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Die
Erfindung betrifft eine Stiftspitzmaschine nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine derartige Stiftspitzmaschine ist beispielsweise
aus der
DE 702 445 A bekannt.
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Eine
Stiftspitzmaschine wird zum Anspitzen von Bleistiften oder Buntstiften
ebenso verwendet wie für
Kajalstifte, Minen oder ähnliche
stiftförmige Gegenstände. Hierbei
wird der Stift drehfest in einem Spannfutter gehalten und axial
einem im Bereich der Stiftspitze umlaufenden Fräser zugeführt. Zum Einspannen des Stiftes
weist das Spannfutter typischerweise drei oder sechs Backen auf.
Diese Backen sollen den Stift zentrisch spannen und zugleich sicherstellen,
dass die Oberfläche
des Stiftes nicht beschädigt
wird. Bei der aus der
DE
702 445 A bekannten Stiftspitzmaschine soll dies durch
eine aufwändig konstruierte
Spannvorrichtung mit drei glatten und drei gezahnten Backen gewährleistet
sein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stiftspitzmaschine anzugeben,
deren Spannfutter bei einfacher Konstruktion ein besonders schonendes
Spannen des Stiftes ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Stiftspitzmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese
Stiftspitzmaschine weist ein in einem Spannfuttergehäuse gelagertes
Spannfutter auf, dessen Backen ein relativ hartes Hebelelement und
ein im Vergleich dazu weiches Fixierelement aufweisen, welches zur
Kontaktierung der Oberfläche des
Stiftes vorgesehen ist. Der Stift wird damit koaxial zur Spannfutterachse
gespannt. Das Lösen
der Backen des Spannfutters vom Stift ist in an sich bekannter Weise
durch eine Schwenkbewegung gegen Federdruck möglich.
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Die
ein härteres
und ein weicheres Teil, nämlich
das Hebelelement und das mit diesem verbundene Fixierelement aufweisenden
Backen des Spannfutters ermöglichen
zum einen ein stabiles, präzise zentriertes
Einspannen des Stiftes im Spannfutter und stellen zum anderen eine
besondere Schonung der Oberfläche
des Stiftes sicher. Hierbei sind sowohl Ausführungsformen mit drei Backen
als auch Ausführungsformen
mit sechs Backen realisierbar. In jedem Fall sind die Backen in
fertigungstechnisch besonders vorteilhafter Weise bevorzugt als
Zweikomponenten-Kunststoffteile ausgebildet.
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Die
Backen sind entweder mit jeweils einem Ende starr an einem gemeinsamen,
die Spannfutterachse mit Abstand etwa ringartig umgebenden und um
die Spannfutterachse schwenkbaren Halterahmen befestigt, wie prinzipiell
beispielsweise aus der
DE
197 56 399 C1 bekannt, oder einzeln schwenkbeweglich gelagert.
In letztgenanntem Fall sind die Backen bevorzugt derart ausgebildet,
dass sowohl eine Lageröffnung
zur schwenkbaren Lagerung der Backe im Spannfuttergehäuse als
auch ein Mitnahmebolzen, welcher zur Zuammenwirkung mit einer schwenkbaren
Spannscheibe vorgesehen ist, durch das Hebelelement gebildet sind.
Hierbei dienen die Lagerbolzen des Spannfuttergehäuses, welche
jeweils die Lageröffnung
des Backen durchdringen, vorzugsweise zugleich der schwenkbeweglichen
Lagerung der Spannscheibe in Lagerschlitzen oder -nuten.
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Als
Werkstoff für
die Fixierelemente wird vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer
(TPE) verwendet. Dagegen ist das Hebelelement bevorzugt aus einem
relativ harten Kunststoff, beispielsweise Acrylbutadienstyrol (ABS),
Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) gefertigt. Die genannte
Werkstoffpaarung ist besonders für
das Zweikomponenten-Spritzgussverfahren geeignet. Die Shore A-Härte des
auch als Klemmelement bezeichneten Fixierelementes beträgt vorzugsweise
50 bis 70, insbesondere ca. 60. Das Spannfutter ist in bevorzugter
Ausgestaltung derart konstruiert, dass sich die Backen durch das
beim Spitzen auf den Stift wirkende Drehmoment selbst festziehen.
Diese Selbstspannung der Backen wirkt vorteilhaft zusammen mit einer
die Backen und/oder die Spannscheibe vorspannenden Federspannung.
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Das
Spannfutter ist vorzugsweise zum Einspannen von Stiften verschiedener
Durchmesser geeignet. In jedem Fall sollte der Stift ausschließlich am Fixierelement,
nicht jedoch am Hebelelement der einzelnen Backen anliegen. Dies
ist dadurch erreicht, dass die Länge
des an das Hebelelement anschließenden Fixierelementes mehr
als ein Viertel, vorzugsweise mehr als die Hälfte der Gesamtbreite der Backe
beträgt.
Dagegen beträgt
die Dicke des Fixierelementes, gegeben durch dessen radiale Ausdehnung
bei Aufliegen auf dem Stift, bevorzugt weniger als 40%, insbesondere
weniger als 20% der Länge des
Fixierelementes. In Relation zur Gesamtbreite der Backe beträgt die Dicke
des Fixierelementes vorzugsweise nicht mehr als 25%, insbesondere
nicht mehr als 15%. Damit ist die Stabilität der gesamten Backe durch
das relativ weiche Fixierelement praktisch nicht beeinträchtigt.
Die zuverlässige
Klemmfixierung des Stiftes an den Fixierelementen der Backen wird
bevorzugt dadurch unterstützt,
dass die am Stift anliegenden Kontaktierungsoberflächen der
Fixierelemente gewellt sind. Eine ausgeprägte Zahnung der Backen, welche
leicht dazu führen
könnte, dass
der Stift nicht zentrisch eingespannt wird, ist in dieser Ausgestaltung
dagegen nicht vorgesehen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 in
perspektivischer Ansicht eine Spannvorrichtung einer Stiftspitzmaschine,
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2a, 2b in
Draufsicht bzw. perspektivischer Ansicht eine Backe der Spannvorrichtung nach 1,
und
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3a bis 3d in
verschiedenen Prinzipdarstellungen die Funktion der Spannvorrichtung nach 1.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die 1 zeigt
eine Spannvorrichtung 1 einer nicht weiter dargestellten
Stiftspitzmaschine für Bleistifte,
Buntstifte oder Gegenstände
vergleichbarer Geometrie. Ein in der Spannvorrichtung 1 einzuspannender,
nicht gezeigter Stift wird axial einem Fräswerk der Stiftspitzmaschine
zugestellt. Die Spannvorrichtung 1 weist ein mehrteiliges,
in 1 nur teilweise dargestelltes Spannfuttergehäuse 2 auf, in
welchem eine Spannscheibe 3 schwenkbar gelagert ist. Die
Spannscheibe 3, welche einen aus dem Spannfuttergehäuse 2 herausragenden
Griff 4 aufweist, ist dabei mittels dreier Führungsschlitze 5,
in welche jeweils ein Lagerbolzen 6 eingreift, der einteilig
mit dem dargestellten Teil des Spannfuttergehäuse 2 ausgebildet
ist, geführt.
Eine das Spannfuttergehäuse 2 vervollständigende
Gehäusekappe,
in welche die Lagerbolzen 6 eingreifen, ist nicht dargestellt. Auf
jedem Lagerbolzen 6 ist eine Spannbacke 7, im Folgenden
kurz als Backe bezeichnet, gelagert, die der Klemmfixierung des
Stiftes dient.
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Die
Form und der Aufbau der Backen 7 wird nachfolgend anhand
der 2a und 2b näher erläutert. Jede
Backe 7 setzt sich zusammen aus einem auch als Grundkörper bezeichneten
Hebelelement 8 und einem Fixierelement 9. Die
gesamte Backe 7 ist einstückig als Zweikomponenten-Kunststoffteil
im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei das Hebelelement 8 aus
einem relativ harten Kunststoff, nämlich Acrylbutadienstyrol (ABS),
und das mit diesem dauerhaft verbundene Fixierelement 9 aus
einem relativ weichen thermoplastischen Elastomer (TPE) gebildet
ist. Im Bereich des Hebelelementes 8 befinden sich sowohl
eine Lageröffnung 10 als
auch ein Mitnahmebolzen 11, wobei bei zusammengesetzter
Spannvorrichtung 1 (siehe 1) der Lagerbolzen 6 die
Lageröffnung 10 durchdringt,
während
der Mitnahmebolzen 11 in eine randseitige Aussparung 12 der
Spannscheibe 3 eingreift. Die Lagerbolzen 6 dienen
damit mehreren Funktionen, nämlich
der Stabilisierung des Spannfuttergehäuses 2, der schwenkbeweglichen
Lagerung der Hebelelemente 8 sowie der Führung der
Spannscheibe 3. Die Hebelelemente 8 sind dabei
derart geformt und mittels der Lagerbolzen 6 gelagert,
dass sich die einzelnen Backen 7 beim Spitzen des Stiftes
durch das auf diesen ausgeübte
Drehmoment verkeilen, d.h. einen Selbstspanneffekt erzeugen. Die
auf den Stift wirkenden Einspannkräfte werden unterstützt durch
die Wirkung einer nicht dargestellten Feder im Spannfuttergehäuse 2.
Die Feder greift hierbei in eine Aussparung 13 einer der
Backen 7 ein.
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Die
Backe 7 ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet, dessen geometrische
Hebelachse in der Lageröffnung 10 mit
H bezeichnet ist. Ein erster Hebelarm H1 erstreckt sich von der
Hebelachse H zum Mitnahmebolzen 11. Ein zweiter Hebelarm
H2 erstreckt sich von der Hebelachse H zu einer Kontaktierungsoberfläche 14 des
Fixierelementes 9, welche zur Kontaktierung der Oberfläche des
Stiftes vorgesehen ist. Der zweite Hebelarm H2, gemessen von einem Anlagepunkt
P in der Mitte der Kontaktierungsoberfläche 14 bis zur Hebelachse
H, ist kürzer
als der erste Hebelarm H1. Damit sind besonders günstige Hebelverhältnisse
gegeben, welche ein stabiles Einspannen des Stiftes in der Spannvorrichtung 1 auch bei
einem relativ geringen durch Federkraft erzeugten, auf die Spannscheibe 3 wirkenden
Drehmoment gewährleisten.
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Die
mechanische Stabilität
der Backe 7 ist im Wesentlichen durch das den größten Teil
deren Volumen einnehmende Hebelelement 8 gegeben. Die Gesamtbreite
B des Hebelelementes 8 entspricht etwa dem Doppelten des
ersten Hebelarms H1, wobei zur Erzielung günstiger Hebelverhältnisse
sowohl bei Betätigung
der Backen 7 mittels der Spannscheibe 3 als auch
beim Festziehen der Backen 7 mittels des oben genannten
Selbstspanneffekts eine abgeknickte Hebelform gegeben ist. Die Kontaktierungsoberfläche 14 erstreckt
sich hierbei zumindest in einem Teilbereich etwa senkrecht zum Hebelarm
H1 und weist insgesamt eine zur Hebelachse H hin gekrümmte Form
auf. Die Abmessungen des Fixierelementes 9 in der Draufsicht
auf die Backe 7 nach 2a sind
angegeben als Länge
L und Dicke D, wobei sich diese etwa radial zum einzuspannenden Stift
erstreckt. Die Oberfläche
des Fixierelementes 9, d.h. die Kontaktierungsoberfläche 14,
weist eine leicht gewellte Form auf. Alternativ sind auch Ausführungsformen
mit glatter Kontaktierungsoberfläche 14 realisiserbar.
In jedem Fall ist durch das im Vergleich zum Hebelelement 8 relativ
weiche, eine Shore A-Härte
von ca. 60 aufweisende Fixierelement 9 sichergestellt,
dass die Oberfläche
des Stiftes trotz fester Einspannung im Spannfuttergehäuse 2 nicht
beschädigt
wird.
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Die
Funktionsweise der Spannvorrichtung 1 ist anhand der 3a bis 3d näher ersichtlich. Hierbei
zeigen die 3a und 3b die
Spannvorrichtung 1 in geschlossenem, d.h. den Stift fixierenden
Zustand und die 3c und 3d die
Spannvorrichtung 1 in geöffnetem Zustand. Die Spannscheibe 3 ist
ausschließlich
in den 3a und 3c dargestellt,
welche sich ansonsten nicht von den 3b bzw. 3d unterscheiden.
Die Spannfutterachse, welche der Achse des Stiftes entspricht, ist
mit A bezeichnet. Wie insbesondere aus den 3a und 3b hervorgeht,
sind die Backen 7 derart gestaltet, dass ein anzuspitzender
Stift ausschließlich
mit den relativ weichen Fixierelementen 9 in Kontakt kommt.
Die Spannvorrichtung 1 ist insgesamt sehr einfach, kompakt
und montagefreundlich aufgebaut.
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- 1
- Spannvorrichtung
- 2
- Spannfuttergehäuse
- 3
- Spannscheibe
- 4
- Griff
- 5
- Führungsschlitz
- 6
- Lagerbolzen
- 7
- Spannbacke
- 8
- Hebelelement
- 9
- Fixierelement
- 10
- Lageröffnung
- 11
- Mitnahmebolzen
- 12
- Aussparung
- 13
- Aussparung
- 14
- Kontaktierungsoberfläche
- A
- Achse
- B
- Gesamtbreite
- D
- Dicke
- H
- Hebelachse
- H1
- Hebelarm
- H2
- Hebelarm
- L
- Länge
- P
- Anlagepunkt