DE19622980C2 - Spannstock - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannstock.

Spannstöcke sind allgemein bekannt und in der Praxis in den meisten Werkstätten vorhanden, um insbesondere manuell zu bearbeitende Werkstücke festspannen zu können. Dabei ist in der Regel ein Spannschieber an einer im Grundkörper des Spannstocks gelagerten Gewindespindel derart angeordnet, daß der Spannschieber bei einer Drehung der Gewindespindel mit­ tels einer Handkurbel in Richtung der feststehenden Spann­ backe oder von dieser weg verfahren und so ein zwischen Spannschieber und Spannbacke positioniertes Werkstück zwi­ schen den Spannflächen der Backenelemente festgeklemmt bzw. ein eingespanntes Werkstück gelöst wird.

Bei den bekannten Spannstöcken kann ein eingespanntes Werk­ stück jeweils an den aus dem Spannstock nach oben bzw. seit­ lich herausstehenden Flächen bearbeitet werden. Zur Bearbei­ tung der anderen Seiten ist es jeweils erforderlich, das Werkstück aus der Einspannung zu lösen, neu zu positionieren und wieder zu spannen. Dies wird häufig als aufwendig empfun­ den, und zwar insbesondere, wenn das Werkstück beispielswei­ se zur Bearbeitung mit einer Ständerbohrmaschine eine defi­ nierte Lage einnehmen muß, da die Positionierung des Werk­ stücks dann nur unter Verwendung von speziellen Distanzschei­ ben, die zwischen Werkstück und einer Auflagefläche des Grundkörpers positioniert werden, möglich ist. Diese Art der Positionierung ist häufig nicht ausreichend genau und außer­ dem sehr zeitaufwendig.

Aus der US 2 881 667 ist ein Spannstock mit verdrehbaren Backenelementen bekannt. Die Backenelemente sind hierbei mit einem Absatz versehen, an welchem sich ein eingelegtes Werk­ stück abstützen kann. Zur Verdrehung werden die Spannbacken zusammengefahren, aber noch nicht festgespannt. Die feste Einspannung erfolgt erst, wenn das Werkstück in die gewünsch­ te Drehstellung gebracht wurde. Um das Werkstück in einer neuen Drehstellung zu positionieren, müssen dann die Spann­ backen wieder soweit gelöst werden, daß eine Verdrehung mög­ lich ist.

Aus der DE 42 37 422 A1 ist eine Werkstückhaltevorrichtung für Werkstücke bekannt, die auf winkelschaltbaren Werkzeug­ maschinen bearbeitet werden. Auch hier sind verdrehbare Backenelemente vorhanden, die allerdings auch in eingespann­ tem Zustand verdreht werden können. Die Verdrehung der Klemm­ backen erfolgt bei dieser Vorrichtung, ebenso wie die Ein­ spannung eines Werkstückes, durch motorischen Antrieb, der zugleich die Arretierung der Klemmbacken in der eingestell­ ten Position gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, einen Spannstock zu schaffen, der auf einfache und sichere Weise eine mehrsei­ tige Bearbeitung eines Werkstückes bei geringem Positionier- und Spannaufwand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spannstock gemäß Anspruch 1 gelöst.

Durch diese Ausbildung ist die Möglichkeit geschaffen wor­ den, ein Werkstück im eingespannten Zustand zu drehen und in gewünschten Drehlagen in einfacher und sicherer Weise zu arretieren, so daß das Werkstück rundum bearbeitet werden kann, ohne es aus der Einspannung zu lösen.

Insbesondere ist auch die Möglichkeit gegeben, definierte Winkel lagen des Werkstückes einzustellen, beispielsweise wenn in einem Werkstück gegenüber der Vertikalen geneigte Schrägbohrungen hergestellt werden sollen. Hierzu braucht das Werkstück nur einmal in eine definierten Ausgangslage po­ sitioniert zu werden, aus der es dann durch Drehung des Werk­ stückes in die für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang erfor­ derliche Lage gebracht werden kann. Der erforderliche Posi­ tionieraufwand ist somit im Vergleich zu herkömmlichen Spann­ stöcken sehr gering.

Gemäß einer Ausführungsform ist das an der Spannbacke ange­ ordnete Backenelement an einem axialen Ende eines Zapfens ausgebildet, der in der Spannbacke durch insbesondere wenig­ stens ein Spannkräfte aufnehmendes Axiallager drehbar gela­ gert ist und das Backenelement von dem Spannschieber um vor­ zugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm beabstandet hält, wobei das am Spannschieber vorgesehene Backenelement in gleicher Weise gelagert sein kann. Hierdurch wird auf einfache Weise die Drehbarkeit der Backenelemente unter Wirkung einer Axiallast ermöglicht.

Zur Arretierung des an der feststehenden Spannbacke ange­ ordneten Backenelements ist dabei zweckmäßigerweise das vom Backenelement abgewandte, freie axiale Ende des Zapfens aus der Spannbacke nach hinten heraus geführt und mit einem Betätigungsorgan zum Drehen des Zapfens versehen und mit der Arretierungsvorrichtung zum Feststellen des Zapfens in Ein­ griff bringbar.

In vorteilhafter Weise ist dabei zur Bildung der Arretie­ rungsvorrichtung an dem aus der Spannbacke herausragenden freien Ende des Zapfens ein Flansch ausgebildet, der an sei­ ner von der Spannbacke wegweisenden Fläche eine erste Plan­ verzahnung trägt, und ist am Grundkörper der Arretierungs­ block mit einer der ersten Planverzahnung zugeordneten zwei­ ten Planverzahnung drehfest gehalten und gegen den Flansch und zurück bewegbar geführt, um die beiden Planverzahnungen zur Feststellung des Zapfens miteinander in Eingriff zu brin­ gen und wieder voneinander zu lösen.

Dabei ist vorzugsweise am Außenumfang des Flansches eine Ska­ lierung zum Ablesen der jeweiligen Drehlage des an der Spann­ backe gelagerten Backenelements und damit eines eingespann­ ten Werkstücks vorgesehen.

Grundsätzlich kann es ausreichend sein, nur eines der drehba­ ren Backenelemente durch eine Arretierungsvorrichtung festzu­ stellen, wobei dann die Feststellmöglichkeit zweckmäßigerwei­ se an der feststehenden Spannbacke vorgesehen ist, wo sie einfacher zu verwirklichen ist als an dem bewegbaren Spann­ schieber.

Es kann jedoch auch angebracht sein, Feststellmöglichkeiten für beide Backenelemente zu schaffen, so daß auch bei großen Werkstücken bzw. hohen Bearbeitungskräfte eine sichere Ein­ spannung des Werkstücks gewährleistet ist und das Werkstück bei der Bearbeitung insbesondere nicht verdrillt.

Weiterhin kann es erforderlich sein, in der Oberseite des Grundkörpers eine Vertiefung zur Schaffung eines Freiraums für eine Drehung der Backenelemente bzw. eines zwischen den Backenelementen eingespannten Werkstückes vorzusehen und somit die Größe der spann- und drehbaren Werkstücke zu erhöhen.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Backenelemente jeweils an ihrem unteren, zum Grundkörper weisenden Bereich mit einem Auflegesteg zu versehen, auf dem ein zu bearbeiten­ des Werkstück beabstandet vom Grundkörper zum Einspannen positionierbar ist, so daß zusätzliche Positionierhilfen nicht erforderlich sind.

Alternativ ist es möglich, die Oberseite des Grundkörpers als Auflagefläche auszubilden, auf die zur Positionierung eines Werkstückes Distanzelemente auflegbar sind, die vor einer Drehung des Werkstückes entfernbar sind, um den für die Drehung nötigen Freiraum unterhalb des Werkstückes zu schaffen.

Der Positionier- und Spannvorgang kann auch gering gehalten werden, indem die Spannflächen der Backenelemente jeweils komplementär zur Außenkontur eines zu spannenden Werkstücks ausgebildet werden. Beispielsweise können zur Einspannung zylindrischer Werkstücke die Spannflächen der Backenelemente jeweils als zylinderabschnittförmige Ausnehmungen ausgebildet sein.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des er­ findungsgemäßen Spannstockes wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwie­ sen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Spannstock, teilwei­ se geschnitten, in Seitenansicht,

Fig. 2 den Spannstock aus Fig. 1 in Draufsicht und

Fig. 3 den in Fig. 2 gezeigten Spannstock im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines Spann­ stocks gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darge­ stellt. Zu dem Spannstock gehört ein Grundkörper 1, in dem eine Gewindespindel 19 drehbar gelagert ist, die an ihrem einen axialen Ende, dem Bedienungsende, ein als Sechskant­ kopf ausgebildetes Kupplungselement 21 aufweist, auf das eine Handkurbel aufgesteckt werden kann, um die Gewindespin­ del 19 zu drehen.

Die Gewindespindel 19 trägt an ihrem Außenumfang ein Außenge­ winde 20, auf das ein Spannschieber 2 aufgeschraubt ist. Der Spannschieber 2 ragt nach oben aus dem Grundkörper 1 heraus und liegt, wie insbesondere in Fig. 3 gezeigt ist, auf der Oberseite des Grundkörpers 1 auf und ist an dem Grundkörper 1 in Axialrichtung der Gewindespindel 19 verstellbar geführt und gegen Verdrehen gesichert.

An dem Grundkörper 1 ist weiterhin eine feststehende Spann­ backe 3 vorgesehen, die an der Oberseite des Grundkörpers 1 festgeschraubt ist. Die feststehende Spannbacke 3 und der Spannschieber 2 wirken in bekannter Weise zum Einspannen eines Werkstückes zusammen und weisen an ihren einander zugewandten Seiten jeweils auswechselbare Backenelemente 4, 5 auf.

Erfindungsgemäß sind die Backenelemente 4, 5 an der Spannbacke 3 bzw. dem Spannschieber 2 um eine gemeinsame, parallel zur Axialrichtung der Gewindespindel 19 verlaufende Achse X drehbar angeordnet, und zwar derart, daß eine Drehbewegung der Backenelemente 4, 5 auch unter der Wirkung der bei einge­ spanntem Werkstück an den Backenelementen 4, 5 angreifenden axialen Spannkräfte möglich ist. Hierzu sind in der Spannbacke 3 und dem Spannschieber 2 jeweils koaxial zueinander ausgerichtete Zapfen 8, 14 durch Axiallager 15, 16 drehbar gelagert, die an ihren einander zugewandten axialen Enden die Backenelemente 4, 5 tragen und jeweils um vorzugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm beabstandet von dem Spannschieber 2 bzw. der Spannbacke 3 halten, um die Reibungskräfte gering zu halten.

Der in der feststehenden Spannbacke 3 gelagerte Zapfen 8 ragt mit seinem vom Backenelement 5 wegweisenden freien axia­ len Ende aus der Spannbacke 3 heraus und ist als Flansch 10 ausgebildet, der an seinem Außenumfang einen Bedienungshebel 9 trägt, durch den der Zapfen 8 und damit das Backenelement 5 manuell verdreht werden können. Außerdem ist eine Arretie­ rungsvorrichtung vorgesehen, um den Zapfen 8 mit dem Backen­ element 5 in verschiedenen Drehlagen zu arretieren.

Zur Bildung der Arretierungsvorrichtung ist ein Arretierungs­ block 13 vorgesehen, der auf der Oberseite des Grundkörpers 1 aufliegt und an dem Grundkörper 1 durch Führungsschienen 18 in Axialrichtung der Gewindespindel 19 zum Flansch 10 und hin und von ihm weg bewegbar geführt und drehfest gehalten ist. Der Arretierungsblock 13 trägt an seiner dem Flansch 10 zugewandten Seite eine erste Planverzahnung 12, die durch eine Verstellbewegung des Arretierungsblocks 13 gegen den Flansch 10 in Eingriff mit einer am Flansch 10 vorgesehenen zweiten Planverzahnung 11 bringbar ist, um das Backenelement 5 in der jeweiligen Drehlage, in der es sich befindet, zu arretieren.

Am Außenumfang des Flansches 10 ist eine nicht dargestellte Skalierung vorgesehen, um die jeweilige Drehlage des Backene­ lements und damit eines eingespannten Werkstückes ablesen zu können. Die Rasterung, um welche das an der Spannbacke 3 ge­ lagerte Backenelement 5 und damit das Werkstück verstellt werden kann, ist dabei durch die Teilung der miteinander zur Festlegung des Backenelements 5 zusammenwirkenden Planverzah­ nungen 11, 12 bestimmt.

Der im Spannschieber 2 gelagerte Zapfen 14 kann in der darge­ stellten Ausführungsform nicht festgestellt werden, es ist jedoch möglich, auch für diesen Zapfen 14 eine Arretierungs­ vorrichtung zu schaffen. Beispielsweise kann ein im Spannschieber 2 angeordneter und mit dem Zapfen 14 in Eingriff bringbarer Spann- oder Klemmring vorgesehen sein.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist in der Oberseite des Grundkörpers 1 eine Vertiefung 17 vorgesehen, um den für eine Drehung der Backenelemente 4, 5 bzw. eines zwischen den Backenelementen 4, 5 eingespannten Werkstücks notwendigen Freiraum zu schaf­ fen. Im Betrieb wird zum Spannen eines Werkstücks zunächst der Arretierungsblock 13 gegen den Flansch 10 gefahren, um die Planverzahnungen 11, 12 miteinander in Eingriff zu brin­ gen und so das Backenelement 5 drehfest in der Spannbacke 3 zu halten. Dann wird ein Werkstück zwischen Spannschieber 2 und Spannbacke 3 positioniert und der Spannschieber 2 durch Drehung der Gewindespindel 19 so weit in Richtung der Spann­ backe 3 verfahren, bis das Werkstück zwischen den Backenele­ menten 4, 5 gespannt ist und das Werkstück bearbeitet werden kann.

Wenn die Lage des Werkstückes durch Drehung des Werkstückes verändert werden soll, wird der Arretierungsblock 13 von dem Flansch 10 weg bewegt, so daß die am Arretierungsblock 13 und Flansch 10 vorgesehenen Planverzahnungen 11, 12 außer Eingriff kommen und der Zapfen 8 mit dem Backenelement 5 bei eingespanntem Werkstück verdreht werden kann, wobei das im Spannschieber 2 gelagerte Backenelement 4 frei mitläuft. Wenn die gewünschte Drehlage erreicht ist, was auf einfache Weise an der am Flansch 10 vorgesehenen Skalierung abgelesen werden kann, wird der Arretierungsblock 13 wieder in Rich­ tung der Spannbacke 3 bewegt, bis die am Arretierungskörper 13 ausgebildete Planverzahnung 12 mit der am Flansch vorgese­ henen Planverzahnung 11 in Eingriff kommt und das an der Spannbacke 3 gelagerte Backenelement 5 drehfest arretiert ist.

Claims (14)

1. Spannstock mit

• - einem Grundkörper (1)
• - einer am Grundkörper (1) angebrachten feststehenden Spannbacke (3)
• - einem am Grundkörper (1) gradlinig verstellbar geführ­ ten, gegen die Spannbacke (3) spannenden Spannschieber (2)
• - an den einander zugewandten Seiten von Spannbacke (3) und Spannschieber (2) angeordneten, auswechselbaren Backenelementen (4, 5) mit insbesondere profilierten Spannflächen (6, 7) zum Halten eines Werkstücks, wobei
• - die Backenelemente (4, 5) um eine gemeinsame, parallel zur Verstellrichtung des Spannschiebers (2) verlaufende Achse (x) an Spannschieber (2) und Spannbacke (3) dreh­ bar angeordnet sind, derart,
• - daß die Drehbewegung auch unter der Wirkung der bei zur Bearbeitung eingespanntem Werkstück an den Backenelemen­ ten (4, 5) angreifenden Spannkräfte möglich ist, und mit
• - einem am Grundkörper (1) gradlinig verstellbar gegen die vom Spannschieber (2) abgewandte Seite der Spann­ backe (3) führbaren Arretierblock (13), mit dem über Planverzahnungen (11, 12) das der Spannbacke (3) zuge­ ordnete Backenelement (5) in mehreren Drehstellungen feststellbar ist.

2. Spannstock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Spannbacke (3) angeordnete Backenelement (5) an einem axialen Ende eines Zapfens (8) ausgebildet ist, der in der Spannbacke (3) durch insbesondere wenigstens ein Spannkräfte aufnehmendes Axiallager (15) drehbar gelagert ist und das Backenelement (5) von der Spannbacke (2) um vorzugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm beab­ standet hält.

3. Spannstock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Backenelement (5) abgewandte freie axiale Ende des Zapfens (8) aus der Spannbacke (3) herausragt, mit einem Betätigungsorgan (9) zum Drehen des Zapfens (8) kuppelbar und mit der Arretierungsvorrichtung zum Feststellen des Zapfens (8) in Eingriff bringbar ist.

4. Spannstock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Arretierungsvorrichtung an dem aus der Spannbacke (3) herausragenden freien Ende des Zapfens (8) ein Flansch (10) ausgebildet ist, der an seiner von der Spannbacke (3) wegweisenden Fläche eine erste Planver­ zahnung (11) trägt, und am Grundkörper (1) der Arretie­ rungsblock (13) mit einer der ersten Planverzahnung (11) zugeordneten zweiten Planverzahnung (12) drehfest gehal­ ten und gegen den Flansch (10) und zurück bewegbar ge­ führt ist, um die Planverzahnungen (11, 12) zur Feststel­ lung des Zapfens (8) miteinander in Eingriff zu bringen und wieder voneinander zu lösen.

5. Spannstock nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsorgan ein am Flansch (10) ausgebilde­ ter und insbesondere radial abragender Hebel (9) vorgese­ hen ist.

6. Spannstock nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Flansches (10) eine Skalierung zum Ablesen der Drehlage des an der Spannbacke (3) gela­ gerten Backenelements (5) und damit eines eingespannten Werkstücks vorgesehen ist.

7. Spannstock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das am Spannschieber (2) angeordnete Backenelement (4) an einem axialen Ende eines Zapfens (14) ausgebildet ist, der in dem Spannschieber (2) durch insbesondere wenigstens ein die Spannkräfte aufnehmendes Axiallager (16) drehbar gelagert ist und das Backenelement (4) von dem Spannschieber (2) um vorzugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm beabstandet hält.

8. Spannstock nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Arretierungsvorrichtung zur Feststellung des am Spannschieber (2) angebrachten Backenelements (4) ein im Spannschieber (2) angeordneter und mit dem Zapfen (14) in Eingriff bringbarer Spann- oder Klemmring vorgesehen ist.

9. Spannstock nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberseite des Grundkörpers (1) eine Vertie­ fung (17) zur Schaffung eines Freiraums für eine Drehung der Backenelemente (4, 5) und damit eines zwischen den Backenelementen (4, 5) eingespannten Werkstückes vorgesehen ist.

10. Spannstock nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenelemente (4, 5) an ihrem unteren, zum Grundkörper (1) weisenden Bereich jeweils einen Auflage­ steg aufweisen, auf dem ein zu bearbeitendes Werkstück zum Einspannen positionierbar ist.

11. Spannstock nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Grundkörpers (1) eine Auflage­ fläche (18) ausgebildet ist, auf die zur Positionierung eines Werkstückes Distanzelemente auflegbar sind,′ die vor einer Drehung des Werkstücks entfernbar sind, um den für die Drehung nötigen Freiraum unterhalb des Werk­ stücks zu schaffen.

12. Spannstock nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (6, 7) der Backenelemente (4, 5) je­ weils komplementär zur Außenkontur eines zu spannenden Werkstückes ausgebildet sind.

13. Spannstock nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspannung zylindrischer Werkstücke die Spannflächen (6, 7) der Backenelemente (4, 5) jeweils als zylinderabschnittförmige Ausnehmungen ausgebildet sind.

14. Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundkörper (1) eine Gewindespindel (19) mit einem Außengewinde (20) drehbar gelagert ist, die an einem aus dem Grundkörper (1) herausragenden axialen Ende mit einem Betätigungsorgan, insbesondere einer Handkurbel, zum Drehen der Gewindespindel (19) verbind­ bar ist, wobei der Spannschieber (2) auf das Außen­ gewinde (20) aufgeschraubt ist und aus der Oberseite des Grundkörpers (1) heraussteht und am Grundkörper (1) in Achsrichtung der Gewindespindel (19) bewegbar geführt und gegen Verdrehen gesichert ist, so daß eine Drehung der Gewindespindel (19) zu einer axialen Verstellbewe­ gung des Spannschiebers (2) in Richtung der feststehen­ den Spannbacke (3) oder von dieser weg führt.