstück gegen den festen Backen spannt, hängt von dem auf das Zugrohr aufgebrachten Drehmoment und den Reibungsverlusten während der Bewegung des beweglichen Backens ab.
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Bekannt sind Schraubstöcke mit Kraftverstärkern bzw. Schnellspannmechanismen, beispielsweise die folgenden Schriften:
DE 40 18 284 C1 (Spannvorrichtung mit Kraftverstärker, insbesondere Maschinenschraubstock). Ein Maschinenschraubstock mit einem Kraftverstärker umfasst einen Schraubstockkörper. Der Kraftverstärker ist von einer drehbaren Spannhülse umschlossen. In der Spannhülse ist ein erster Spannring drehfest und ein zweiter Spannring begrenzt drehbar angeordnet, wobei der zweite Spannring mit einer Zugstange fest verbunden ist, mit deren anderem, aus der beweglichen Spannbacke herausgeführten Ende eine Stellhülse und ein Betätigungshebel verbunden sind, wobei sich unter Zwischenschaltung eines Axiallagers Tellerfedern an einer beweglichen Backe des Maschinenschraubstocks abstützen. Dadurch soll der zur Verfügung stehende Raum der Gesamtbaulänge ausgenützt werden sowie Verformungen vermieden werden.
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DE 101 40 191 B4 (Schnellspannvorrichtung). Ein Kraftverstärker für eine Spannvorrichtung weist ein Zylinderrohr und mindestens zwei in konzentrischen Zylindern beweglich geführte Kolben, einen äußeren Druckkolben und einen Spannkolben, auf. Es ist eine Wirkverbindung zwischen den beiden Kolben vorgesehen, indem mindestens eine mit dem äußeren Druckkolben verbundene Stange mit geringerem Durchmesser als die Kolbedurchmesser auf einen Hochdruckraum wirkt. Dadurch wird eine kurze Bauweise des Maschinenschraubstocks erzielt.
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DE 7039210 U (Spanneinrichtung, insbesondere Maschinenschraubstock). Eine Spanneinrichtung weist einen festen und einen beweglichen Spannteil und eine in einer Spindelmutter verdrehbare Schnellgangspindel sowie eine Spannkraft erzeugende hydraulische Zylinder-Kolbananordnung auf, wobei die Vorrichtung zur starren Mitnahme der Schnellgangspindel einen axial verschiebbaren, aber ihr gegenüber unverehbaren Mitnahmering mit Mitnehmern aufweist, die in einen auf der Schnellgangspindel angeordneten festen Bund verdrehungsfest eingreifen. Bei diesem Dokument geht es um die starre Mitnahme einer Schnellgangspindel, die keine Servofunktion bewirkt.
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US 4,281,825 A (Manual hydraulic vise). Ein Schraubstock weist drei Hauptteile auf, nämlich eine bewegliche Backe, eine feste Backe und eine zentrale Baugruppe. Die zentrale Baugruppe weist einen Zylinder mit einem frei beweglichen Kolben auf sowie einen Ölraum auf. Eine bewegliche Schubstange ist mit der beweglichen Backe des Schraubstocks verbunden. Ein Verstärkungskolben kommt zum Einsatz, so dass in Verbindung mit den genannten Kolben, einem Ventil und einer Mehrzahl von gebohrten Löchern als Durchgang für ein zyklisches Fließen des Öls aus dem Ölraum ermöglicht wird. Diese Ausführung soll eine Umstellung erleichtern und die Hydraulik den Einsatz von Arbeitsenergie verringern.
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US 2013/0300048 A1 (Smooth disengagement with quick clamping mechanism). Diese Offenbarung betrifft ein Schnelllösesystem in Verbindung mit einem Schnellspannmechanismus. Dabei kommen zur Vermeidung eines Abrutschens zwei gegenläufige Gewindespindeln um einen Stellring angeordnet zum Einsatz, die einen solchen Winkel zueinander aufweisen, dass ein „Schlupf” verhindert wird. Durch das Zusammenwirken der beiden als Helix-Schnecken ausgebildeten Gewindespindeln kann auch eine Haltefunktion des Stellrings bewirkt werden, so dass dieser in seiner Drehbewegung angehalten werden kann, um keine Zerstörungen hervorzurufen.
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Nachteilig an den bekannten Schraubstöcken ist, dass sie nur eine geringe Spannkraft zur Verfügung stellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schraubstock zur Verfügung zu stellen, der bei geringer Kraftbetätigung eine hohe Spannkraft des Schraubstocks ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein kraftbetätigter Schraubstock mit einer Servoeinrichtung zur Bewegung eines beweglichen Backens vorgeschlagen.
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Der Schraubstock umfasst dabei einen ersten beweglichen Spannbacken sowie einen zweiten Backen, eine Spanneinheit mit einer Handkurbel, eine Antriebswelle und eine Arbeitseinheit.
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Das Spannen des Schraubstocks erfolgt dabei folgendermaßen: Zum Anordnen des Werkstücks wird die Spanneinheit mit der Handkurbel im Uhrzeigersinn gedreht und damit das Oberteil mit dem ersten, beweglichen Backen bis zum Anliegen an das Werkstück bewegt. Dabei ist an der Handkurbel ein Widerstand spürbar.
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Beim Weiterdrehen im Uhrzeigersinn hebt sich der Kupplungsbolzen gegen die Kraft einer Druckfeder und löst sich von einer Nut eines Mitnehmer-Flanschs. Dadurch erfolgt die selbständige Auskupplung. Beim Weiterdrehen der Handkurbel wird über die Antriebswelle ein Druckbolzen in einen mit Öl gefüllten Raum bewegt. Dabei wird ein Betriebsdruck von ca. 150 bar aufgebaut.
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Durch die Kraft des Betriebsdrucks wird ein Nutring in die entgegengesetzte Richtung bewegt und schiebt die Arbeitseinheit, umfassend eine Druckscheibe, ein Druckstück und eine weitere Druckscheibe in die Schubrichtung. Die zu erzielende Spannkraft liegt dabei bei 1500 bis 2000 daN (Dekanewton).
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Das Lösen des Schraubstocks erfolgt durch Drehen der Handkurbel gegen den Uhrzeigersinn bis zum spürbaren Einrasten der Kupplungsbolzen. Dabei reduziert sich die Spannkraft kontinuierlich. Durch weiteres Drehen der Handkurbel wird das Oberteil, also der bewegliche Spannbacken, geöffnet.
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Der erfindungsgemäße Schraubstock hat dabei den Vorteil, dass der kraftbetätigte Schraubstock dazu ausgebildet ist, den beweglichen Backen unter Umkehrung der Schubrichtung mit der Wirkung einer Servoeinrichtung durch einfache Betätigung eine hohe Spannkraft erreicht.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 zeigt den Schraubstock 100 im Längsschnitt,
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2 zeigt die Schubrichtung des Schraubstocks 100 als Detailausschnitt,
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3 stellt eine Spanneinheit in Explosionsdarstellung dar,
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4 zeigt eine Außenansicht des Schraubstocks 100 von schräg oben und
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4A stellt eine Detailansicht einer Führung dar.
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In 1 ist der Schraubstock 100 dargestellt. Der Schraubstock 100 weist einen beweglichen ersten Spannbacken 1 und einen zweiten Backen 2 auf. Eine Spindel 3 ist in einem Zugrohr 4 angeordnet. Die Betätigung erfolgt über eine Handkurbel 5. An der Spindel 3 ist eine Gewindemutter 6 angeordnet. Das Zugrohr 4 ist über ein Kolbengehäuse 7 mit der Handkurbel 5 betätigbar. Der Schraubstock 100 weist einen Mitnehmerflansch 8 sowie einen Nutring 9 auf. Es sind zwei Druckscheiben 10 und 10.1 ausgebildet. Sie liegen an einem Zylinderstift 11 an. Das Zugrohr 4 kann über eine Antriebswelle 12, einen Kupplungsbolzen 13 sowie einen Druckbolzen 14 betätigt werden.
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Durch Drehen der Handkurbel 5 im Uhrzeigersinn wird der bewegliche Spannbacken 1 bis zur Anlage an ein Werkstück herangeführt. Dabei ist an der Handkurbel 5 ein Widerstand spürbar.
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Beim Weiterdrehen im Uhrzeigersinn hebt sich der Kupplungsbolzen 13 gegen die Kraft einer Druckfeder und löst sich von einer Nut des Mitnehmerflanschs 8. Dadurch erfolgt die selbständige Auskupplung.
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2 zeigt ein Detail des Schraubstocks 100. Dabei ist das Zugrohr 4 als Hülse ausgebildet. Beim Drehen der Antriebswelle 12 wird der Druckbolzen 14 in einen Ölraum 103 bewegt. Es baut sich dabei ein Betriebsdruck von ca. 150 bar auf.
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Durch den Betriebsdruck bewegt sich der Nutring 9 in die entgegengesetzte Richtung und schiebt eine Arbeitseinheit 101, umfassend die Druckscheibe 10, den Zylinderstift 11, der sechs Druckstücke umfasst, sowie die Druckscheibe 10.1 in Schubrichtung. Dabei wird eine Spannkraft von ca. 1500–2000 daN erzielt. Die Pfeile geben die Richtung des Drucks an. Die Schubrichtung erfolgt dabei in der entgegengesetzten Richtung.
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In 3 ist eine Spanneinheit 102 in Explosionsdarstellung dargestellt. Die Spanneinheit 102 umfasst dabei das Zugrohr 4 mit der Gewindemutter 6 sowie die Handkurbel 5.
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Die Spanneinheit 102 weist einen Gewindering 15 auf. Eine Einraststahlkugel 16 ist zwischen einem Druckstück 17 und der Antriebswelle 12 angeordnet. Der Kupplungsbolzen 13 greift in die Antriebswelle 12 ein. Der Gewindering 15 ist zwischen dem Mitnehmerflansch 8 und dem Kolbengehäuse 7 angeordnet. Dargestellt sind die Druckbolzen 14 und die zweite Druckscheibe 10.1, der Zylinderstift 11 mit den sechs Druckstücken, die erste Druckscheibe 10 sowie der Nutring 9. Ein O-Ring 18 ist zwischen dem Nutring 9 und dem Gewindering-Kolbengehäuse 19 angeordnet. Darin greift eine Entlüftungsschraube 20 an.
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Durch Drehen der Handkurbel 5 gegen den Uhrzeigersinn bis zum spürbaren Einrasten der Kupplungsbolzen 13 reduziert sich die Spannkraft kontinuierlich. Beim Weiterdrehen wird der bewegliche Spannbacken 1 (vgl. 1) geöffnet.
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In 4 ist der Schraubstock 100 in einer Außenansicht schräg von oben dargestellt.
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4A zeigt dabei im Detail die Ausbildung mit einer Doppel-V-Führung 21, an welcher der erste Backen geführt ist.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- beweglicher Spannbacken
- 2
- zweiter Backen
- 3
- Spindel
- 4
- Zugrohr
- 5
- Handkurbel
- 6
- Gewindemutter
- 7
- Kolbengehäuse
- 8
- Mitnehmerflansch
- 9
- Nutring
- 10
- erste Druckscheibe
- 10.1
- zweite Druckscheibe
- 11
- Zylinderstift
- 12
- Antriebswelle
- 13
- Kupplungsbolzen
- 14
- Druckbolzen
- 15
- Gewindering
- 16
- Einraststahlkugel
- 17
- Druckstück
- 18
- O-Ring
- 19
- Gewindering-Kolbengehäuse
- 20
- Entlüftungsschraube
- 21
- Doppel-V-Führung
- 100
- Schraubstock
- 101
- Arbeitseinheit
- 102
- Spanneinheit
- 103
- Ölraum
