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Die Erfindung betrifft eine Winkeleinstellvorrichtung,
wie sie insbesondere zur Positionierung von Werkstücken bei
der Bearbeitung an Werkzeugmaschinen oder bei der Prüfung verwendet
werden kann.
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Für
einfache Ausricht- und Anreißarbeiten
in Werkstätten,
werden im Allgemeinen feste Stahlwinkel verwendet, deren Winkelschenkel
zwischen einander einen bestimmten Winkel festlegen. Für verschiedene
Einstellwinkel muss eine Anzahl unterschiedlicher fester Winkel
bereitgehalten werden.
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Darüber hinaus sind anzeigende
Winkelmessgeräte,
wie bspw. der einfache Winkelmesser und der Universalwinkelmesser
bekannt. Der einfache Winkelmesser weist im Allgemeinen eine Messschiene
mit einer ersten Bezugsfläche
auf, an der ein Skalenteil in Form eines halbrunden Gradbogens befestigt
ist, der eine zweite Bezugsfläche
trägt.
Der Einstellwinkel zwischen den beiden Bezugsflächen kann an einer an dem Gradbogen
vorgesehenen Skala abgelesen werden. Mittels einer an dem Schwenkpunkt
angreifenden Feststellschraube kann das Skalenteil an der Messschiene
in der festgelegten Lage fixiert werden.
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Der einfache Winkelmesser ermöglicht eine stufenlose
Einstellung eines Winkels. Durch die relativ grob in einzelne Winkelgrade
eingeteilte Skala und Parallaxefehler bei der Ablesung ist eine
genaue Vorgabe des gewünschten
Winkels nicht möglich.
Dies beeinträchtigt
bspw. die Qualität
des Ergebnisses bei der Bearbeitung oder Messung.
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Universalwinkelmesser weisen zusätzlich zu einer
Hauptskalenscheibe eine Nebenskala auf, die eine stufenlose Feineinstellung
eines Winkels ermöglicht.
Zur Schnell- und Feineinstellung sind zugehörige Einstellmittel vorgesehen.
Die Einstellgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit ist dennoch begrenzt.
Ferner sind Universalwinkelmesser komplizierter und teurer aufgebaut.
Deren Handhabung erfordert einige Übung.
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Aus der
DE 32 33 884 C2 ist eine
Winkeleinstellvorrichtung mit einer in Form eines Hohlprofils ausgebildeten
Basis und einem Lineal bekannt, das an einem Ende innerhalb des
Hohlprofils schwenkbar gelagert ist und durch eine seitliche Öffnung des Hohlprofils
nach außen
ragt. Ein Bolzen, der die Schwenkachse definiert, durchsetzt das
Lineal und die Basis senkrecht zu deren Flachseiten und ist durch
eine Feder in einer Richtung vorgespannt, um eine Flachseite des
Lineals gegen eine Anlagefläche der
Basis zu drücken.
In der Anlagefläche
sind mehrere über
die Ebene der Anlagefläche
vorstehende kugelförmige
Vorsprünge
vorgese hen, die in einem geringen Abstand zu dem Bolzen und in Umfangsrichtung äquidistant
verteilt angeordnet sind. In der gegenüberliegenden Flachseite des
Lineals sind den Vorsprüngen
zugeordnete Bohrungen angeordnet.
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Die kugelförmigen Vorsprünge wirken
mit den Bohrungen zusammen, um unter der Wirkung der Federkraft
das Lineal in ausgewählten
Winkelstellungen in Bezug auf die Basis zu verriegeln. Wenn das
Lineal in eine andere Winkelstellung verschwenkt werden soll, wird
der Bolzen gegen die Kraft der Feder gedrückt, wodurch die kugelförmigen Vorsprünge mit
den Bohrungen außer
Eingriff gelangen. Dann kann das Lineal frei um den Bolzen gedreht
und in die gewünschte
Winkelstellung überführt werden.
Beim Loslassen des Bolzens drückt
die Feder das Lineal wieder gegen die Basis.
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Aus der
DE 196 03 006 A1 ist eine ähnliche Kugelrastvorrichtung
zur Winkeleinstellung bekannt, die einen durch ein Basisteil hindurch
ragenden Bolzen aufweist, der durch eine Feder vorgespannt ist und
mit seinem kugelförmigen
Kopf in eine von vier zu der Schwenkachse konzentrischen Vertiefungen des
Linealteils eingreift.
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Mit den bekannten Kugelrastvorrichtungen lassen
sich nur wenige grobe Winkel einstellen. Die Präzision ist konstruktionsbedingt
eingeschränkt,
wobei der Aufbau durch die vielen Bauteile, insbesondere die zur
Fixierung notwendige Feder, relativ aufwendig ist.
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Aus der
DE 35 32 772 A1 ist ein
Winkelgeber mit einem Führungsschenkel
und einem Basisschenkel bekannt, die über eine Steckaufnahmeeinrichtung in
diskreten Winkelschritten in Bezug aufeinander positioniert werden
können.
Hierzu weist der Basisschenkel an einem Ende zwei Stehzapfen auf,
die von einer Flachseite vorragen. Der Führungsschenkel weist ein erstes
Zentrierloch, das im Zusammenwirken mit einem der Stehzapfen eine
Schwenkachse für
den Winkelgeber definiert, sowie einen Kranz mit weiteren Löchern auf,
die auf einem Kreisbogen um das erste Zentrierloch herum in Winkelschritten von
15° verteilt
angeordnet und zur Aufnahme des anderen Stehzapfens vorgesehen sind.
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Der geringe Abstand zwischen dem
Zentrierloch und den Kranzlöchern
lässt auch
hier keine feinen Winkelschritte zu. Herstellungsbedingte Toleranzen
ziehen relativ große
Einstellungenauigkeiten nach sich. Deshalb ist vorgeschlagen, die
Stehbolzen kegelförmig
zu gestalten.
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All den vorbekannten Winkelgebern
oder -einstellvorrichtungen ist ferner gemeinsam, dass sie zwar
als Mess- und Anzeigevorrichtungen
geeignet, für
die Positionierung von Werkstücken
bei der Bearbeitung an einer Werkzeugmaschine aber nicht ausreichend
stabil aufgebaut sind. Dies selbst wenn das Basisteil mit dem Linealteil
zusätzlich
mittels eine Schraubverbindung aneinander festgespannt werden. Außerdem bauen
die Vorrichtungen relativ breit.
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Davon ausgehend ist es Aufgabe der
Erfindung, eine Winkeleinstellvorrichtung zu schaffen, die bei einfachem
Aufbau und einfacher Handhabung ein schnelles und genaues Einstellen
bestimmter Winkel ermöglicht.
Insbesondere sollte die Winkeleinstellvorrichtung dazu geeignet
sein, Werkstücke,
insbesondere auch sehr schmale Werkstücke, an Werkzeugmaschinen zu
positionieren, um sie anschließend
zu bearbeiten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Winkeleinstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung
weist also ein erstes Element, das eine erste Bezugsfläche trägt, sowie
ein zweites Element mit einer zweiten Bezugsfläche auf. Beide Elemente sind zueinander
um eine Schwenkachse verschwenkbar, wobei sich dann unterschiedliche
Einstellwinkel zwischen den beiden Bezugsflächen ergeben. Erfindungsgemäß ist eine
in diskreten Schritten einstellbare Fixiereinrichtung vorgesehen,
um den Einstellwinkel in Stufen vorzugeben und zu fixieren. Im Gegensatz
zu den aus der Technik bekannten Winkelmessern ist hier also keine
stufenlose Winkeleinstellung angestrebt, sondern es werden bestimmte
Einstellwinkel vorgegeben, bei denen die beiden Bezugsflächen in
ihrer Lage zueinander festgesetzt werden können. Durch die schrittweise
Einstellmöglichkeit
wird eine Grundlage geschaffen, um Fehleinstellungen zu verhindern
und eine hohe Einstell- und Wiederholgenauigkeit zu erhalten.
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Die erfindungsgemäße Fixiereinrichtung ist in
Form zueinander passender Stirnverzahnungen ausgebildet, die auf
im Einsatz einander gegenüberliegenden
radialen Umfangsseiten der Elemente ausgebildet sind. Eine erste
Stirnverzahnung ist auf einer in Bezug auf die Schwenkachse radialen
Außenumfangsfläche eines
der Elemente und eine zweite Stirnverzahnung auf einer in Bezug
auf die Schwenkachse radialen Innenumfangsfläche des anderen Elementes vorgesehen.
Durch die Verzahnungen werden die einstellbaren, diskreten Winkelschritte festgelegt.
Außerdem
sind die Verzahnungen in Form und Größe derart zueinander passend
gestaltet, dass die festgelegte Winkelstellung sicher fixiert wird,
insbesondere indem die beiden Elemente formschlüssig aneinander gehalten werden.
Die Einstellung des gewünschten
Winkels kann schnell und einfach durch Lösen der Verzahnungsverbindung,
Verschwenken der Elemente relativ zueinander und erneutes Ineingriffbringen
der Zähne
der Stirn verzahnungen vorgenommen werden und erfordert kein fachmännisches
Können.
Parallaxe und andere optische Ablesefehler spielen keine Rolle.
Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung
erfordert keine Mittel zur Feinjustage, Nebenskalen und auch keine
Feststellschrauben oder dgl. Sie kann also besonders einfach aufgebaut
sein.
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Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung
ist insbesondere dazu eingerichtet, zur manuellen Positionierung
von Werkstücken
an Spannvorrichtungen, Schraubstöcken
und Magnetplatten verwendet zu werden. Für die Bearbeitung der Werkstücke an Fräs-, Schleif-,
Erodiermaschinen und dgl. oder zur Vermessung kann eine lagegenaue
Bearbeitungs- bzw.
Messstellung sichergestellt werden. Die Vorrichtung kann auch als
Anreiß-Hilfsmittel,
als Winkehlehre- oder Schmiege-Ersatz und für sonstige Anwendungen im allgemeinen
Werkstättengebrauch dienen.
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Die beiden Elemente sind vorzugsweise
aus hochfestem, nichtrostendem Stahl gefertigt sowie ganz gehärtet und
entspannt. Die somit stabilen Elemente können zur weiteren Bearbeitung
des Werkstücks
in der Spannvorrichtung verbleiben, ohne dass Gefahr besteht, dass
diese Elemente durch die eingeleiteten Kräfte beschädigt werden. Für Mess- und
andere Zwecke können
auch andere, günstigere Materialien,
bspw. Aluminium, verwendet werden.
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Die Form und Ausmaße der Elemente
können
an das zu positionierende Werkstück
und/oder die Spannvorrichtung angepasst sein. Insbesondere kann
die Breite der Elemente oder Bezugsflächen viel kleiner sein als
deren Länge
und/oder Höhe,
um auch sehr schmale Werkstücke
handhaben zu können.
Die Breite kann sogar kleiner als 5 mm sein. Bevorzugterweise liegt
sie im Bereich zwischen 2 mm und 3,5 mm.
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Die erste und zweite Bezugsfläche sind
vorzugsweise senkrecht zu den zugehörigen Flachseiten der Elemente
und somit auch senkrecht zu der durch die Schwenkachse definierten
Schwenkebene ausgerichtet. Je nach Anwendung kann wenigstens eine
der Bezugsflächen
aber auch gegen die Flachseiten abgeschrägt oder mit einer Haar-Prüfkante ausgebildet
sein.
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Um wahlweise eines von mehreren vorgebbaren
Einstellwinkeln vorzugeben, ist die Fixiereinrichtung in diskreten
Schritten einstellbar. Die Schrittweite muss nicht über den
gesamten Einstellbereich einheitlich sein. Es können auch nur wenige Winkel, bspw.
wahlweise ein 45°-
oder ein 60°-Winkel bzw. andere
in der Praxis gebräuchliche
und häufig
einzustellende Winkel vorgebbar sein.
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Vorzugsweise sind aber die Stufensprünge für die einstellbaren
Winkelstufen über
den gesamten Einstellbereich konstant. Der Stufensprung kann vor allem
1° betragen,
um ganzzahlige Winkel, wie sie in den meisten Fällen gebraucht werden, vorgeben
zu können.
Der Stufensprung kann aber auch einen Bruchteil eines Winkelgrades
betragen. Es ist auch möglich,
einen Stufensprung von bspw. 1° zu
wählen, die
Anfangsstufe jedoch bei einem Winkel von bspw. 0,5° festzulegen,
um Winkel von 0,5°,
1,5°, 2,5° usw: zu
erhalten.
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Die Stirnverzahnungen der Fixiereinrichtung bilden
jeweils ein Eingreifmittel und ein Formschlussmittel, die in Gestalt
und Form zueinander formschlüssig
passend gestaltet sind, um die eingestellte WInkelstellung sicher
zu fixieren. Die kann beispielsweise durch spielfreies Ineinandergreifen
der Verzahnungszähne
ins besondere an ihren Flanken erreicht werden, um eine Klemm- oder
Rastverbindung zu bilden. Durch die Teilung der Verzahnung bzw. Verzahnungen
sind die Winkelstufen für
den Einstellwinkel vorgegeben. Es genügt, wenn eine der Verzahnungen
lediglich einen Zahn und die andere Verzahnung mehrere zugehörige Zahnlücken aufweist. Eine
stabilere Verbindung wird jedoch erhalten, wenn an beiden Elementen
die Verzahnungszähne
periodisch fortgesetzt sind. Außerdem
können
herstellungsbedingte Abweichungen ausgeglichen werden.
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Die Form der Verzahnungszähne ist
beliebig wählbar.
Sie können
bspw. in Seitenansicht dreieckig oder trapezförmig sein. Rundverzahnungen
oder zumindest Abrundungen an den Zahnfüßen und -köpfen werden wegen der geringeren
Riss- und Bruchgefahr
vorgezogen.
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Um die Handhabung zu erleichtern,
ist ein Kopfspiel, also ein Spiel zwischen den Zahnköpfen der
einen Verzahnung und den Zahnfüßen der
anderen Verzahnung vorgesehen, so dass die Zähne im Wesentlichen an den
Zahnflanken im Wesentlichen spielfrei oder -arm aneinander gehalten
werden. Das Kopfspiel liegt vorteilhafterweise im Bereich von 0,005
mm bis 0,05 mm, vorzugsweise beträgt es etwa 0,02 mm. Das Kopfspiel
ermöglicht
es, sowohl herstellungsbedingte Abweichungen als auch Längenänderungen
infolge bei der Bearbeitung des Werkstücks erzeugter Wärme auszugleichen.
Eine Reduzierung des Zahnspiels kann auch dadurch erreicht werden,
dass die seitlichen Flanken der Zähne in Bezug auf die Flachseiten
leicht konisch, bspw. mit einem Konuswinkel von etwa 0,5° bis 2°, zulaufen.
Die Verzahnungen können
mittels Drahterosion mit höchster
Präzision
gefertigt werden.
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Die beiden Elemente sind vorzugsweise
lösbar
miteinander verbunden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung sind die
beiden Elemente allein mittels der Fixiereinrichtung miteinander
zu verbinden. Zusätzliche
Verbindungs- und Haltemittel sind nicht erforderlich. Bspw. ist
bei geeigneter Form und ausreichendem Eingriffs-Winkelbereich der
Verzahnungen von bspw. mehr als 45°, vorzugsweise mehr als 60°, ein genügender Halt
gegeben. Zum Schwenken werden die Zähne der Verzahnungen außer Eingriff
gebracht, die Elemente zueinander verdreht und wieder miteinander
verklemmt oder verastet. In diesem Sinne umfasst der Begriff "Verschwenken" auch die winkelmäßige Ausrichtung
der Elemente relativ zueinander, nachdem die Elemente zuvor voneinander
gelöst wurden.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung sind das erste und zweite Element jedoch zusätzlich über einen
Gelenkmittel miteinander verbunden, das die Schwenkachse definiert,
in Bezug auf die die beiden Elemente relativ zueinander schwenkbar
sind. Aus der Technik sind zahlreiche geeignete Gelenkmittel bekannt.
Besonders vorteilhaft sind Scharniergelenke, bspw. Schraubscharniere
oder gegebenenfalls Nietscharniere, die einfach herzustellen sind.
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Es können zusätzliche Feststellmittel, z.B. Feststellschrauben
mit Flügelmutter
oder dgl., vorgesehen sein, um den eingestellten Winkel an dem Gelenkmittel
oder in dessen Nähe
zusätzlich
zu arretieren. In einer geeigneten Ausführungsform ist das Gelenkmittel
aber selbst dazu eingerichtet, die beiden Elemente in Radialrichtung
in Bezug auf die Schwenkachse formschlüssig, im Wesentlichen spielfrei
zu verbinden und in Axialrichtung einen Reibschluss zu ermöglichen.
Dadurch kann ein versehentliches Lösen der Gelenkverbindung wirksam verhindert
werden.
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Ein derartiges Gelenkmittel kann
vorteilhafterweise dadurch geschaffen sein, dass an einem Ende eines
der beiden Elemente ein wulstartiger, kreisförmiger Fortsatz ausgebildet
ist und an dem anderen Element Klauenglieder vorgesehen sind, die dazu
dienen, nach Montage den Fortsatz an dessen Umfangsseite zu umgreifen.
Vorteilhafterweise sind die Anlageflächen der Klauenglieder an die
Rundung des Fortsatzes angepasst, um eine spielfreie oder zumindest
spielarme Lagerung zu schaffen, und die Klauenglieder selbst sind
gegen den Fortsatz vorgespannt, um eine Art nachgiebiger Klemmung
oder Federklemmung zu ermöglichen.
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Zur Vorspannung können zwar zusätzliche Federmittel
oder Vorspannelemente vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch
die Klauenglieder selbst geringfügig
elastisch flexibel gestaltet und vorgespannt. Die Höhe der Vorspannkraft
ist vorzugsweise derart gewählt,
um bei gelöster
Fixiereinrichtung die beiden Elemente relativ zueinander manuell verschwenken
zu können.
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Ein derart gestaltetes Gelenkmittel
ermöglicht
es auch, eine Winkeleinstellvorrichtung zu schaffen, deren Flachseiten
jeweils vollständig
in einer Ebene liegen. Trotz der geringen Breite ragt kein Teil
der Vorrichtung, insbesondere kein Teil des Gelenkmittels oder eines
Arretierungsmittels über
diese Flachseiten hinweg, was in Bezug auf sehr schmale Werkstücke von
Vorteil ist.
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Vorzugsweise ist wenigstens eines
der beiden Elemente quer zu seinen Flachseiten geringfügig federnd
nachgiebig. Dann kann einfach durch seitliche Auslenkung des Elementes
die Fixiereinrichtung gelöst,
das Element verschwenkt und bei einer anderen Winkelstellung wieder
verklemmt werden. Bei ca. 12 cm langen Stahlelementen ist bis zu
einer Breite von etwa 4 mm ausreichende Flexibilität gegeben.
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Unabhängig von der Breite der Elemente kann
eine Freigabevorrichtung vorgesehen sein, um die Gelenkverbindung
zu lösen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
kann die Freigabevorrichtung dazu dienen, die Klauenglieder auseinander
zu drücken und
den Form- und Reibschluss aufzuheben.
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Je nach Anwendung sind verschiedene
Einstellbereiche möglich,
bspw. zwischen 0° (Grundstellung)
bis 45° oder
sogar darüber.
Soll die Höhe
der Winkeleinstellvorrichtung in Grenzen gehalten werden, kann bspw.
die zur Positionierung des Werkstücks vorgesehene Bezugsfläche in der
Grundstellung in Bezug auf die Bezugsfläche des anderen Elements geneigt
verlaufen, also einen Anfangswinkel aufweisen, während die Fixiereinrichtung
zusätzlich lediglich
einen Differenzwinkel vorgibt. Bei einem Anfangswinkel von 0°, also in
der Grundstellung zueinander parallelen Bezugsflächen, und möglichen Differenzwinkeln zwischen
0° bis 10° ergibt dies
absolute Einstellwinkel zwischen 0° und 10°. Bei einem Anfangswinkel von
10° oder
20° oder
dgl. können
dann Einstellwinkel zwischen 10° und
20°, zwischen
20° und
30° usw.
vorgegeben werden. Es kann also ein Satz von Elementen zur Verfügung gestellt
werden, um unterschiedliche Anfangswinkel, Stufensprünge und/oder
Einstellbereiche zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise kann eines der Elemente unverändert bleiben und als Basiselement
für die
anderen, für
den jeweiligen Einstellbereich oder dgl. spezifischen Elemente dienen,
die schnell gegeneinander ausgetauscht werden können.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten
von Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, der Zeichnung sowie der
zugehörigen
Beschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 einen
Schraubstock zum Einspannen eines Werkstücks mit einer Winkeleinstellvorrichtung gemäß der Erfindung,
in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung,
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2a und 2b die zu der Winkeleinstellvorrichtung
nach 1 gehörenden Elemente
in einem demontierten Zustand, in einer vereinfachten Darstellung
in Draufsicht, in gegenüber 1 vergrößertem Maßstab,
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3a und 3b die Winkeleinstellvorrichtung nach 1 im zusammengebauten Zustand,
bei einem Einstellwinkel von 0° und
von 5° mit
darauf positioniertem Werkstück,
in Seitenansicht,
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4 das
Detail A aus 3b, stark
vergrößert,
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5a und 5b eine andere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung bei
unterschiedlichen Einstellwinkeln, in Seitenansicht,
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6 und 7 weitere Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung
in vereinfachter Seitenansicht,
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8 eine
Anwendung der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung
in Verbindung mit einer Magnetspannplatte, und
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9 eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung,
die frei von Gelenkmitteln ist, in einer vereinfachten Darstellung
in Seitenansicht.
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1 zeigt
in schematisierter Weise die wesentlichen Teile einer Spannvorrichtung 1 für ein Werkstück, bspw.
eines Schraubstocks, in einer perspektivischen Darstellung. In der
Darstellung sind ein stabiler Grundkörper 2 bspw. aus Gussstahl
sowie eine erste und zweite Spann backe 3, 4 zu
erkennen. An der Oberseite des Grundkörpers 2 ist eine Führung vorgesehen,
die hier in Form von längs
des Grundkörpers 2 verlaufenden
Führungsbahnen 5, 6 ausgebildet
ist, die eine im Betrieb waagrechte Auflagefläche 7 für das Werkstück definieren.
Die erste Spannbacke 3 ist hier längs der Führungsbahnen 5, 6 verschiebbar
gelagert, um auf die hier unbewegliche zweite Spannbacke 4 zu
und von dieser weg verschoben zu werden. Mittel zum Verschieben
der Spannbacken 3 bzw. 4 sowie Klemmmechanismen sind
in 1 der Einfachheit
wegen nicht veranschaulicht. Die Spannvorrichtung 1 selbst
ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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Außerdem ist in 1 eine erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 8 veranschaulicht,
die hier im aufrechten Zustand, an die hintere, zweite Spannbacke 4 angelehnt
dargestellt ist. Zu der Winkeleinstellvorrichtung 8 gehört ein erstes
Element 10 sowie ein zweites Element 11, die über ein
Gelenkmittel 12 schwenkbar verbunden sind. Die beiden Elemente 10, 11 sind
vorzugsweise aus gehärtetem Stahl
gefertigt. Sie sind relativ flach, verglichen mit der Länge und
Höhe. In 2a und 2b sind die beiden Elemente 10, 11 gesondert
und vergrößert dargestellt.
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Das erste Element 10 weist
hier eine L-förmige
Gestalt mit einem langen L-Schenkel 13 und einem einstückig damit
ausgebildeten, senkrecht wegragenden kurzen L-Schenkel 14 auf.
In 1 und 2b ist lediglich eine Flachseite 15 des
ersten Element 10 sichtbar. Der lange L-Schenkel 13 ist
in Höhenrichtung
durch eine schmale, längliche
erste Fläche 16, die
eine erste Bezugsfläche
darstellt, sowie eine hierzu parallele weitere Fläche 17 begrenzt.
An dem freien Ende des langen L-Schenkel 13 geht die Fläche 16 in
einen Flächenabschnitt 18 über, der
mit der Fläche 16 einen
spitzen Winkel einschließt
und ausgehend von dieser schräg
in Richtung auf die Fläche 17 verläuft. Der
Flächenabschnitt 18 mündet in
eine Umfangsfläche 20 eines
an dem freien Ende des langen L-Schenkels 13 ausgebildeten
kreissegmentförmigen
Bereichs 23, der über
die Fläche 17 hinausragt. Die
Umfangsfläche 20 erstreckt
sich über
einen Kreisbogen von etwa 270° um
eine in 2b senkrecht
zur Blattebene verlaufende Achse 21 bis zu einer im Querschnitt
V-förmigen
Nut 22, die an dem Ende der Fläche 17 eingearbeitet
ist.
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Der kurze L-Schenkel 14 weist
eine mit der Fläche 16 verbundene,
senkrecht dazu ausgerichtete Fläche 24 sowie
eine gegenüberliegende
radiale Innenseite 25 auf, die mit der Fläche 17 verbunden
ist. Die radiale Innenseite 25 erstreckt sich auf einem
Bogenabschnitt von ungefähr 12 bis
13° eines
um die Achse 21 angeordneten Kreises und geht an ihrem freien
Ende in eine Abschlussfläche 26 über, die
mit der Fläche 24 verbunden
ist. Die radiale Innenseite 25 ist mit einer Stirnverzahnung
in Form von Zähnen 27 versehen,
die in Richtung auf die Achse 21 radial nach innen vorstehen
und sich quer zu der Flachseite 15 erstrecken. Die Zähne 27 sind
auf der radialen Innenseite 25 gleichmäßig voneinander beabstandet und
zwar derart, dass der Mittenabstand benachbarter Zähne 27 einer
Winkeldifferenz in Bezug auf die Achse 21 von einem Winkelgrad
entspricht. Es ist eine Skala 28 vorgesehen, die die Winkelposition
der einzelnen Zähne 27 in
Bezug auf eine durch die Achse 21 verlaufende, zu der Fläche 16 parallele
Ebene veranschaulicht.
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Das zweite Element 11 weist
eine in 1 und 2a sichtbare Flachseite 30 auf.
Die hierzu parallele Flachseite auf der Rückseite ist hier verdeckt. Das
zweite Element 11 ist in Höhenrichtung durch zwei zueinander
parallele, längliche
schmale Flächen 31, 32 begrenzt.
An einem Ende der in 2a oberen
Fläche 31 ist
ein über
diese hinausragender Fortsatz 33 ausgebildet, der eine
senkrecht auf der Fläche 31 stehende
Fläche 34 aufweist,
die als Anschlag dient.
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An dem gleichen Ende des zweiten
Elementes 11, ungefähr
der Anschlagfläche 34 gegenüber, ist
in der Fläche 32 in
Form einer im Wesentlichen kreisförmigen Ausnehmung eine Klaue 35 eingearbeitet,
die zwei Klauenglieder 36, 37 aufweist. Das Klauenglied 36 ist
zwischen einer quer zu der Fläche 31 verlaufenden
Endfläche 38,
einer im Anschluss daran ausgebildeten, unter einem Winkel in Richtung auf
die Fläche 32 zu
rücklaufenden
Begrenzungsfläche 39 und
einem zwischen der Begrenzungsfläche 39 und
der Fläche 32 eingearbeiteten
etwa halbkreisförmigen
konkaven Abschnitt 40 festgelegt, der einen Krümmungsradius
um eine Achse 41 aufweist, der dem Radius des kreissegmentförmigen Bereichs oder
Fortsatzes 23 um die Achse 21 entspricht.
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Das zweite Klauenglied 37 ist
zwischen der Fläche 32 und
einem in die Fläche 32 eingearbeiteten
weiteren konkaven Abschnitt 42 definiert, der sich an den
ersten konkaven Abschnitt 40 anschließt, jedoch einen um wenige
Hundertstel Millimeter kleineren Radius um die Achse 41 aufweist.
Somit ist der zwischen den konkaven Abschnitten 40, 42 festgelegte
Bereich etwas kleiner, als der entsprechende Bereich des runden
Fortsatzes 23.
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Die beiden Klauenglieder 36, 37 sind
durch einen Schlitz 43 voneinander getrennt, der zwischen dem
ersten und zweiten konkaven Abschnitt 40 und 42 derart
angeordnet ist, dass das Klauenglied 37 eine nur geringe
Höhe aufweist
und somit leicht flexibel ist. In dem Schlitz 43 ist eine
ovale Bohrung 44 vorgesehen, deren Längserstreckung im Wesentlichen
mit der Erstreckungsrichtung des Schlitzes übereinstimmt.
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Eine der Endfläche 38 gegenüberliegende, die
Flächen
31 und 32 verbindende
radiale Außenseite 45 ist
auf einem Kreissektor von ungefähr
12 bis 13° um
die Achse 41 mit einem Durchmesser festgelegt, der geringfügig kleiner
ist als der Innendurchmesser der radialen Innenseite 25 des
ersten Elements 10 um die Achse 21. Die radiale
Außenseite 45 ist
hier mit zu den Verzahnungszähnen 27 passenden
Zähnen 46 versehen.
Wie in 4 vergrößert dargestellt,
sind die Füße und Köpfe der
im Betrieb ineinander greifenden Verzahnungen 27, 46 zur Erhöhung der
Riss- und Bruchfestigkeit abgerundet. Zwischen den Köpfen der
Zähne 46 und
den Füßen der
Verzahnung 27 und umgekehrt ist jeweils ein Kopfspiel 47 von
ca. 0,02 mm vorgesehen, um die Handhabung zu erleichtern. Somit
werden die beide Elemente 10 und 11 im Wesentlichen
an den zueinander passenden Flanken der Zähne 27 und 46 miteinander
verklemmt bzw. fixiert.
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Die Funktionsweise der insoweit beschriebenen
Winkeleinstellvorrichtung gemäß der Erfindung ist
wie folgt:
Es wird angenommen, dass die beiden Elemente 10 und 11,
wie in 2 dargestellt,
voneinander gelöst sind.
Um sie miteinander zu verbinden, wird ein hier nicht näher veranschaulichter
Montageschlüssel,
im einfachsten Fall ein Schraubendreher, in die ovale Bohrung 44 eingeführt. Durch
Drehen des Montageschlüssels
wird die Bohrung 44 quer zu dem Schlitz 43 und
somit auch der Schlitz 43 selbst aufgeweitet. Dadurch wird
gleichzeitig das flexibel nachgiebige zweite Klauenglied 37 in
Richtung von dem ersten Klauenglied 36 elastisch weg gebogen,
bis die zwischen den beiden Klauengliedern 36, 37 festgelegte Öffnung ausreichend
groß ist,
um über
den runden Fortsatz 23 in Axialrichtung geschoben zu werden, um
die Gelenkverbindung 12 zu schaffen.
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Nach Entfernen des Montageschlüssels liegt der
Abschnitt 40 der Klaue 36 flächig an der Außenumfangsfläche
20 des
runden Fortsatzes 23 an, und der konkave Abschnitt 42 der
Klaue 37 ist gegen die Umfangsfläche 20 elastisch vorgespannt.
Die Achsen 21 und 41 fallen zusammen. Somit wird
in Radialrichtung in Bezug auf die Achse 21, 41 ein
Formschluss erzielt und in Umfangsrichtung sowie in Axialrichtung
ein Reibschluss ermöglicht,
der ein versehentliches Lösen
der gebildeten Gelenkverbindung 12 verhindert.
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In 3a ist
die Winkeleinstellvorrichtung im montierten Zustand gezeigt, wobei
die erste Bezugsfläche 16 des
ersten Elements 10 und die zweite Bezugsfläche 31 des
zweiten Elements 11 zueinander parallel verlaufen. Anhand
der Fläche 32 und
der Skala 28 lässt
sich der eingestellte Winkel, hier 0° (Grundstellung), ablesen. Die
Zähne 27 und 46 greifen
ineinander ein. Die Fixiereinrichtung 48 ist also arretiert.
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Zum Einstellen eines gewünschten
Winkels wird die Fixiereinrichtung 48 gelöst, indem
die beiden dünnen
Stahlelemente 10, 11 mit geringem Kraftaufwand
in einer Richtung quer zu den Flachseiten 15, 30 gegeneinander
ausgelenkt werden, bis die Verzahnungen 27, 46 außer Eingriff
gelangen und die beiden Elemente 10 und 11 in
unterschiedlichen Ebenen liegen. Die Elemente 10, 11 lassen
sich dann gegen die Reibschlusskraft der Klauenglieder 36, 37 auf die
Umfangsfläche 20 um
die Schwenkachse 21, 41 gegeneinander verschwenken,
um den Winkel zwischen den Bezugsflächen 16 und 31 zu
vergrößern. Der
Einstellwinkel kann hier schrittweise in Stufen, die sich jeweils
um 1° unterscheiden,
festgelegt werden. Hierzu werden die Verzahnungen 27, 46 bei
der gewünschten
Winkelbeziehung durch leichtes Ineinanderdrücken wieder miteinander in
Eingriff gebracht. In 3b ist
ein Zustand gezeigt, bei dem ein Einstellwinkel von 5° entsprechend
eingestellt worden ist. Der erste Zahn 46 im Anschluss an die Fläche 32 ist
in der sechsten Zahnlücke
des zweiten Elements 10, gemessen ausgehend von der Fläche 17, verklemmt.
Durch derartiges Auseinanderdrücken, Verschwenken
und Wiedereindrücken
der beiden Elemente lassen sich beliebige der diskreten Einstellwinkel
präzise,
schnell und leicht vorgeben.
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Wenn die Dicke der Elemente 10, 11 zu
groß ist
bzw. die Elemente 10, 11 nicht elastisch biegbar genug
sind, wird die durch die Bohrung 44 in Verbindung mit dem
Montageschlüssel
gegebene Freigabeeinrichtung dazu verwendet, um die Klauenglieder auseinander
zu drücken
und die Gelenkverbindung 12 zu lösen.
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Mit dem präzise vorgegebenen Einstellwinkel
kann die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung 8 in
einer Spannvorrichtung für
eine Werkzeugmaschine, bspw. in dem Schraubstock 1 gemäß 1 platziert werden. Hier
wird die Bezugsfläche 16,
die als Basis dient, auf die Auflagefläche 7, die eine Referenzfläche darstellt,
gestellt, so dass die weitere Bezugsfläche 31 in 1 nach oben weist, und als
Positionierfläche
für das
Werkstück
dient. Das Werkstück
wird mit seiner Unterseite 50 auf die Positionierfläche 31 gelegt
(vgl. 3b), wobei dessen
eine Seite gegen die Anschlagfläche 34 des
Fortsatzes 33 angelehnt werden kann. Dann wird das Werkstücks mittels
der Spannbacken 3, 4 verklemmt, um anschließend die
Oberseite 51 des Werkstücks
durch Schleifen, Fräsen
oder dgl. zu bearbeiten. Wenn die Bearbeitungsebene der Werkzeugmaschine
parallel zur Auflagefläche 7 des
Schraubstocks verläuft,
werden in der Oberseite 51 des Werkstücks 52 automatisch
ebene Bereiche geschaffen, die zu der Unterseite 50 des
Werkstücks
um den eingestellten Einstellwinkel geneigt verlaufen. Bei der Bearbeitung des
Werkstücks 52 kann
die Winkeleinstellvorrichtung 8 in dem Schraubstock 1 verbleiben,
da sie stabil genug ausgebildet ist, um auch die Bearbeitungskräfte auf nehmen
zu können.
Das Werkstück 52 ist folglich
auch von der Unterseite her bei der Bearbeitung gestützt.
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Die hier veranschaulichte erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 8 ist
vorteilhafterweise sehr schmal ausgebildet, ungefähr gleich
oder schmäler als
3,5 mm. Die Elemente 10, 11 liegen quasi in einer Ebene,
d.h. genauer die Flachseiten 30 und 15 liegen in
einer Ebene, und die in 1 verdeckten
Rückseiten
der beiden Elemente 10, 11 liegen auch in einer Ebene.
Das Gelenkmittel 12 beeinträchtigt diese Ebenheit nicht,
ragt also nicht über
die Flachseiten hinaus. Das Gelenkmittel 12 verhindert
wirksam ein versehentliches Lösen
der Verbindung, ohne dass zusätzliche
Verriegelungs- oder Klemmungsmechnismen erforderlich sind. Vorteilhafterweise
sind hier sowohl das Gelenkmittel 12 als auch die Fixiereinrichtung 48 durch
an den Elementen 10, 11 angeformte Bereiche gebildet
sind. Der Aufbau ist einfach, und die Herstellungskosten sind gering.
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Die einstellbaren diskreten Winkelstufen
sind von der Höhe
des Anfangswinkels, also des Einstellwinkels bei der Grundstellung,
und der Schrittweite der Fixiereinrichtung 48, hier der
Teilung der Verzahnungen 27, 46 abhängig. Bei
der Ausführungsform nach 1 bis 3 sind durch die gewählte Konfiguration Einstellwinkel
zwischen 0° und
11 bzw. 12° in Schritten
von 1° vorgebbar.
Die der Fläche 18 gegenüberliegende
Begrenzungsfläche 39 begrenzt
den Winkeleinstellbereich, um Einstellungen außerhalb des vorgesehenen Winkelbereichs,
hier bspw. über 10°, zu verhindern.
In 5a und 5b ist eine Ausführungsform
mit einem Einstellbereich zwischen 10 und 20° und 1°-Stufensprüngen veranschaulicht. Soweit Übereinstimmungen
mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung in Bau und/oder Funktion
bestehen, wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die
vorstehende Beschreibung verwiesen. Dies gilt auch für die nachfolgenden
Ausführungsformen gemäß 6-9.
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Im Unterschied zu der Winkeleinstellvorrichtung
nach 1 bis 3 ist bei der in 5a und 5b gezeigten Ausführungsform die als Positionierfläche für das Werkstück dienende
Bezugsfläche 31 hier
nicht parallel zu der Fläche 32 und
somit in der in 5b gezeigten
Grundstellung nicht parallel zu der Bezugsfläche 16 des ersten
Elements 11 ausgebildet, sondern sie verläuft unter
einem Anfangs- oder
Neigungswinkel von 10° in
Bezug auf diese. Die Anschlagfläche 34 des
Fortsatzes 33 steht senkrecht auf der Bezugsfläche 31.
Bei der in 5a gezeigten Stellung
ist in der oben beschriebenen Weise ein Differenzwinkel von 5° eingestellt,
was einen durch die Summe aus Anfangs- und Differenzwinkel gebildeten gesamten
Einstellwinkel von 15° ergibt.
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In 6 ist
eine Ausführungsform
veranschaulicht, die einen Einstellbereich von 20 bis 30° aufweist.
Die Positionierfläche 31 ist
hier um 20° geneigt
zu ihrer Bezugsfläche 32 bzw.
zu der weiteren Bezugsfläche 16 in
der Grundstellung gemäß 6. Um die Bauhöhe gering
zu halten verläuft
die Fläche 31 hier
nur etwa bis zur Mitte der Längserstreckung des
Elementes 11 schräg
geneigt und geht dort in eine Fläche 31' über, die
parallel zu der Fläche 32 angeordnet
ist.
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Es können weitere zweite Elemente 11 zur Verfügung gestellt
werden, die bspw. mit einem Anfangswinkel von 30°, 40°, 50° oder anderen versehen sind.
Somit erhält
man einen Satz von zweiten Elementen, die gegeneinander ausgetauscht
werden können,
um unterschiedliche Einstellbereiche abdecken zu können. Vorteilhafterweise
ist das hier als Basiselement dienende erste Element 10 stets
gleich ausgebildet. Es können
weitere Sätze
von Elementen 10, 11 für unter schiedliche Winkelstufen,
bspw. Vielfache eines Bruchteils eines Winkelgrades bereitgestellt
werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist im Unterschied zu
den vorangehenden Ausführungsbeispielen
der die Verzahnung 26 aufweisende L-Schenkel 14 samt
der radialen Innenseite 25 und der darin vorgesehen Verzahnung 27 derart
verlängert,
dass Differenzwinkel zwischen 0° und
hier 45°, aber
ansonsten auch darüber,
möglich
sind. Die Umfangsseite 20 des runden Fortsatzes 23 weist
eine geeignete Bogenlänge
auf, d.h. die Fläche 18 und
die Begrenzungsfläche 39 lassen
entsprechend große Winkeleinstellungen
zu. Das zweite Element ist hier wie in 1 bis 3,
also mit einem Anfangswinkel von 0° ausgebildet. Selbstverständlich kann
auch hier der Anfangswinkel größer als
0° sein.
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Im allgemeinen reicht die Adhäsionskraft aus,
um die an der Spannbacke 4 anliegende Vorrichtung 8 in
Anlage zu halten (vgl. 1).
Es könnten
aber auch für
die jeweilige Spannvorrichtung geeignete Abstützfüße, nasenförmige Vorsprünge oder dgl.
vorgesehen sein, um ein Verkippen der Winkeleinstellvorrichtung
im Gebrauch zu verhindern. Sollen dickere Werkstücke bearbeitet werden, können zwei
derartige Winkeleinstellvorrichtungen im Abstand zueinander angeordnet
werden, wobei es möglich
ist, dazwischen Distanzbolzen oder Ähnliches vorzusehen. An der
Bezugsfläche 16 könnte auch eine
Anschlagleiste vorgesehen sein.
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In 8 ist
die Anwendung der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung 8 zur
Aufspannung eines Werkstücks
an einer Magnetspannplatte 54 gezeigt, wenn auch das Werkstück aus einem
magnetischen Material besteht. Die Magnetspannplatte 54 weist
in bekannter Weise einen Dauermagneten auf, wobei die Magnetkraft
zur Abnahmeerleichterung auch ein- und ausschaltbar sein kann. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 8 liegt
mit der zu den Flachseiten 15, 30 parallelen Rückseite
auf der lamellenartigen Spannfläche 55 der
Magnetspannplatte 54 auf, wobei sich die Bezugsfläche 16 gegen
eine an der Längsseite
der Magnetspannplatte 54 vorgesehene Anschlagleiste 56 abstützt. Das
Werkstück 52 ist
zwischen der Anschlagfläche 34 und
der Bezugsfläche 31 in
der für
die Bearbeitung bzw. Vermessung geeigneten Stellung lagerichtig
positioniert.
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In 9 ist
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung 8 veranschaulicht,
die im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungen ohne ein Gelenkmittel 12 auskommt.
Das erste Element 10 ist in Form eines Sockels ausgebildet,
der die Bezugsfläche 16 als
Bezugsfläche
trägt.
Die in Bezug auf die Achse 21, 41 radiale Innenseite
ist hier nicht auf einem senkrecht vorragenden Schenkel, sondern
in der zu der Bezugsfläche 16 parallelen
Seite 17 eingearbeitet, und zwar derart, dass sich ein
Winkelbereich von 120° oder
sogar darüber
ergibt. Die in der Fläche 25 eingearbeiteten
Zähne 27 haben
vorliegend eine Winkelteilung von 2°. Das zweite Element 11 ist
hier durch eine kreissegmentartige Scheibe gebildet, deren in Bezug
auf die Achse 21, 41 radiale Außenfläche eine
zu der Verzahnung 27 passende Verzahnung 46 trägt. Die
Sehne des Kreissegments bildet die Bezugsfläche 31. Die beiden
Elemente 10, 11 werden allein mittels der durch
die Verzahnungen 27, 46 gebildeten Fixiereinrichtung 48 aneinander
gehalten.
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Zum Einstellen eines Winkels, werden
die beiden Elemente 10, 11 in Axialrichtung gegeneinander
verschoben oder ausgelenkt, bis die Zähne 27, 46 außer Eingriff
kommen. Danach werden die voneinander gelösten Elemente zueinander verdreht
und in der gewünschten
Winkelstellung wieder miteinander in Eingriff gebracht. In diesem
Sinne bezeichnet das Wort "Verschwenken" auch ein Verdrehen
der beiden Elemente 10, 11 relativ zueinander,
nachdem sie zuvor voneinander getrennt worden sind.
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Obwohl hier besonders bevorzugte
Ausführungsformen
der Winkeleinstellvorrichtung 8 veranschaulicht und beschrieben
sind, sind im Rahmen der Erfindung selbstverständlich zahlreiche Modifikationen
möglich.
Bspw. kann eines der Elemente 10, 11 mit einer
Verzahnung versehen sein, während
das andere Element lediglich einen einzelnen Zahn enthält. Es kann
eine Einrastvorrichtung vorgesehen sein, derart, dass ein Widerstand
beim Fixieren der Fixiereinrichtung 48 oder bei deren Lösen überwunden
werden muss. Die beiden Elemente 10 und 11 müssen nicht
notwendigerweise in einer Ebene liegen. Als Gelenkmittel können beliebige
aus der Technik bekannte Gelenke und Scharniere verwendet werden.
Die Verwendung der hier gezeigten Ausführungsformen wird jedoch wegen
der günstigen, schlanken
Gestalt, der einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung und der
Möglichkeit,
beliebige Einstellwinkel mit feinster Präzision und Wiederholgenauigkeit
wieder einstellen zu können,
bevorzugt.
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Eine Winkeleinstellvorrichtung 8 weist
ein erstes Element 10, das eine erste Bezugsfläche 16 trägt, ein
zweites Element 11, an dem eine zweite Bezugsfläche 31 ausgebildet
ist und das bezüglich
einer Schwenkachse 21, 41 gegenüber dem
ersten Element 10 verschwenkbar ist, und eine Fixiereinrichtung 48 auf.
Die Fixiereinrichtung 8 ist in diskreten Schritten einstellbar,
um diskrete Einstellwinkel zwischen den Bezugsflächen 16 und 31 in
Stufen vorzugeben und um die Elemente 10, 11 bei
dem gewählten
Einstellwinkel zu fixieren.