DE19826435A1 - Schnellwechselbacke mit Tiefzug - Google Patents

Abstract

Für einen Schraubstock zum Einspannen von Werkstücken wird eine Schnellwechselbacke (7) vorgeschlagen, die mittels einer offenen Ausnehmung (10) auf einen Grundkörper (1), der am Schraubstock befestigt ist, aufgesetzt werden kann. Der Grundkörper (1) weist an seiner dem Werkstück zugewandten Seite eine abgeschrägte Druckfläche (3) auf, gegen die ein abgeschrägter Bolzen (5) mit seiner abgeschrägten Fläche (4) anliegt, der in einer Lagerbohrung der Backe (7) umfänglich begrenzt bewegbar angeordnet ist. Durch die miteinander wirkenden abgeschrägten Flächen wirkt auf die Backe (7) beim Einspannen eines Werkstückes eine Niederhaltekraft, die einerseits ein Eindringen von Spänen zwischen Backe (7) und Grundkörper (1) verhindert und gleichzeitig ein exaktes Positionieren der eingespannten Werkstücke ermöglicht (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubstock zum Einspannen von Werkstücken mittels Spannelementen, von denen mindestens eins am Schraubstock in dessen Längsrichtung verschiebbar gelagert ist, wobei das Spannelement einen am Schraubstock angeformten oder lösbar befestigten Grundkörper und eine mittels einer Ausnehmung auf den Grundkörper aufsetzbare Backe umfaßt.

Spanngeräte mit sogenannten Schnellwechselbacken sind beispielsweise aus der Broschüre "CHICK M-Serie Das neue Werkstück-Spannsystem mit den austauschbaren Spannbacken" der Firma Eduard Bautz GmbH Produktionstechnik, Weiterstadt, bekannt. Bei diesem Schraubstock werden die Wechselbacken mittels eines Steckbolzens, der seitlich eingeschoben wird, fixiert bzw. entriegelt. Ein derartiges Wechselbackensystem kann bei einer sogenannten Mehrfachaufspannung von Werkstücken, bei denen sich die einzelnen Schraubstöcke dicht nebeneinander befinden, aus Platzgründen in der Regel nicht verwendet werden.

Andere bekannte Wechselbacken können zwar ohne seitlich einzusetzende Steckbolzen gewechselt werden, sie sind jedoch in der Regel mit dem Grundkörper verschraubt, so daß ein Wechseln relativ zeitaufwendig ist.

Aus der DE 39 29 512 ist eine Schnellwechselbacke für Spanngeräte bekannt, bei der die Wechselbacke mittels einer Ausnehmung auf dem Grundkörper aufgesetzt wird. Eine Verbindung zwischen der Backe und dem Grundkörper wird auf der dem Werkstück zugewandten Seite durch eine teilweise vorstehende, in den Grundkörper eingesetzte Walze erreicht, die in eine umlaufende, teilkreisförmige Aussparung auf der Innenseite der Backe eingreift. Ein Druckbolzen auf der gegenüberliegenden Seite, der ebenfalls in die teilkreisförmige Aussparung eingreift, sichert den Backenkörper gegen eine unkontrollierte Bewegung. Zwischen dem Grundkörper und der inneren Backenausnehmung ist ein umlaufender Spalt vorhanden, wobei die Backe durch eine Druckfeder nach oben gedrückt wird. Beim Einspannen eines Werkstückes ergibt sich dann aufgrund der Walze, die gegenüber der teilkreisförmigen Ausnehmung einen kleineren Durchmesser hat, eine Niederziehwirkung auf die Backe auf der Einspannseite.

Die jeweilige Lage der Einspannbacke hängt somit von der Einspannkraft ab, so daß ein positionsgenaues, exaktes Einspannen der Werkstücke problematisch sein kann. Auch ist die Herstellung des Grundkörpers bzw. der Schnellwechselbacke aufgrund der teilkreisförmigen Ausfräsungen relativ kompliziert und somit teuer.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schnellwechselbacke ist darin zu sehen, daß aufgrund des Spaltes zwischen Grundkörper und Backenausnehmung Späne oder andere Verschmutzungen in den Zwischenraum zwischen Grundkörper und Backe gelangen können, so daß hierdurch ein exaktes Einspannen des Werkstückes weiter erschwert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellwechselbacke für Schraubstöcke zu schaffen, die einfach und schnell gewechselt werden kann, bei der ein Eindringen von Spänen und Verunreinigungen in den Spalt zwischen Backe und Grundkörper verhindert wird und die kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Grundkörper auf seiner dem Werkstück zugewandten Vorderseite eine schräg nach hinten verlaufende Druckfläche aufweist, daß in einer Lagerbohrung der Backe ein umfänglich bewegbarer, abgeschrägter Bolzen gehalten ist, dessen abgeschrägte Fläche in montiertem Zustand der Backe gegen die Druckfläche des Grundkörpers anliegt und daß in den seitlichen Wandungen der Backe und/oder des Grundkörpers unter Federvorspannung stehende Druckstücke vorgesehen sind, die mit Schrägen der jeweils gegenüberliegenden Wandung zur Erzeugung einer auf die Backe wirkenden Niederhalte- und/oder einer dazu senkrecht wirkenden Druckkraft zusammenwirken.

Die erfindungsgemäße Schnellwechselbacke wird beim Wechseln von oben auf den Grundkörper aufgesetzt und nach hinten auf Anschlag gedrückt, so daß die abgeschrägte Bolzenfläche gegen die schräg nach hinten verlaufende Druckfläche anliegt. Durch die umfängliche Beweglichkeit des Bolzens dreht sich dieser selbsttätig in eine Position, bei der die beiden schrägen Flächen genau parallel zueinander ausgerichtet sind und sich somit flächig berühren. Durch die unter Federvorspannung stehenden Druckstücke, die in die Schrägen der gegenüberliegenden Wandung eingreifen, wird die Schnellwechselbacke in dieser Position gesichert. Gleichzeitig wird bei entsprechender Anordnung und Lage der Schrägen eine Niederhaltekraft und eine dazu senkrecht wirkende Druckkraft erzeugt, die die Backe spaltfrei gegen die Oberfläche des Grundkörpers bzw. den abgeschrägten Bolzen gegen die Druckfläche drückt. Ein Eindringen von auch feinsten Spänen ist daher nicht mehr möglich.

Durch die miteinander wirkenden abgeschrägten Flächen des Bolzens und des Grundkörpers entsteht beim Einspannen der Werkstücke eine erhöhte Niederhaltekraft, die die Backe unabhängig von der Spannkraft in exakt der gleichen Position hält, so daß ein außerordentlich genaues Einspannen von Werkstücken möglich ist.

Die Spannbacke kann dabei unterschiedliche äußere Abmessungen zur Anpassung an unterschiedliche Werkstücke aufweisen, zur exakten Positionierung auf dem Grundkörper ist lediglich die geometrische Ausbildung der Ausnehmung in der Spannbacke vorgegeben.

Die Ausnehmung ist dabei vorzugsweise auf der dem Werkstück abgewandten Seite offen, es ist jedoch auch möglich, eine etwa viereckige, geschlossene Ausnehmung vorzusehen, die in Richtung der Spannwirkung so groß gewählt werden muß, daß die Backe auf den Grundkörper aufgesetzt werden kann. Bei einer solchen Ausbildung der Ausnehmung mit einem zweiten abge­ schrägten Bolzen auf der Rückseite kann eine derartige Backe dann auch von beiden Seiten zum Einspannen verwendet werden.

Damit sich der umfänglich bewegbare Bolzen immer in einer Position befindet, in der sich seine abgeschrägte Fläche selbsttätig gegen die Druckfläche des Grundkörpers legen kann, ist der Bolzen vorzugsweise mittels einer Stiftschraube umfänglich begrenzt bewegbar. Die Stiftschraube greift dabei in eine Gewindebohrung des Bolzens ein und durchgreift eine Bohrung der Backe, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Stiftschraube ist. Die umfängliche Beweglichkeit des Bolzens wird dadurch auf den Unterschied der Durchmesser begrenzt.

Von wesentlicher Bedeutung für die Niederhaltewirkung der Backe ist der Neigungswinkel der Druckfläche bzw. der damit korrespondierende Winkel der Schräge des Bolzens. Die durch die Einspannung resultierende Druckkraft steht senkrecht auf der Druckfläche und kann demzufolge in eine horizontale und vertikale Komponente zerlegt werden. Hierbei wirkt die horizontale Kraft auf das Werkstück und die vertikale Kraft tritt als Tiefzugkraft auf die Backe auf. Dabei nimmt die Tiefzugkraft mit der Größe des Winkels zu, den die Druckfläche des Grundkörpers mit einer zur Bewegungsebene des Spannelementes senkrecht verlaufenden Fläche einschließt. Dieser Winkel kann z. B. zwischen 15 und 45° liegen, vorzugsweise beträgt er etwa 30°.

Die mit den Federdruckstücken zusammenwirkenden Schrägen können in einfacher Weise dadurch erzeugt werden, daß in die jeweilige Wandung eine kegelförmig sich verjüngende Bohrung eingelassen wird, deren Durchmesser größer als der kugelförmige Kopf der Druckstücke ist. Die Druckstücke können in den Seitenwandungen der Backe und die Schrägen in den Seiten des Grundkörpers liegen, wobei eine umgekehrte Anordnung ebenso möglich ist und die gleiche Wirkung erzielt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise beschrieben und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die auf den Grundkörper aufgesetzte Backe,

Fig. 2 eine Draufsicht auf Backe und Grundkörper gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Backe im Bereich der Lagerbohrung für den Bolzen und

Fig. 4 einen Schnitt durch den Grundkörper und die aufgesetzte Backe mit den auf die Schrägen wirkenden Druckstücken,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform des Grundkörpers,

Fig. 6 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie VI-VI gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie VII-VII gemäß Fig. 5,

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform einer Wechselbacke, die teilweise im Schnitt dargestellt ist,

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX gemäß Fig. 8 und

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X gemäß Fig. 8.

In Fig. 1 ist ein Grundkörper 1 dargestellt, der mit Hilfe von Befestigungsschrauben 2 auf einem nicht dargestellten Schraubstock angeschraubt ist. Der Grundkörper 1 weist an seinem dem nicht dargestellten, einzuspannenden Werkstück zugewandten Ende eine schräg nach hinten verlaufende Druckfläche 3 auf, gegen die die abgeschrägte Fläche 4 eines Bolzens 5 anliegt.

Der Bolzen 5 ist in eine Lagerbohrung 6 der auf dem Grundkörper 1 aufgesetzten Backe 7 eingesetzt und umfänglich begrenzt beweglich (vgl. Fig. 2).

In den Seitenwänden 8, 9 der Backe 7, die eine innere, nach hinten offene Ausnehmung 10 zum Aufsetzen auf den Grundkörper 1 aufweist, befinden sich unter Federvorspannung stehende Druckstücke 11, 12, deren Kugelköpfe 13, 14 außermittig mit Schrägen 15, 16 zusammenwirken, die in den Seitenwänden 17, 18 des Grundkörpers 1 ausgebildet sind.

Durch die außermittige Anordnung der Druckstücke 11, 12 bzw. deren Kugelköpfen 13, 14 wird die Backe 7 bzw. der abgeschrägte Bolzen 5 mit seiner abgeschrägten Fläche 4 gegen die Druckfläche 3 gedrückt.

Im Bereich der Lagerbohrung 6 für den Bolzen 5 befindet sich einseitig in der Backe 7 eine Stiftschraube 19, die in den Bolzen 5 eingedreht ist und eine Bohrung 20 durchgreift, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Stiftschraube 19 ist. Auf diese Weise wird die umfängliche Bewegbarkeit des Bolzens 5 begrenzt.

Zur Verdeutlichung der Tiefziehwirkung, die durch die Druckstücke 11, 12 auf die Backe 7 ausgeübt wird, dient Fig. 4. Die Kugelköpfe 13, 14 der Druckstücke 11, 12 sind auch in dieser Richtung außermittig angeordnet und wirken mit den Schrägen 15, 16 derart zusammen, daß die Backe 7 mit geringer Kraft in unbelastetem Zustand nach unten gezogen wird.

Fig. 5 stellt eine alternative Ausführungsform eines Grundkörpers 21 in der Draufsicht dar, der ebenfalls über nicht dargestellte Schrauben an dem Schraubstock befestigbar ist, die sich durch die in dem Grundkörper 21 vorgesehene Bohrungen 22 erstrecken. Der Grundkörper 21 weist eine in seiner Längsrichtung verlaufende Nut 23 auf, in die eine entsprechend ausgebildete Feder 26 der Backe 25 spielfrei einsetzbar ist.

Zur Fixierung der Backe 25 auf dem Grundkörper 21 ist ferner in dem Fuße der Nut 23 ein Fixierstift 24 angeordnet, der in der vorliegenden Ausführungsform durch den Grundkörper 21 verläuft.

Zur Fixierung der Backe 25 auf dem Grundkörper 21 weist dieser an der Seite der Nut 23 zum einen ein arretierbares Druckstück 31 und ein unter Federspannung stehendes Druckstück 32 auf. Die Druckstücke 31 und 32 greifen durch die im Sinne der Zeichnungen verlaufende vertikale Wand der Nut 23 in diese ein.

Das Druckstück 31 dient zur permanenten Fixierung der Backe 25 auf dem Grundkörper 21. Bei der Montage wird die in den Fig. 8-9 dargestellte Backe 25 mit einer an ihren unterem Ende ausgebildeten Feder 26 in die Nut 23 des Grundkörpers eingesetzt. Die Backe 25 liegt so auf dem Grundkörper 21 auf und ist durch die Nut-/Federverbindung gegen seitliche Verschiebung fixiert. Das axiale Verschieben wird ferner durch den Fixierstift 24 begrenzt.

Nach Aufsetzen der Backe 25 auf den Grundkörper 21 wird das Druckstück 31 durch eine in dem Grundkörper vorgesehene Bohrung in den Grundkörper 21 eingesetzt und soweit eingeschoben, daß die der Backe 25 zugerichtete Spitze eine an dem vorderen Ende des Druckstücks 31 ausgebildeten Schräge in eine entsprechend an der Seite der Feder 26 ausgebildete Ausnehmung 27 eingreift. In dieser Stellung wird das Druckstück 31 mittels eines Stiftes 28 innerhalb des Grundkörpers 21 gegen Verschieben fixiert. Die schrägverlaufende Spitze des Druckstücks 31 greift in die entsprechend ausgebildete Ausnehmung 27 in der Feder 26 der Backe 25 ein und verhindert so ein unbeabsichtigtes Lösen der Backe 25 aus dem Grundkörper 21.

Das Druckstück 31 wird über eine Innen-Sechskantschraube 29 in den Grundkörper 21 eingeschoben. Die vordere Stirnfläche der Innen-Sechskantschraube 29 liegt gegen die hintere Stirnfläche des Druckstücks 31 an. Das Druckstück 24 kann so über Drehen der Innen-Sechskantschraube 29 axial in dem Grundkörper 21 verstellt werden. In der in der Fig. 6 dargestellten Endstellung ist ferner ein Spannstift 28 von unten in das Druckstück 31 eingesteckt. Der Spannstift 28 sitzt mit seinem unteren in der Zeichnung dargestellten Abschnitt in dem Grundkörper 21 fest, wohingegen die in dem Druckstück 31 vorgesehene Bohrung etwas größer als der Durchmesser des Stiftes 28 ist, so daß zwischen dem Stift 28 und dem Druckstück 31 ein geringes Spiel besteht. Dieses Spiel gewährleistet, daß zwischen dem Druckstück 31 und der Formbacke 25 auch bei geringfügig unterschiedlichen Fertigungstoleranzen stets die optimale Passung eingehalten werden kann.

Zur Realisierung der Tiefziehwirkung in der zuvor beschriebenen Art und Weise ist der Grundkörper 21 darüber hinaus mit dem federnden Druckstück 32 versehen. Dieses federnde Druckstück 32 ist in axial versetzter Anordnung von dem Druckstück 31, ebenfalls an der vertikal verlaufenden Wand der Nut 23 vorgesehen. Der genaue Aufbau des federnden Druckstücks 32 ist aus der Fig. 7 besonders gut ersichtlich.

Obwohl dieses aus der Fig. 7 nicht eindeutig zu entnehmen ist, ist das federnde Druckstück 32 auch so ausgestaltet, daß der Kugelkopf 29 außermittig in eine entsprechend an der Feder 26 der Backe 25 vorgesehene pyramidenförmige Schräge 30 eingreift. Die Schräge 30 ist axial in Längsrichtung an der Backe 25 versetzt von der Ausnehmung 27 angeordnet. Die Anordnung der Ausnehmung 27 und der Schräge 30 an der Backe 25 ist besonders gut in der Draufsicht aus Fig. 8 ersichtlich. Das federnde Druckstück 32 wirkt in gleicher Weise tiefziehend auf die Backe 25, wie dieses zuvor zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Die Backe 25 wird aufgrund der außermittigen Anordnung des Kugelkopfes 29, der in die Schräge 30 eingreift, mit geringer Kraft im unbelasteten Zustand nach unten gezogen. Die Tiefziehwirkung gewährleistet eine saubere und genaue Fixierung der Backe 25 in dem Grundkörper 21, so daß die positionsgenaue Lage auch dann sicher gestellt ist, wenn die Backe 25 entfernt worden ist und wieder später eingesetzt wird. Diese kann über eine Ausnehmung 33 auf das Druckstück 31 aufgesetzt und durch axiales Verschieben fixiert werden. Wie hier ersichtlich ist, wird in der zweiten Ausführungsform der in der Lagerbohrung vorgesehene Bolzen nicht benötigt, um das geforderte Tiefziehen der Backe in dem Grundstück sicher zu stellen.

Bezugszeichenliste

1

Grundkörper

2

Befestigungsschraube

3

Druckfläche

4

abgeschrägte Fläche

5

Bolzen

6

Lagerbohrung

7

Backe

8

Seitenwand

9

Seitenwand

10

Ausnehmung

11

Druckstück

12

Druckstück

13

Kugelkopf

14

Kugelkopf

15

Schräge

16

Schräge

17

Seitenwand

18

Seitenwand

19

Stiftschraube

20

Bohrung

21

Grundkörper

22

Bohrung

23

Nut

24

Fixierstift

25

Backe

26

Feder

27

Ausnehmung

28

Spannstift

29

Kugelkopf

30

Schräge

31

Druckstück

32

Druckstück

33

Ausnehmung

Claims (7)

1. Schraubstock zum Einspannen von Werkstücken mittels Spannelementen, von denen mindestens eins am Schraubstock in dessen Längsrichtung verschiebbar gelagert ist, wobei das Spannelement einen am Schraubstock angeformten oder lösbar befestigten Grundkörper und eine mittels einer Ausnehmung auf den Grundkörper aufsetzbare Backe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) auf seiner dem Werkstück zugewandten Vorderseite eine schräg nach hinten verlaufende Druckfläche (3) aufweist, daß in einer Lagerbohrung (6) der Backe (7) ein umfänglich bewegbarer, abgeschrägter Bolzen (5) gehalten ist, dessen abgeschrägte Fläche (4) in montiertem Zustand der Backe (7) gegen die Druckfläche (3) des Grundkörpers (1) anliegt und daß in den seitlichen Wandungen (8, 9, 17, 18) der Backe (7) und/oder des Grundkörpers (1) unter Federvorspannung stehende Druckstücke (11, 12) vorgesehen sind, die mit Schrägen (15, 16) der jeweils gegenüberliegenden Wandung zur Erzeugung einer auf die Backe (7) wirkenden Niederhalte- und/oder einer dazu senkrecht wirkenden Druckkraft zusammenwirken.

2. Schraubstock nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) der Backe (7) auf der dem Werkstück abgewandten Seite offen ist.

3. Schraubstock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die umfängliche Bewegbarkeit des Bolzens (5) begrenzt ist.

4. Schraubstock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) in der Lagerbohrung (6) der Backe (7) mittels einer Stiftschraube (19) umfänglich begrenzt bewegbar ist, wobei die Stiftschraube (19) in den Bolzen (5) eingreift und eine Bohrung (20) der Backe (7) durchgreift, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Stiftschraube (19) ist.

5. Schraubstock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (3) des Grundkörpers (1) mit einer zur Bewegungsebene des Spannelementes senkrecht verlaufenden Fläche einen Winkel zwischen 15 und 45°, vorzugsweise einen Winkel von 30° einschließt.

6. Schraubstock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11, 12) einen kugelförmigen oder kugelkalottenförmigen Kopf (13, 14) aufweisen, der mit einer kugelkalottenförmigen oder konisch bzw. kegelförmig sich verjüngenden Bohrung (15, 16) der gegenüberliegenden Wandung zusammenwirkt.

7. Schraubstock zum Einspannen von Werkstücken mittels Spannelementen, von den mindestens eins am Schraubstock in dessen Längsrichtung verschiebbar gelagert ist, wobei das Spannelement einen am Schraubstock angeformten oder lösbar befestigten Grundkörper und eine auf den Grundkörper aufsetzbare Backe umfaßt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die seitlichen Wandungen der Backe (25) und/oder des Grundkörpers (21) ein unter Federvorspannung stehendes Druckstück (32) aufweist, das mit Schrägen der jeweils gegenüberliegenden Wandung zur Erzeugung einer auf die Backe (25) wirkenden Niederhalte- und/oder einer dazu senkrecht wirkenden Druckkraft zusammenwirken.