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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere einen Maschinenschraubstock,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Spannvorrichtung ist aus der
DE 40 18 284 C1 bekannt.
Dort ist an einem schienenförmigen
Grundkörper
eine feste Spannbacke angeordnet. In dem Grundkörper ist ferner eine bewegliche
Spannbacke senkrecht zur festen Spannbacke verschiebbar geführt. Die
Verschiebung der beweglichen Spannbacke relativ zur festen Spannbacke
erfolgt mittels eines Spindelantriebs, der eine in der beweglichen
Spannbacke angeordnete Spindelmutter und eine durch einen Stellantrieb
drehbare Hohlspindel enthält.
Ein derartiger Spindelantrieb ist jedoch aufwändig in der Fertigung und empfindlich gegen
Beschädigungen
und Verschmutzung.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, die kostengünstig
herstellbar und einfach bedienbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
besteht darin, dass die mit der Verstellbacke kuppelbare und mit
dem Verstellantrieb verbundene Zahnstange relativ einfach und kostengünstig hergestellt
werden kann. Die Zahnstange, die als Zugelement zur Bewegung der
Verstellbacke dient, kann außerdem
einfach montiert werden und benötigt
keine aufwändige
Lagerung. Im Vergleich zu den üblichen
Spindelantrieben ist die Zahnstange auch unempfindlicher gegen Beschädigungen
oder Verschmutzungen. Auch eine Voreinstellung einer gewünschten
Spannweite ist mit der Zahnstange einfach und schnell realisierbar.
Die Verstellbacke kann z.B. an beliebigen Stellen der Zahnstange
positioniert und durch ein geeignetes Kupplungselement mit dieser
formschlüssig
verbunden werden. Dadurch kann eine Schnellverstellung der Verstellbacke
zur Voreinstellung der Spannweite erreicht werden. Durch die lösbare Formschlussverbindung
kann die Zahnstange schnell z.B. zur Reinigung oder für den besseren
Zugang zu Montagebohrungen innerhalb des Grundkörpers auch einfach demontiert
und schnell wieder montiert werden, wodurch der Reinigungsaufwand
reduziert und die Bedienung der Spannvorrichtung erheblich vereinfacht
wird.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht
darin, dass die primären Spannkräfte zwischen
den beiden Spannbacken erzeugt werden. Über die Zugstange werden die
beiden Spannbacken nach dem Zuganker-Prinzip gegeneinander verspannt,
so dass sich ein optimaler Kraftfluss ergibt. Der Grundkörper dient
lediglich zur Führung
der Spannbacken und nimmt nicht unmittelbar an der Kraftübertragung
zum gegenseitigen Verspannen der Spannbacken teil.
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In
einer zweckmäßigen Ausführungsform
der Erfindung ist die Formschlussverbindung zwischen der Zahnstange
und dem Kupplungsteil des Verstellantriebs in Art einer Steckverbindung
mit einer entsprechenden Aufnahme in dem Kupplungsteil und einem
dazu passenden Anschlusselement an der Zahnstange ausgeführt. Dadurch
kann die Zahnstange z.B. zu deren Reinigung oder für den vereinfachten
Zugang zu Montagebohrungen innerhalb des Grundkörpers schnell und einfach demontiert
und anschließend
wieder montiert werden.
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Bei
einer fertigungstechnisch einfach herstellbaren und montagefreundlichen
Ausführung weist
die Aufnahme eine in dem Kupplungsteil angeordnete Öffnung auf,
in die ein an dem Anschlusselement vorgesehener Kupplungszapfen
passt. Die Aufnahme enthält
ferner eine vordere Nut mit einer Auflagefläche und das Anschlusselement
einen zu der Nut passenden Steg, der eine zurückversetzte untere Anlagefläche zur
Anlage an der Auflagefläche
der Nut enthält.
Dadurch wird eine genaue Höhenpositionierung
der Zahnstange erreicht. Außerdem
wird eine einfach montier- bzw. demontierbare und dennoch formstabile
Verbindung zwischen der Zugstange und dem Kupplungsteil des Verstellantriebs
ermöglicht.
Es sind aber auch andere lösbare
Formschlussverbindungen zwischen dem Kupplungsteil und der Zahnstange
wie z.B. eine Schwalbenschwanzverbindung oder dgl. möglich.
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Die
kuppelbare Verbindung zwischen der Zahnstange und der Verstellbacke
erfolgt in einer zweckmäßigen Ausführung über einen
mit einer Verzahnung versehenen Mitnehmer, der innerhalb der Verstellbacke
zwischen einer Eingriffstellung und einer Lösestellung beweglich angeordnet
geführt
ist. Die Verzahnungen sind zweckmäßigerweise an den jeweiligen
Seitenflächen
der Zahnstange und des Mitnehmers angeordnet. Dadurch sind die Verzahnungen
besser gegen Beschädigung
geschützt.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung enthält
der Verstellantrieb ein im Backenkörper der festen Spannbacke
drehbar gelagertes und axial gesichertes Stehelement, das mit dem
Kupplungsteil über
ein Stehgewinde verbunden ist. Dadurch wird ein einfacher und zuverlässiger Stehantrieb
zur Verschiebung der Verstellbacke ermöglicht.
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Zur
Anzeige des ordnungsgemäßen Spannzustands
in der festen Spannbacke außerdem
eine Spannhubanzeige integriert. Dadurch kann sichergestellt werden,
dass zum Spannen der Verstellbacke noch genügend Spannweg zur Verfügung steht
und sich das Stehgewinde nicht bereits an einem Anschlag befindet.
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Weitere
Besonderheiten und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Spannvorrichtung
in einem Längsschnitt
entlang der Linie A-A, einer Draufsicht und einer Seitenansicht.
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2 eine
Verstellbacke der in 1 gezeigten Spannvorrichtung
in einer Mitnahme- und Lösestellung,
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3 eine
Detailansicht der Verbindung zwischen einer Zugstange und einem
Kupplungsteil des Verstellantriebs der in 1 gezeigten
Spannvorrichtung in einer Perspektive und
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4 das
in Figur dargestellte Detail der Verbindung zwischen der Zugstange
und dem Kupplungsteil in einer Schnittansicht.
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Die
in 1 in mehreren Ansichten dargestellte Spannvorrichtung
enthält
einen schienenförmigen
Grundkörper 1,
der eine feste Spannbacke 2 und eine demgegenüber bewegliche
Verstellbacke 3 trägt.
Die Verstellbacke 3 ist innerhalb des schienenförmigen Grundkörpers 1 in
dessen Längsrichtung verschiebbar
geführt
und steht in Eingriff mit einer Zahnstange 4, die die über eine
im weiteren noch näher
erläuterte
Verbindung mit einem Kupplungsteil 5 eines in der festen
Spannbacke 2 integrierten Verstellantriebs gekoppelt ist.
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Der
schienenförmige
Grundkörper 1 hat
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
einen im wesentlichen U-förmigen
Querschnitt und weist zwei einander gegenüberliegende parallele Seitenwangen 6 und 7 mit
oberen Auflageflächen 8 bzw. 9 auf.
Von den beiden Seitenwangen 6 und 7 wird eine
nach oben offene, durchgängige
Längsnut 10 begrenzt. Die
beiden Seitenwangen 6 und 7 haben an ihren oberen
Enden zumindest in dem vor der festen Spannbacke 2 liegenden
Bereich nach innen vorstehende Stege 11, so dass die Längsnut 10 in
diesem Bereich in Art einer T-Nut ausgebildet ist. Am Boden der
Längsnut 10 sind
im Grundkörper 1 zwei
oder mehrere voneinander beabstandete Durchgangsbohrungen 12 zur
Befestigung der Spannvorrichtung auf einem Maschinentisch oder einer
Unterlage vorgesehen.
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Die
feste Spannbacke 2 enthält
einen im Querschnitt T-förmigen
Backenkörper 13,
der mit seinem breiteren oberen Teil auf den beiden Seitenwangen 6 und 7 aufliegt
und mit seinem schlankeren unteren Teil in die Längsnut 10 zwischen
den beiden Seitenwangen 6 und 7 des schienenförmigen Grundkörpers 1 ragt. Über vier
Halteschrauben 14 ist der Backenkörper 13 der festen
Spannbacke 2 an dem in 1 linken
Ende des Grundkörpers 1 befestigt.
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Die
in 2 gesondert dargestellte Verstellbacke 3 weist
ebenfalls einen Backenkörper 15 auf, der
einem breiteren oberen Teil und einen zwischen die Seitenwangen
ragenden unteren Führungsteil 16 enthält. An den
beiden äußeren Längsseiten
des Führungsteils 16 sind
seitliche Führungsnuten 17 zum
Eingriff der nach innen vorstehenden Stege 9 der Seitenwangen 4 und 5 vorgesehen.
Der Führungsteil 15 weist
ferner eine nach unten offene Durchgangsnut 18 für die Durchführung der
Zahnstange 4 auf. In einer entsprechenden Ausnehmung 19 des
Backenkörpers 15 ist
außerdem
ein als Zahnstangensegment ausgeführter Mitnehmer 20 mit
einer Verzahnung 21 zum Eingriff mit der Zahnstange 4 angeordnet.
Der Mitnehmer 20 ist in der Ausnehmung 19 zwischen
einer in 1 und der linken Darstellung
der 2 gezeigten unteren Eingriffstellung und einer
in der rechten Darstellung von 2 gezeigten
oberen Lösestellung
verschiebbar.
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Der
Mitnehmer 20 ist über
eine durch ihn verlaufende Durchgangsbohrung 22 und einen
Führungsstift 23 verschiebbar
geführt.
Der Führungsstift 23 ist
in den Backenkörper 15 von
der Unterseite her eingeschraubt und stützt sich mit seinem Kopf an
einer über
der Durchgangsnut 18 angeordneten Auflage 24 ab.
In der unteren Eingriffsstellung greift der Mitnehmer 20 mit
seiner Verzahnung 21 in eine dazu korrespondierende Verzahnung 25 der
Zahnstange 4 ein und sorgt so für eine formschlüssige Verbindung zwischen
der Verstellbacke 3 und der Zahnstange 4. In der
oberen Lösestellung
ist die Verzahnung 21 des Mitnehmers 20 außer Eingriff
mit der Zahnstange 4, so dass die Verstellbacke 3 an
eine andere Stelle verschoben oder sogar bei Bedarf vollständig aus
dem Grundkörper 1 herausgezogen
werden kann.
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Zur
Verschiebung des Mitnehmers 20 zwischen der Eingriffs-
und Lösestellung
ist in einer an der Rückseite
des Backenkörpers 15 vorgesehenen Aussparung 26 ein
Betätigungsschieber 27 angeordnet,
der mit dem Mitnehmer 20 über eine Schraube 28 verbunden
ist. Der in der Aussparung 26 verschiebbar geführte Betätigungsschieber 27 weist eine
Vertiefung 29 als Griffstück auf. Durch Anheben oder
Absenken des Betätigungsschiebers 27 kann
so der Mitnehmer 20 außer
Eingriff bzw. in Eingriff mit der Zugstange 4 gebracht
werden. An den einander zugewandten Vorderseiten des Backenteils 15 der Verstellbacke 3 und
des Backenteils 13 der festen Spannbacke 2 sind
auswechselbare Aufsetzbacken 30 bzw. 31 aufgeschraubt.
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Der
in 1 dargestellte Verstellantrieb zur Verschiebung
der Verstellbacke 3 besteht aus der mit der Verstellbacke 3 kuppelbaren
Zahnstange 4, dem in einer Ausnehmung 32 im Backenkörper 13 verschiebbar
geführten
und mit der Zahnstange 4 lösbar verbundenen Kupplungsteil 5 und
einem im Backenkörper 13 drehbar
angeordneten Stellelement 33, das mit dem Kupplungsteil 5 über ein
Stehgewinde verbunden ist. Das in Form einer Stellschraube ausgeführte Stellelement 33 enthält eine
Gewindebohrung 34, in die ein mit einem Außengewinde 35 versehener,
an der Rückseite
des Kupplungsteils 5 angeordneter Gewindezapfens 36 eingreift. Über einen Ringbund 37 und
eine an dessen Innenseite angeordnete Gleitscheibe 38 ist
das Stellelement 33 in einer entsprechend abgesetzten Bohrung 39 des
Backenkörpers 13 drehbar
geführt.
An seiner Außenseite
weist das Stellelement 33 eine Bohrung mit Vielfachverzahnung
zum Eingriff eines Spannhebels, Drehmomentschlüssels oder dgl. auf. In Axialrichtung
ist das Stellelement 33 durch eine an der Außenseite
des Ringbunds 37 vorgesehene Ringnut 40 und einen
in diesen eingreifenden Haltering 41 gesichert. Der als
Halbring ausgeführte
Haltering 41 ist über
Schrauben 42 an der hinteren Stirnseite des Backenkörpers 13 fixiert.
Durch Drehung des Stellelements 33 wird so die Zahnstange 4 über das
Kupplungsteil 5 relativ zum Grundkörper 1 verschoben, wodurch
die mit der Zahnstange 4 formschlüssig verbundene Verstellbacke 3 bewegt
werden kann.
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In
einer oberen Längsbohrung 43 des
Backenkörpers 13 ist
ein Positionierstift 44 verschiebbar geführt. Der
Positionierstift 44 enthält Markierungen 45 und
ragt mit seinem in 1 linken äußeren Ende in eine Ausnehmung 46 an
der Oberseite des Backenkörpers 13.
Das innere Ende des Positionierstifts 44 ist mit einem
dazu senkrechten Verbindungsbolzen 47 verbunden, der in
das Kupplungsteil 5 eingesteckt ist. Der Verbindungsbolzen 47 ist
in einer durch einen Deckel 48 verschließbaren oberen Öffnung 49 des
Backenkörpers 13 seitlich
verschiebbar angeordnet.
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Der über den
Verbindungsbolzen 47 mit dem Kupplungsteil 5 verbundene
Positionierstift 44 bildet eine Spannhubanzeige, durch
die der ordnungsgemäße Spannzustand
der Spannvorrichtung angezeigt werden kann. Wenn der Positionierstift 44 nur geringfügig in die
Ausnehmung 46 ragt bzw. eine an der Außenseite des Positionsstifts
vorgesehene Markierung 45 noch nicht sichtbar ist, ist
der Gewindebolzen 36 des Kupplungsteils 5 noch
nicht zu weit in die Gewindebohrung 34 des Stellelements 33 eingeschraubt
und es steht noch genügend
Spannweg für eine
ausreichende Spannung zur Verfügung.
Wenn dagegen die Markierungen 43 sichtbar werden, ist der
Gewindebolzen 36 zu weit in das Stellelement 33 eingeschraubt,
so dass der dann zur Verfügung
stehende Spannweg unter Umständen
nicht mehr ausreicht. Bei der Markierung 43 kann es sich
um eine Farbmarkierung, um Rillen oder dgl. handeln.
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Die
Verbindung zwischen der Zahnstange 4 und dem Kupplungsteil 5 des
Verstellantriebs ist in den 3 und 4 vergrößert dargestellt.
Die Verbindung ist als Formschlussverbindung in Art einer Steckverbindung
ausgeführt,
wobei in dem Kupplungsteil 5 eine Aufnahme 50 und
an dem mit dem Kupplungsteil 5 koppelbaren Ende der Zahnstange 4 ein
zu der Aufnahme 50 passendes Anschlusselement 51 vorgesehen
sind. Das Anschlusselement 51 ist in Form eines über einen
schlankeren Verbindungssteg 52 von der Zahnstange 4 vorstehenden Kupplungszapfens 53 ausgeführt. Bei
der dargestellten Ausführung
ist der Kupplungszapfen 53 durch Abrundung des in das Kupplungsteil 5 eingreifenden Endes
der Zahnstange 4 und durch eine seitliche Einfräsung 54 mit
einer unteren Aussparung 55 gefertigt. Durch die untere
Aussparung 55 wird eine untere Anlagefläche 56 geschaffen,
durch welche die Zahnstange 4 zur Auflage auf einer Auflagefläche 57 innerhalb
der Aufnahme 50 gelangt. Die Übergänge zwischen dem Kupplungszapfen 53 und
dem im Querschnitt rechteckigen Teil der Zahnstange 4 im Bereich
des Verbindungsstegs 52 sind abgerundet, so dass in diesem
Bereich eine möglichst
geringe Kerbwirkung entsteht. Der Kupplungszapfen 53 dient als
zusätzlicher Überspannungsschutz
und sorgt für eine
Sicherheit bei Überlastung.
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An
dem vom Backenkörper 13 der
Festbacke 2 in die Längsnut 10 des
Grundkörpers 1 vorstehenden
Ende des Kupplungselements 5 ist eine obere Abflachung 58 vorgesehen,
in der die Aufnahme 50 angeordnet ist. Sie enthält eine
im Wesentlichen kreisrunde vertikale Öffnung 59 zur Aufnahme
des Kupplungszapfens 53 und eine vordere Nut 60 für den Verbindungssteg 52.
Am Boden der Nut 60 ist ein Brückensteg 57 mit einer
etwas erhöhten
Auflagefläche
für die
Zahnstange 4 vorgesehen. Der Brückensteg 57 dient
als Auflage zur Höhenpositionierung der
Zahnstange 4 und zur Verstärkung des Kupplungselements 5.
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Wie
aus 4 hervorgeht, ist der Mittelpunkt 61 der Öffnung 59 gegenüber der
Längsachse 62 des Kupplungselements 5 seitlich
versetzt, so dass die Übertragungsfläche bei
einer einseitigen Anordnung der Verzahnung auf der neutralen Achse
der Verzahnung und der Kupplungselements 5 liegt. Dadurch können an
der Zahnstange 4 und dem Kupplungselement 5 keine
Querkräfte
oder Biegemomente entstehen.
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Die
vorstehend beschriebene Spannvorrichtung funktioniert wie folgt:
Durch Drehung des Stellelements 33 mit Hilfe eines Spannhebels
oder dgl. wird die Verstellbacke 3 über das Kupplungselement 5 und
die mit ihm verbundene Zahnstange 4 relativ zur festen
Spannbacke 2 verschoben. Dadurch kann z.B. ein Werkstück gespannt
werden. Über
den Betätigungsschieber 27 kann
eine schnelle Voreinstellung der Verstellbacke 3 erreicht
werden oder die Verstellbacke 3 kann ganz von dem Grundkörper 1 abgenommen
werden. Durch Abheben des Betätigungsschiebers 27 aus
der in 2 links gezeigten Einrückstellung in die rechts dargestellte
Lösestellung gelangt
die Verzahnung 21 des Mitnehmer 20 außer Eingriff
mit der Verzahnung 25 der Zahnstange 4, so dass
der Verstellbacken 3 relativ zur Zahnstange 4 verschoben
und entsprechend der Breite eines zu spannenden Werkstücks an einer
bestimmten Stelle der Zahnstange 4 positioniert werden
kann. Durch Absenken des Betätigungsschiebers 27 kann
der Mitnehmer 20 dann wieder in Eingriff mit der Zahnstange 4 gelangen
und ein Spannvorgang kann durchgeführt werden. In der Lösestellung
kann die Verstellbacke 3 bei Bedarf sogar aus dem Grundkörper 1 der
Spannvorrichtung herausgezogen werden. Die Verstellbacke 3 kann
so z.B. zur Reinigung einfach demontiert werden. Wenn die Verstellbacke 3 demontiert
ist, kann auch die Zahnstange 4 einfach demontiert und
anschließend
wieder schnell montiert werden.