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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Spannstock zur Lagefixierung eines zu bearbeitenden Werkstücks mit einem Spannstockkörper, zwei auf dem Spannstockkörper gelagerten Backensystemen, deren Abstand zueinander in Spannrichtung mittels eines Antriebs variierbar ist.
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Spannstöcke können für unterschiedliche Anwendungen und Bauteile eingesetzt werden. Um unterschiedliche Spannweiten und/oder Spannflächen mit einem einzigen Spannstock zu realisieren, können auf die Grundbacken des Spannstocks verschiedene Aufsatzbacken befestigt werden.
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Bei dem Zentrischspanner MZU der Firma Spreitzer GmbH & Co. KG (http://www.spreitzer.de/produktbereiche/spanntechnik/zentrischspanner- zentrumspanner/mechanischer-zentrischspanner-mzu.html) werden Aufsatzbacken mittels vier Schrauben an der Grundbacke befestigt. Für eine Verwendung dieser Schraubstöcke mit einer Automationszelle, die eine Vielzahl von Schraubstöcken aufnehmen kann, bedeutet dies jedoch einen hohen Arbeits- und Zeitaufwand.
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Mit dem Zentrischspanner MZR der Firma Spreitzer GmbH & Co. KG (http://www.spreitzer.de/produktbereiche/spanntechnik/zentrischspanner-zentrumspanner/mzr-mechanischer-zentrischspanner-zentrumspanner.html) ist ein Zentrischspanner bekannt, bei dem keine Aufsatzbacken auf die Grundbacken aufgebracht werden, sondern die Grundbacken (Schlitten) gewendet oder ausgetauscht werden, um andere Spannweiten zu realisieren. Dies erfordert aber eine hohe Genauigkeit beim Einsetzen der Grundbacken, so dass dieser Spannstock hauptsächlich für die Rohteilbearbeitung eingesetzt wird.
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Aus
DE 10 2011 115 275 B4 ist ein Adaptersystem für Spannstöcke bekannt. Auf die Grundbacken eines Spannstocks werden Adapterelemente aufgeschraubt, auf die wiederum Aufsatzbacken aufgeklippt werden können, wobei die Aufsatznut der Aufsatzbacke an eine Nase des Adapterelements angepasst ist. Die Aufsatzbacken können mit Hilfe eines einfachen Werkzeugs, z. B. eines Schraubenziehers, von dem Adapterelement abgehebelt werden.
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Aus
US 6 139 001 A ist eine Spannvorrichtung bekannt, die ein Aufsatzbackenteil und ein Hauptbackenelement umfasst. Das Hauptbackenelement ist beweglich auf einem Basisteil angebracht und umfasst ein Fixierelement in Form eines Stifts mit abgerundetem Ende, mit welchem das Aufsatzbackenteil auf dem Hauptbackenelement fixiert werden kann. Zum Abnehmen der Aufsatzbacke muss die Aufsatzbacke gegen die Kraft des Fixierelements verkippt werden.
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US 6 012 712 A beschreibt einen Spannstock bei dem Aufsatzbacken auf einer Grundbacke mittels Schrauben fixiert werden können.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Spannstock vorzuschlagen, bei dem Aufsatzbacken schnell und ohne Verwendung von Werkzeug von den Grundbacken gelöst werden können.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spannstock gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Spannstock umfasst jedes Backensystem eine Grundbacke mit Niederzugelement und eine Aufsatzbacke mit Aufsatznut, wobei die Aufsatzbacke auf dem Niederzugelemente lösbar befestigbar ist und das Niederzugelement im montierten Zustand (d. h. auf der Grundbacke befestigt) in die Aufsatznut eingreift. Erfindungsgemäß umfasst der Spannstock eine Klemmvorrichtung mit einem an der Grundbacke angebrachten, relativ zur Grundbacke beweglichen Klemmelement und einem Betätigungselement zum Betätigen des Klemmelements. Durch Betätigen des Betätigungselements kann das Klemmelement von einer Klemmposition, in der das Klemmelement in die Aufsatznut eingreift und gegen die Aufsatzbacke drückt, in eine Freigabeposition, in der das Klemmelement nicht in die Aufsatznut eingreift, gebracht werden, so dass die Aufsatzbacke einfach abgehoben und somit die Montage und Demontage der Aufsatzbacken schnell und werkzeuglos erfolgen kann.
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Das erfindungsgemäße Klemmelement ist dazu eingerichtet, im montierten Zustand der Aufsatzbacke eine Kraft gegen die Spannrichtung (= Richtung, in die die jeweilige Aufsatzbacke eine Kraft auf ein zu fixierendes Bauteil ausübt) aufzubringen. Dazu ist das Klemmelement vorzugsweise senkrecht zur Nutrichtung beweglich gelagert.
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Das Betätigungselement ist vorzugsweise einteilig mit dem Klemmelement verbunden, so dass eine Bewegung des Betätigungselements direkt (ohne Umlenkung) eine Bewegung des Klemmelements zur Folge hat. Es ist jedoch auch denkbar, Klemmelement und Betätigungselement als zwei separate Teile vorzusehen, die über ein Koppelelement, z. B. eine Umlenkung gekoppelt sind.
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Die Aufsatznut, in die das Klemmelement eingreift, ist Profilnut ausgeführt. Vorzugsweise weist die Aufsatznut entlang der Nutrichtung (= Längsausdehnung der Nut) einen gleichbleibenden Querschnitt auf.
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Vorzugsweise ist das Klemmelement in einer Ausnehmung der Grundbacke federnd gelagert.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks weist die Aufsatznut auf der dem jeweils anderen Backensystem zugewandten Seite eine erste Nutschräge und auf der dem jeweils anderen Backensystem abgewandten Seite eine zweite Nutschräge auf, und das Niederzugelement weist auf der dem jeweils anderen Backensystem zugewandten Seite einen Vorsprung mit einer ersten Backenschräge und auf der dem jeweils anderen Backensystem abgewandten Seite eine zweite Backenschräge auf, Unter „Schräge” wird eine Fläche verstanden, die weder parallel noch senkrecht zur Spindelachse ist. Dabei müssen die Backen- und Nutschrägen nicht konstant sein, sondern die Schrägen können z. B. auch gebogene Flächen umfassen.
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Vorzugsweise entspricht die Neigung der ersten Backenschräge der Neigung der ersten Nutschräge, wobei im montierten Zustand die erste Backenschräge auf der ersten Nutschräge zur Anlage kommt. Im montierten Zustand dient die erste Nutschräge der Aufsatznut also als Anlage- bzw. Gleitfläche für die erste Backenschräge des Niederzugelements, wobei sich im montierten Zustand die erste Backenschräge und die erste Nutschräge formschlüssig kontaktierten.
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Für eine optimale Klemmwirkung ist es vorteilhaft, wenn im montierten Zustand die zweite Nutschräge der Aufsatznut als Anlagefläche für das Klemmelement dient. Die Klemmelemente weisen hierzu vorzugsweise eine Klemmschräge auf, deren Neigung der Neigung der zweiten Nutschrägen entspricht, so dass auch hier eine formschlüssige Anlage erreicht wird.
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Vorzugsweise weist die erste Nutschräge der Aufsatznut betragsmäßig die gleiche Steigung wie die zweite Nutschräge der Aufsatznut jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen auf.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die erste Backenschräge des Niederzugelements eine Steigung mit dem gleichen Vorzeichen wie die zweite Backenschräge des Niederzugelements aufweist. Vorzugsweise sind die erste Backenschräge und die zweite Backenschräge parallel zueinander. In Kombination mit den unterschiedlichen Vorzeichen der Steigungen der Nutschrägen bedeutet das, dass die zweite Backenschräge des Niederzugelements, bezogen auf eine Normale zur Längsachse der Gewindespindel, von der zweiten Nutschräge der Aufsatznut weg geneigt ist. Die zweite Backenschräge dient daher nicht als Anlagefläche für die zweiten Nutschräge.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks weist die Aufsatznut der Aufsatzbacke einen symmetrischen Querschnitt auf. Die Aufsatzbacke kann dann als Wendebacke genutzt werden, um unterschiedliche Spannweiten zu realisieren oder um redundante Spannflächen bereit zu stellen. Die Symmetrie des Querschnitts der Aufsatznut bezieht sich dabei auf eine Symmetrieebene senkrecht zur Gewindespindel. Wenn unterschiedliche Spannweiten mit einem Aufsatzbacken-Paar realisiert werden sollen, sind zwar die Aufsatznuten, nicht aber die Aufsatzbacken symmetrisch zu dieser Symmetrieebene.
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Vorzugsweise verjüngt sich der Querschnitt der Aufsatznut zur Nutöffnung der Aufsatznut hin. Die Aufsatznut weist dann also einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt auf.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform hintergreift das Klemmelement im montierten Zustand die Aufsatznut. Durch einen Hintergriff der der jeweils anderen Grundbacke zugewandten Nutwand wird beim Spannen des Werkstücks eine Niederzugwirkung auf die Aufsatzbacke ausgeübt.
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Vorzugsweise ist das Niederzugelement einteilig an der Grundbacke angeformt. Das Niederzugelement ist also jeweils Teil der Grundbacke. Dazu weist die Grundbacke an ihrer der Aufsatzbacke zugewandten Seite eine Erhöhung mit einer Niederzugskante auf, die in die Aufsatznut eingreift und beim Einspannen eines Werkstücks eine Niederzugwirkung auf die Aufsatzbacke erzeugt.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Grundbacke ein Fixierelement zum Fixieren der Aufsatzbacke auf der Grundbacke. Das Fixierelement verhindert, dass die Aufsatzbacke entlang der Aufsatznut verschoben werden kann. Darüber hinaus kann das Fixierelement auch zum Zentrieren der Aufsatznut gegenüber der Grundbacke dienen.
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Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks ist das Fixierelement ein Bolzen, der im montierten Zustand der Aufsatzbacke in eine Fixiernut oder eine Fixierausnehmung der Aufsatzbacke eingreift. Der Fixierbolzen ragt aus der Grundbacke nach oben und kommt beim Aufklippen der Aufsatzbacke auf die Grundbacke in Eingriff mit der Fixiernut bzw. Fixierausnehmung. Die Fixiernut bzw. die Fixierausnehmung ist so gestaltet und ausgerichtet, dass, sobald der Bolzen eingreift, ein Verschieben der Aufsatzbacke längs der Nutrichtung der Aufsatznut nicht mehr möglich ist.
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Das Fixierelement kann auch als Anschlag ausgebildet sein, gegen den die Aufsatzbacke geschoben werden kann, um die Aufsatzbacke in den montierten Zustand zu bringen. Bei dieser Ausführungsform kann die Aufsatzbacke auf die Grundbacke entlang der Nutrichtung der Aufsatznut bis zum Anschlag aufgeschoben werden.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, dass das Fixierelement eine Rastausnehmung ist, in die ein Teil der Klemmvorrichtung beim Montieren der Aufsatzbacke einrastet. Die Montage der Aufsatzbacke auf die Grundbacke kann hier durch Aufklippen oder Aufschiebend der Aufsatzbacke auf die Grundbacke erfolgen.
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Als Grundbacken werden diejenigen Teile des Spannstocks bezeichnet, welche auf dem Spannstockkörper aufgesetzt und/oder im Spannstockkörper geführt sind. Von den Grundbacken ist mindestens eine gegenüber dem Spannstockkörper und der anderen Grundbacke beweglich gelagert, so dass durch Aktivieren des Antriebs, bei einem mechanischen Schraubstock z. B. durch Drehen der Gewindespindel, ein Werkstück zwischen den beiden Grundbacken eingespannt werden kann. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks sieht vor, dass der Spannstock ein Zentrierspanner und die Grundbacken beider Backensysteme als Schlitten ausgebildet sind, wobei die Schlitten mittels des Antriebs aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. In diesem Fall sind also beide Grundbacken beweglich gelagert. Vorzugsweise werden die als Schlitten ausgebildeten Grundbacken dazu in einer Führungseinrichtung geführt.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass der erfindungsgemäße Spannstock ein Festbackenspannstock ist, wobei lediglich die Grundbacke eines der Backensysteme als Schlitten ausgebildet ist, wobei der Schlitten mittels des Antriebs auf die Grundbacke des anderen Backensystems zu oder von dieser weg bewegt wird. Die Grundbacke des anderen Backensystems ist dann ortsfest zum Spannstockkörper montiert.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Antrieb um einen mechanischen Antrieb, wobei der Spannstock eine um ihre Längsachse drehbar gelagerte Gewindespindel umfasst, wobei die beiden Backensysteme durch Drehen der Gewindespindel um ihre Längsachse relativ zueinander bewegt werden.
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Alternativ hierzu kann es sich bei dem Antrieb um einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb handeln.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks mit aufklippbaren Aufsatzbacken.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Spannstocks.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Spannstocks mit gedrehten Aufsatzbacken.
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4 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Spannstocks aus 2, bei dem die Aufsatzbacke noch nicht auf der Grundbacke montiert ist.
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5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks mit aufschiebbaren Aufsatzbacken.
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6 zeigt einen erfindungsgemäßen Spannstock als Festbackenspannstock.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks mit einrastbaren Fixierelementen.
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Der in 1–4 gezeigte erfindungsgemäße Spannstock umfasst einen Spannstockkörper 1, in welchem eine Gewindespindel 2 als Antrieb montiert ist. Es handelt sich bei der gezeigten Ausführungsform um einen Zentrierschraubstock, bei dem zwei Grundbacken 3 in Form von Schlitten auf der Gewindespindel 2 aufgeschraubt und in einer Führungseinrichtung 19 des Spannstockkörpers 1 geführt sind, so dass sie durch Drehen der Gewindespindel 2 um ihre Längssachse 4 aufeinander zu beziehungsweise voneinander weg bewegt werden können. Auf den Grundbacken sind Aufsatzbacken 5 aufgebracht, zwischen denen das Werkstück eingespannt werden soll. Da der gezeigte Zentrierspanner symmetrisch bezüglich einer Mittenebene E1 aufgebaut ist, gelten für den in 1–3 gezeigten Zentrierspanner die folgende Beschreibung der Elementen jeweils für beide Seiten.
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Die Grundbacke 3 weist ein Niederzugelement 6 in Form einer Erhöhung mit einer Niederzugskante 7 auf. Das Niederzugelement 6 ist Teil der Grundbacke 3 und an einem Basisabschnitt 8 der Grundbacke 3 einteilig angeformt. Die Grundbacke 3 weist eine Ausnehmung auf, in der ein Klemmelement 9 mittels einer Feder 10 federnd gelagert ist. Das Klemmelement 9 ist über ein Betätigungselement 11 betätigbar, wobei im vorliegenden Fall das Klemmelement mit dem Betätigungselement einteilig als Schieber ausgeführt ist, der durch Betätigen (Eindrücken) gegen die Federkraft der Feder 10 bewegt wird, wodurch das Klemmelement zumindest teilweise in die Grundbacke 3 versenkt wird. Das Klemmelement 9 und das Betätigungselement 11 bilden also eine einteilige Klemmvorrichtung.
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Die Aufsatzbacke 5 weist eine Aufsatznut 12 auf, in die das Niederzugelement 6 im montierten Zustand eingreift. Der Querschnitt der Aufsatznut 12 ist schwalbenschwanzförmigen, d. h. die Seitenwände (Nutschrägen 15, 16) der Aufsatznut 12 verlaufen schräg, so dass sich der Querschnitt der Aufsatznut in Richtung der Nutöffnung verjüngt (s. 4).
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Das Niederzugelement 6 weist im gezeigten Beispiel einen Parallelogrammförmigen Querschnitt auf mit zwei parallelen Backenschrägen 13, 14 (schräge Seitenflächen). Durch die gleiche Ausrichtung der Backenschrägen 13, 14 kann die Aufsatzbacke 5 (wenn das Klemmelement 9 in der Grundbacke 3 versenkt ist) bequem auf die Grundbacke 3 aufgesetzt werden, wobei die erste Backenschräge 13 der Aufsatzbacke 5 auf der ersten Nutschräge 15 des Niederzugelements 6 zur Anlage kommt und somit die Aufsatznut hintergreift. Wird nun das Betätigungselement 11 losgelassen, wird das Klemmelement 9 durch die Feder 10 gegen die zweite Nutschräge 16 der Aufsatzbacke 5 gedrückt, so dass das Klemmelement 9 die Aufsatznut 12 hintergreift und die zweite Nutschräge 15 eine Anlagefläche für das Klemmelement 9 bildet. Das Klemmelement 9 weist dazu eine zur zweiten Nutschräge 16 gerichtete Klemmschräge 22 auf, deren Steigung der Steigung der zweiten Nutschräge 16 entspricht, so dass das Klemmelement 9 formschlüssig zur Anlage an die zweite Nutschräge 16 kommt. Die Aufsatznut 12 ist im gezeigten Beispiel symmetrisch zu einer Symmetrieebene E2 (s. 4) geformt, so dass die Aufsatzbacke 5 in gleicher Weise um 180° gedreht auf die Grundbacke 3 montiert werden kann, wie in 3 gezeigt. Hierdurch können unterschiedliche Spannweiten realisiert werden.
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Um ein Verschieben der Aufsatzbacke 5 entlang der Aufsatznut 12 zu unterbinden, ist ein Bolzen 17 vorgesehen, der nach oben (in Richtung Aufsatzbacke 5) aus der Grundbacke 3 hinausragt und beim Aufsetzen der Aufsatzbacke 5 in eine Fixiernut 18 der Aufsatzbacke 5 eingreift. Die Fixiernut 18 verläuft in Richtung der Längsachse 4 der Gewindespindel 2 und erstreckt sich im vorliegenden Beispiel über die gesamte Aufsatzbacke 5, so dass die Aufsatzbacken 5 also unter Verwendung desselben Fixierbolzens 17 als Wendebacken verwendet werden kann.
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In 7 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks gezeigt mit Aufsatzbacken 5'', die jeweils eine Rastausnehmung 17'' aufweisen, in die eine Rastnase der Klemmvorrichtung (hier am Betätigungselement 11'') einrastet. Zum Fixieren (Verhindern einer Verschiebung der Aufsatzbacke 5'' entlang der Aufsatznut 12) und zum Zentrieren der Aufsatzbacke 5'' gegenüber der Grundbacke 3 dient hier also die Rastausnehmung 17'' in Kombination mit der Rastnase des Betätigungselements 11''.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannstocks, bei dem Aufsatzbacken 5' auf die Grundbacken 3 aufgeschoben werden, wobei die Grundbacken 3 jeweils ein Fixierelement in Form eines Anschlagsbolzens 17' aufweisen, gegen den die Aufsatzbacken 5' geschoben werden. Zum Fixieren (Verhindern einer Verschiebung der Aufsatzbacke 5' entlang der Aufsatznut 12) und zum Zentrieren der Aufsatzbacke 5' gegenüber der Grundbacke 3 dient hier also der Anschlagsbolzen 17'.
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6 zeigt einen erfindungsgemäßen Spannstock der als Festbackenspannstock ausgebildet ist mit zwei Grundbacken 3, 3a, wobei die erste Grundbacke 3 gegenüber dem Spannstockgrundkörper 1 mittels des Antriebs bewegt werden kann während die zweite Grundbacke 3a ortsfest mit dem Grundkörper 1 verbunden ist.
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Am unteren Teil des Spannstockkörpers 1 ist eine Befestigungsvorrichtung 20 angebracht, mit deren Hilfe der erfindungsgemäße Spannstock auf einen Maschinentisch befestigt werden kann, insbesondere auf einen Maschinentisch einer Automationszelle.
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Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Betätigungselements zum Betätigen eines Klemmelements in Kombination mit einem Niederzugelement wird einerseits durch den Krafteintrag des Klemmelements entgegen dem Spannhub eine sichere Fixierung der Aufsatzbacke auf der Grundbacke gewährleistet und andererseits ein einfaches und schnelles Auswechseln der Aufsatzbacken 5 ohne Einsatz eines Werkzeugs ermöglicht. Insbesondere bei Automationszellen, bei denen in möglichst kurzer Zeit eine große Menge an Aufsatzbacken gewechselt werden müssen, kann dadurch viel Zeit gespart werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannstockkörper
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Grundbacken
- 3a
- ortsfeste Grundbacke des Festbackenspannstocks
- 4
- Längssachse der Gewindespindel
- 5, 5', 5''
- Aufsatzbacken
- 6
- Niederzugelement
- 7
- Niederzugskante
- 8
- Basisabschnitt der Grundbacke
- 9
- Klemmelement
- 10
- Feder
- 11, 11'
- Betätigungselement
- 12
- Aufsatznut
- 13
- erste Backenschräge
- 14
- zweite Backenschräge
- 15
- erste Nutschräge
- 16
- zweite Nutschräge
- 17
- Bolzen (Fixierelement)
- 17'
- Anschlagsbolzen
- 17''
- Rastausnehmung
- 18
- Fixiernut
- 19
- Führungseinrichtung für Schlitten
- 20
- Befestigungsvorrichtung
- 22
- Klemmschräge
