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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Gegenstände, insbesondere für Werkzeughalter.
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Aus
dem Stand der Technik sind Spannvorrichtungen bekannt, die zum Spannen
von Gegenständen
und insbesondere von Werkzeughaltern dienen. Beispielsweise offenbart
die
DE 202 08 578 eine Spannvorrichtung
zum lösbaren
Spannen eines Gegenstands, die eine Nabe (
2) und eine in
der Nabe (
2) gegen eine Vorspannkraft axial verschiebbare
Stange (
5) aufweist. An der Stange ist eine Schräge vorgesehen,
die zumindest eine in einem Durchgangsloch der Nabe gehaltene Kugel
radial nach außen drückt. An
der Stange ist eine Hülse
abnehmbar angebracht, die mit der Schräge versehen ist.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung eine vereinfachte Spannvorrichtung
vorzusehen, die ein zuverlässiges
Spannen und Lösen
eines Gegenstands ermöglicht.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Spannvorrichtung nach Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
werden gemäß der abhängigen Ansprüche ausgeführt.
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Eine
erfindungsgemäße Spannvorrichtung zum
lösbaren
Spannen eines Gegenstands umfasst eine Aufnahme für den Gegenstand,
eine verschiebbar gelagerte Stange, und ein in einer Spannbohrung aufgenommenes
Spannelement, das mit der Stange zusammenwirkt, und das durch Verschiebung
der Stange in eine erste Richtung zu der Aufnahme hin bewegbar ist.
Die Stange ist seitlich von der Aufnahme gelagert und eine Längsachse
der Stange liegt windschief zu einer Längsachse des zu spannenden Gegenstands.
Der aus der Geometrie bekannte Begriff windschief bzw. windschiefe
Lage, bedeutet, dass die windschiefen Geraden bzw. Achsen einander
weder schneiden, noch dass sie parallel zueinander liegen.
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Die
erfindungsgemäße Ausbildung
der Lagerung der Stange ermöglicht
eine vereinfachte Spanneinrichtung, da nur noch ein bewegliches
Spannelement erforderlich ist, um einen Gegenstand zuverlässig in
einer Aufnahme zu spannen. Dadurch ist es möglich, die Anzahl an beweglichen
Teilen zu verringern. Dies vereinfacht die Herstellung einer solchen Spannvorrichtung
und trägt
somit zu einer zuverlässigeren
Spannvorrichtung bei geringeren Kosten bei. Insbesondere kann die
Stange dabei in einer Bohrung gelagert sein.
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Vorteilhaft
kann die Stange mit einen abgeschrägten Abschnitt ausgeführt sein,
der bei Verschiebung der Stange in die erste Richtung das Spannelement
zu der Aufnahme hin bewegt.
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Vorteilhaft
kann die Stange außerdem
mittels einem Vorspannelement in die erste Richtung vorgespannt
sein.
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Vorteilhaft
kann außerdem
ein Endabschnitt der Stange aus der Bohrung vorragen, und die Stange
durch eine Betätigung
des Endabschnitts in eine zweite Richtung bewegt werden, die der
ersten Richtung entgegengesetzt ist.
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Dadurch
ist es möglich,
das Spannelement wieder von der Aufnahme weg zu bewegen und den gespannten
Gegenstand aus der Aufnahme zu entnehmen.
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Insbesondere
kann es vorteilhaft sein, das Spannelement als Kugel auszuführen.
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In
der Aufnahme kann außerdem
ein Positionierungselement vorgesehen sein, das mit einer entsprechenden
Aussparung des Gegenstands in Eingriff bringbar ist. Dadurch ist
eine Drehung des Gegenstands um dessen Längsachse verhindert.
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Ebenso
kann in einer Umfangsrichtung der Aufnahme ein in dem Bereich der
Spannbohrung ausgesparter Vorsprung ausgebildet sein, der mit einer
in dem Gegenstand ausgebildeten Nut in Eingriff gebracht wird. Dabei
kann die Kugel über
die Höhe des
Vorsprungs hinausragen, wenn die Stange in die erste Richtung vorgespannt
ist.
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Die
Spannbohrung kann außerdem
an ihrem zu der Aufnahme gerichteten Ende eine Verjüngung aufweisen,
die ein Austreten des Spannelements verhindert.
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Die
Längsachse
der Stange kann vorteilhaft senkrecht auf eine die Längsachse
des zu spannenden Gegenstands enthaltende Ebene stehen.
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Besonders
vorteilhaft kann es sein, die Stange mit einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
auszubilden. Dabei weist der abgeschrägte Abschnitt eine konische
Form auf. Dies ermöglicht eine
vereinfachte Herstellung der Spannvorrichtung, da die Stange beim
Zusammenbau in der Querbohrung nicht ausgerichtet werden muss.
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Außerdem kann
der abgeschrägte
Abschnitt aus mindestens zwei Unterabschnitten bestehen. Dabei hat
der näher
bei dem aus der Bohrung ragenden Ende der Stange liegende erste
Unterabschnitt einen flacheren Steigungswinkel als der zweite Unterabschnitt.
Dies ermöglicht
ein schnelleres Vorspannen durch den ersten Unterabschnitt, während in
der letzten Phase des Spannens durch den zweiten Unterabschnitt
eine höhere
Spannkraft aufgebracht werden kann.
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Insbesondere
ist für
die Spannvorrichtung eine Prismenform mit J-förmiger Aussparung als vorteilhaft
anzusehen. Die J-Form
wird dabei durch einen Bogen definiert, an dessen einem Ende sich
ein gerader Schenkel anschließt.
Insbesondere ist ein halbkreisförmiger
Bogen bevorzugt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Spannvorrichtung
kann die Prismenform eine rechteckige Aussparung aufweisen.
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In
den Figuren zeigt:
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1 eine
Schnittansicht durch eine Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
in gespanntem Zustand,
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2 eine
Draufsicht der Spannvorrichtung aus 1 mit einem
eingespannten Gegenstand,
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3 eine
Schnittansicht der 2 entlang der Linie A-A,
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4 eine
Schnittansicht der Spannvorrichtung mit eingelegtem Gegenstand in
ungespanntem Zustand.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird auf Basis der 1 bis 4 beschrieben.
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Eine
Aufnahme 3 für
einen Gegenstand ist im wesentlichen als Prisma mit J-förmiger Aussparung
aufgebaut. Das J wird dabei aus einem Halbkreis mit einem an einem
Ende des Halbkreises anschließendem
Schenkel gebildet. In der Aussparung ist in Umfangsrichtung ein
Vorsprung 17 vorgesehen, der bis zum Ende des Schenkels
fortgeführt
ist.
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Neben
dem Schenkel des J ist eine Bohrung 5 vorgesehen, in der
eine Stange 7 aufgenommen ist.
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Ein
Ende der Stange 7 ragt dabei aus der Bohrung 5,
die in ihrem oberen Bereich mittels Vorsprüngen verjüngt ist. Ein in dem Bereich
des Endes vorgesehener Flansch der Stange 7 gerät in der
Bohrung 5 mit den Vorsprüngen in Eingriff und definiert somit
eine erste Endposition der Stange 7. Bei dem zweiten Ende
der Stange 7 ist innerhalb der Bohrung 5 eine
Spiralfeder 13 als Vorspanneinrichtung vorgesehen, die
die Stange 7 in die erste Endposition vorspannt.
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Zwischen
dem Flansch und dem zweiten Ende der Stange 7 ist diese
mit zwei konischen Abschnitten versehen. Der näher bei dem Flansch bzw. dem
aus der Bohrung 5 ragenden ersten Ende der Stange liegende
erste konische Abschnitt ist mit einer geringeren Steigung ausgeführt als
der zweite konische Abschnitt. Der Durchmesser des aus der Bohrung 5 ragenden
Endes der Stange 7 entspricht dabei dem kleineren Durchmesser
des ersten konischen Abschnitts, und der Durchmesser des zweiten
Endes der Stange 7 entspricht dabei dem größeren Durchmesser
des zweiten konischen Abschnitts.
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Von
der Bohrung 5 zweigt eine Spannbohrung 9 in Richtung
zu dem Schenkel hin ab. Die Spannbohrung ist an einer Stelle vorgesehen,
die im Wesentlichen der Position des zweiten konischen Abschnitts
entspricht, wenn die Stange 5 sich in der ersten Endposition
befindet. Außerdem
ist der Vorsprung 17 in dem Bereich der Spannbohrung 9 unterbrochen.
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In
der Spannbohrung 9 ist eine Kugel 11 als Spannelement
aufgenommen. Der Radius der Kugel ist 11 dabei geringfügig kleiner
als der Durchmesser der Bohrung. Die Kugel 11 ragt über den
Vorsprung 17 hinaus aus der Spannbohrung 9, wenn
die Stange 7 sich in der ersten Endposition befindet. Dabei ist
die Kugel 11 auf selbsthemmende Weise in Anlage mit dem
zweiten konischen Abschnitt. Um ein Herausfallen der Kugel aus der
Spannbohrung 9 zu verhindern, weist die Spannbohrung in
dem Bereich des Schenkels eine Verjüngung auf.
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An
einer Stelle in dem Bereich des Halbkreises in der Aufnahme 3 ist
außerdem
ein Positionierungselement 15 vorgesehen.
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Ein
zu spannender Gegenstand 1 ist mit einem im wesentlichen
kreisförmigen
Querschnitt ausgebildet. Außerdem
weist der Gegenstand 1 eine Nut in Umfangsrichtung auf,
die mit dem Vorsprung 17 in Eingriff bringbar ist. Eine
Aussparung 19 in dem Gegenstand ist mit dem Positionierungselement
in Eingriff bringbar.
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Um
den Gegenstand 1 in die Spannvorrichtung einzuspannen muss
die Stange 7 entgegen der Vorspannkraft der Feder 13 in
die Bohrung 5 hinein verschoben werden. Dies wird durch
das Ausüben
eines Drucks auf das aus der Bohrung 5 ragende Ende der
Stange 7 erreicht.
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Durch
das Verschieben der Stange 5 verschiebt sich der zweite
konische Abschnitt in Richtung des zweiten Endes und die Selbsthemmung
zwischen Kugel 11 und dem zweiten konischen Abschnitt der
Stange 5 wird gelöst.
Ist die Stange 7 so weit wie möglich in eine zweite Endposition
in die Bohrung 5 hinein verschoben, befindet sich ein zwischen
dem ersten konischen Abschnitt und dem Flansch liegender zylindrischer
Abschnitt der Stange 5 in dem Bereich der Spannbohrung.
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Somit
ist für
die Kugel 11 ein größtmöglicher Freiraum
innerhalb der Spannbohrung 9 bzw. der Bohrung 5 bereitgestellt.
Dabei ist aber der Normalabstand von dem Abzweig der Spannbohrung 9 zu dem
zylindrischen Abschnitt der Stange 7 kleiner als der halbe
Durchmesser der Kugel 11, um ein herausfallen der Kugel
aus der Spannbohrung und ein dadurch bedingtes verklemmen der Kugel
in der Bohrung 5 zu verhindern.
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Nachdem
die Stange 7 die zweite Endposition erreicht hat, ist es
daher möglich,
den Gegenstand 1 in die J-förmige Aussparung so einzulegen,
dass die Aussparung 19 mit dem Positionierungselement 15 und
die Nut des Gegenstands mit dem Vorsprung 17 in Anlage
ist. Dadurch ist eine Rotation und eine Verschiebung in der Längsrichtung
des Gegenstands verhindert.
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Durch
das Freigeben der Stange 7 kehrt diese wieder in die erste
Endposition zurück.
Dabei wird die Kugel 11 zuerst durch den ersten konischen
Abschnitt und dann durch den zweiten konischen Abschnitt durch die
Spannbohrung 9 in Richtung des Gegenstands 1 geschoben,
bis die Kugel 11 in der Nut des Gegenstands 1 mit
diesem in Anlage ist. Durch die große Steigung des zweiten konischen
Abschnitts wird dabei eine ausreichende Druckkraft auf die Kugel
ausgeübt,
um eine Selbsthemmung zu erreichen. In dieser Position ragt die
Kugel ausreichend weit in dem Bereich des Schenkels in die J-förmige Aussparung
hinein, dass eine Bewegung des Gegenstands 1 in die Richtung
parallel zu der Stange 7 nicht möglich ist.
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Zum
Entnehmen des Gegenstands ist es erforderlich, wiederum einen Druck
auf das aus der Bohrung 5 ragende Ende der Stange 7 auszuüben, um
die Selbsthemmung der Kugel 11 mit der Stange 7 zu
lösen,
sodass durch das Bewegen des Gegenstands 1 parallel zur
Stange 7 die Kugel 11 in die Spannbohrung 9 gedrückt wird,
und der Gegenstand entnommen werden kann.
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Eine
optimale Wirkung der Selbsthemmung wird erreicht, wenn die Längsachse
der Bohrung im wesentlichen senkrecht auf die Längsachse des Gegenstands steht
ohne diese zu schneiden, d.h. die Lage der beiden Längsachsen
zueinander windschief ist.