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Die
Erfindung betrifft einen Schraubstock, insbesondere Bohrschraubstock
zum Spannen von runden Werkstücken,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Es
sind Bohrschraubstöcke
bekannt, deren Spannbacken gegenüberliegende,
prismenartige Aussparungen aufweisen, um Werkstücke mit einer runden Außenumfangsfläche, beispielsweise
Rohre, Scheiben, Hülsen,
zylindrische Rundstäbe
etc., spannen zu können,
so dass sie beispielsweise mittels einer Bohrmaschine bearbeitet
werden können. Nachteilig
ist hierbei jedoch, dass die prismenförmigen Aussparungen meist nur
für einen
sehr kleinen Werkstück-Durchmesserbereich
optimal geeignet sind. Werkstücke,
deren Durchmesser außerhalb dieses
Bereiches liegt, können
daher häufig
nicht mehr in der gewünschten
Weise gespannt werden. Weiterhin lassen Bohrschraubstöcke dieser
Art nur eine Außenspannung
der Werkstücke
zu. Häufig
ist es jedoch erwünscht,
hohle Teile, insbesondere hohlzylindrische Teile, von innen her
zu spannen, um freien Zugang zur Außenfläche des Werkstückes zu
haben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubstock der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit dem Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser
auf besonders einfache, präzise
und sichere Weise von außen
und – bei
Vorliegen von hohlen Werkstücken – auch von
innen gespannt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Schraubstock mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Der
erfindungsgemäße Schraubstock
ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
- – Die Spannbacken
bestehen aus Bolzenelementen,
- – die
Bolzenelemente sind an Schwenkhebeln befestigt,
- – die
Schwenkhebel sind an einer Drehplatte schwenkbar gelagert, die mittels
eines Antriebsmittels relativ zum Gehäuse drehbar ist,
- – am
Gehäuse
ist eine Führungsplatte
befestigt, in der für
jedes Bolzenelement eine Führungskulisse zur
Führung
dieses Bolzenelements vorgesehen ist,
- – die
Führungskulissen
erstrecken sich gebogen oder schräg von einem radial äußeren Bereich
zu einem radial weiter innen gelegenen Bereich der Führungsplatte,
so dass sich die Spannweite der Bolzenelemente ändert, wenn die Bolzenelemente
längs der
Führungskulissen
bewegt werden.
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Der
erfindungsgemäße Schraubstock
bietet den Vorteil, dass Werkstücke,
insbesondere Werkstücke
mit runder Außen-
und gegebenenfalls auch Innenumfangsfläche, auf besonders einfache,
sichere und präzise
Weise gespannt werden können.
Von besonderem Vorteil ist, dass sowohl eine Außenals auch Innenspannung von
Werkstücken
möglich
ist. Die beim Spannen auftretenden Radialkräfte werden dabei durch die
Seitenwände
der Führungskulissen aufgenommen.
Der Antriebsmechanismus zum Bewegen der Drehplatte und damit der
Spannbacken wird dadurch von diesen Spannkräften bedeutend entlastet. Der
Schraubstock kann daher auch bei moderaten Abmessungen und Wandstärken große Spannkräfte aufnehmen.
Ein separates Werkzeug zum Betätigen
des Schraubstocks ist nicht erforderlich. Ein weiterer Vorteil ist,
dass die Führungskulissen
ohne weiteres derart ausgestaltet werden können, dass in jeder Spannlage
der Bolzenelemente zumindest annähernd
die gleiche Spannkraft vorliegt, d.h. dass die Spannkraft nicht
oder nur unwesentlich vom Spanndurchmesser abhängt. Die Genauigkeit, Festigkeit
und Zuverlässigkeit
der Werkstückfixierung
ist hierbei völlig
unabhängig
vom Werkstückdurchmesser.
Auch eine Spannung von Werkstücken mit
Kurven- oder Freiformkonturen ist durch den erfindungsgemäßen Schraubstock
auf besonders einfache Weise möglich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform bestehen
die Spannbacken aus drei regelmäßig in Umfangsrichtung
der Führungsplatte
beabstandeten Bolzenelementen. Hierdurch wird eine Dreipunktaufnahme
für die
Werkstücke
geschaffen, die eine präzise
Zentrierung und Fixierung der Werkstücke ermöglicht und andererseits auch
auf besonders einfache Weise herstellbar ist. Das erfindungsgemäße Prinzip ist
jedoch auch ohne weiteres mit vier oder sogar noch mehr bolzenartigen
Spannbacken realisierbar. Falls es auf eine genaue Zentrierung des
Werkstücks nicht
ankommt, könnte
das erfinderische Prinzip auch mit nur zwei bolzenförmigen Spannbacken
verwirklicht werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform haben
die Bolzenelemente jeweils abgestufte Durchmesser mit mindestens
einer Durchmesserstufe, die eine Auflage für ein Werkstück bildet,
wobei die Durchmesserstufe mit Abstand zur Führungsplatte angeordnet ist.
Hierdurch ist es möglich,
die Werkstücke
in axial definierter Weise und mit Abstand zur Führungsplatte zu spannen, so
dass Späne
auf besonders einfache und zuverlässige Weise durch den Zwischenraum
zwischen Werkstück
und Führungsplatte
entfernt werden können.
Weiterhin ist dieser Abstand bei bestimmten Werkstückbearbeitungen erforderlich,
beispielsweise wenn in das Werkstück Durchgangsbohrungen eingebracht
werden sollen, da dann durch diesen Abstand verhindert werden kann,
dass die Bohrerspitze die Führungsplatte
kontaktiert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform sind
die Bolzenelemente zylindrisch ausgebildet. Eine derartige Formgebung
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Schraubstock für eine Innenspannung
von Werkstücken
verwendet werden soll. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, zumindest
denjenigen Abschnitt der Bolzenelemente, die mit dem Werkstück in Kontakt
kommen, nicht zylindrisch, sondern anders zu formen. Sind die zu
spannenden Werkstückflächen beispielsweise
eben, könnten
auch die Bolzenelemente ebene Spannflächen aufweisen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform sind
die Schwenkhebel in einem radial äußeren Bereich der Dreh platte
schwenkbar gelagert und erstrecken sich bei maximaler Spannweite
der Spannbacken zumindest überwiegend
in Umfangsrichtung der Drehplatte. Hierdurch ergeben sich besonders
günstige
Platz- und Hebelverhältnisse
für die
einzelnen Teile des Schraubstocks.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform besteht
das Antriebsmittel aus einem Spindelantrieb mit einem drehbar am
Gehäuse
gelagerten Drehgriff und einer in Längsrichtung bewegbaren Spindelstange,
die exzentrisch an der Drehplatte angelenkt ist, so dass eine Längsverschiebung
der Spindelstange eine Drehung der Drehplatte bewirkt. Ein derartiges Antriebsmittel
ist auf einfache und kostengünstige Weise
herstellbar und bewirkt ein zuverlässiges Bewegen der Spannbacken
auf rein manuelle Weise ohne zusätzliches
Werkzeug. Weiterhin bietet ein derartiges Antriebsmittel den Vorteil,
dass der Spindelantrieb auf einfache Weise selbsthemmend ausgeführt werden
kann, so dass die eingestellte Spannposition zuverlässig beibehalten
wird. Das erfinderische Prinzip ist jedoch auch mit anders gearteten
Antriebsmitteln realisierbar, beispielsweise mit elektrisch, hydraulisch
oder pneumatisch wirkenden Antriebsmitteln, die in der Lage sind,
die Drehplatte in der gewünschten
Weise relativ zum Gehäuse
in Umdrehung zu versetzen, wodurch die Spannbacken entsprechend
bewegt werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform bestehen
die Führungskulissen
aus gleich geformten Längsnuten,
die längs
ihrer Länge
eine gleichbleibende Breite aufweisen, wobei die Bolzenelemente durch
die Längsnuten
auf beiden gegenüber
liegenden Seiten abgestützt
werden. Hierdurch kann der Schraubstock auf besonders einfache Weise
sowohl für
die Außen-
als auch für
die Innenspannung von Werkstücken
verwendet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform sind
die Führungskulissen
bogenförmig
gekrümmt und
erstrecken sich in ihrem radial äußeren Endbereich
zumindest überwiegend
in Umfangsrichtung und in ihrem radial inneren Endbereich zumindest überwiegend
in Radialrichtung der Führungsplatte. Hierdurch
kann ein besonders günstiges
Verhältnis zwischen
kompakter Baugröße des Schraubstocks und
großem
Spannbereich realisiert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen Schraubstocks;
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2:
den Schraubstock von 1 in Explosionsdarstellung;
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3:
eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf das Gehäuseteil;
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4:
einen Längsschnitt
durch das Gehäuseteil
von 3;
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5:
das beim Schraubstock von 1 verwendete
Antriebsmittel in der Form eines Spindelantriebs;
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6:
eine Seitenansicht der Führungsplatte;
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7:
eine Draufsicht der Führungsplatte von 6;
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8:
eine Seitenansicht der Drehplatte, Schwenkhebel und Bolzenelemente;
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9:
eine Draufsicht auf die Anordnung von 8;
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10:
eine Draufsicht auf den Schraubstock von 1 ohne Werkstück;
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11:
eine Draufsicht auf den Schraubstock von 1, wobei
ein Werkstück
am Außenumfang
gespannt wird; und
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12:
eine Draufsicht auf den Schraubstock von 1, wobei
ein Werkstück
an einer Innenumfangsfläche
gespannt wird.
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Aus
den 1 und 10 bis 12 ist
ein Schraubstock 1 in der Form eines Bohrschraubstocks
ersichtlich, der sowohl zur Außen-
als auch Innenspannung von Werkstücken 2, 2', insbesondere von
Werkstücken
mit runden Außen-
und/oder Innenumfangsflächen,
jedoch auch von beliebigen anderen Werkstücken, geeignet ist. In 11 ist
ein Beispiel einer Außenspannung
und in 12 ein Beispiel einer Innenspannung
dargestellt. In der Regel wird ein derartiger Bohrschraubstock auf
eine ebene, horizontale Unterlage, beispielsweise auf einen Bearbeitungstisch
einer Bohrmaschine, aufgelegt, wobei dann das Werkstück 2, 2' von oben her
mittels der nicht dargestellten Bohrmaschine bearbeitet werden kann.
Es ist jedoch auch denkbar, den Schraubstock 1 an einer
geneigten oder vertikalen Fläche
festzuspannen, um das Werkstück 2, 2' in einem bestimmten
Winkel zur Horizontalebene zu fixieren.
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Der
Schraubstock 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuseteil 3,
einer im Gehäuseteil 3 drehbar
gelagerten Drehplatte 4, drei Schwenkhebeln 5,
die auf der Drehplatte 4 schwenkbar gelagert sind und an
ihrem freien Ende jeweils einen Spannbacken in der Form eines Bolzenelements 6 tragen, einer
Führungsplatte 7 mit
Führungskulissen 8,
einem Antriebsmittel in der Form eines Spindelantriebs 9,
um die Drehplatte 4 in Umdrehung zu versetzen, und einem
Tragegriff 10.
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Der
Tragegriff 10, der lediglich optional vorhanden ist, jedoch
das Positionieren und Halten des Schraubstocks 1 wesentlich
erleichtert, ist in der Explosionszeichnung von 2 nicht
dargestellt.
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Wie
aus den 1 bis 4 ersichtlich, weist
das Gehäuseteil 3 einen
Gehäuseabschnitt 11 mit
einer in Draufsicht kreisförmigen
Außenkontur auf.
Der Gehäuseabschnitt 11 ist
napfförmig
ausgebildet und nach unten durch einen Boden 12 im Wesentlichen
abgeschlossen. Im Boden 12 befindet sich eine zentrale,
senkrechte, durchgehende Bohrung 13, in die eine hohlzylinderförmige Lagerhülse 14 eingesetzt
ist. Die Lagerhülse 14 steht
nach oben über die
Oberseite 15 des Bodens 12 um eine Länge vor, die
etwa der Höhe
der Drehplatte 4 entspricht, so dass die Drehplatte 4 mittels
einer zentralen Lagerbohrung 16 (9) auf die
Lagerhülse 14 aufgesteckt
werden kann, die als Drehlager für
die Drehplatte 4 dient. Die Drehplatte 4 ist somit
um die vertikale Drehachse 17 relativ zum Gehäuseteil 3 drehbar.
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Wie
weiterhin aus den 1 bis 4 ersichtlich,
erstreckt sich vom Boden 12 aus eine kreisringförmige Umfangswand 18 nach
oben. Hierdurch wird im Gehäuseabschnitt 11 eine
Vertiefung 19 gebildet, in der die Drehplatte 4 und
die Schwenkhebel 5 aufgenommen werden.
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Vom
kreisscheibenförmigen
Gehäuseabschnitt 11 erstreckt
sich ein geradliniger, rohrförmiger Gehäuseabschnitt 20 radial
nach außen,
der zur Aufnahme und Lagerung des Spindelantriebs 9 dient, der
in Längsrichtung
und mittig innerhalb des Gehäuseabschnittes 20 verläuft.
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Der
Spindelantrieb 9 besteht, wie aus den 2 und 5 ersichtlich,
aus einer Spindelstange 21 mit Außengewinde, auf das eine hülsenförmige Spindelmutter 22 aufgeschraubt
ist. Die Spindelmutter 22 ist mit einem rohrförmigen Drehgriff 23 fest
verbunden. Der Innendurchmesser des Drehgriffs 23 ist dabei
größer als
der Außendurchmesser
der Spindelmutter 22, so dass sich die Spindelmutter 22 in
den Drehgriff 23 hinein erstrecken und sich in diesem axial
bewegen kann. Spindelmutter 22 und Drehgriff 23 sind
mittels eines in den 2 und 5 lediglich schematisch
dargestellten Drehlagers 25 drehbar, aber axial unverschiebbar,
in einer nicht näher
dargestellten Weise im Bereich des freien Endes des länglichen
Gehäuseabschnitts 20 gelagert.
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Wird
die Spindelmutter 22 mittels des Drehgriffs 23 gedreht,
wird die Spindelstange 21 somit in ihrer Axialrichtung
relativ zum Gehäuseteil 3 verschoben.
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Am
inneren Ende der Spindelstange 21 ist ein Verbindungshebel 26 angelenkt.
Dieser Verbindungshebel 26 ist um eine Schwenkachse 27 schwenkbar,
die parallel zur Drehachse 17 der Drehplatte 4 verläuft. Weiterhin
erstreckt sich der Verbindungshebel 26 dicht unterhalb
der Drehplatte 4 bis zu einem Zapfen 28 (8, 9),
der exzentrisch an der Drehplatte 4 befestigt ist und über diese
senkrecht nach unten vorsteht. An diesem Zapfen 28 ist der
Verbindungshebel 26 mit seinem anderen Ende ebenfalls schwenkbar
gelagert.
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Wird
die Spindelstange 21 mittels des Drehgriffs 23 in
Axialrichtung hin und her bewegt, bewirkt der Verbindungshebel 26 somit
eine Drehbewegung der Drehplatte 4. Spindelstange 21 und
Verbindungshebel 26 stellen damit eine Art Kurbelantrieb
für die Drehplatte 4 dar.
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Der
Verbindungshebel 26, der direkt unterhalb der Drehplatte 4 angeordnet
ist, erhält
durch einen vertieften Abschnitt 29 des Bodens 12 den
erforderlichen Bewegungsfreiraum.
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Die
Drehplatte 4 hat die Form einer Kreisscheibe mit planparallelen
Ober- und Unterseiten. Der Außendurchmesser
der Drehplatte 4 ist derart, dass sie mit geringem Abstand
innerhalb der Umfangswand 18 angeordnet ist.
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Auf
der Oberseite der Drehplatte 4 befinden sich drei Schwenkhebel 5,
die jeweils an einem Ende an der Drehplatte 4 angelenkt
sind und sich in die gleiche Umfangsrichtung der Drehplatte 4 erstrecken.
Sie sind um Schwenkachsen 30 schwenkbar, die parallel zur
Drehachse 17 der Drehplatte 4 verlaufen und in
ihrem äußeren Randbereich
angeordnet sind. In Umfangsrichtung der Drehplatte 4 sind
die Schwenkachsen 30 regelmäßig verteilt angeordnet.
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Die
Schwenkhebel 5 sind gleich geformt und erstrecken sich
in der Nähe
des Randbereiches der Drehplatte 4 in Umfangsrichtung,
ohne jedoch über den äußeren Rand
der Drehplatte 4 vorzustehen. Sämtliche Schwenkhebel 5 befinden
sich somit in der gleichen Ebene und können in dieser Ebene frei verschwenkt
werden, wobei sich der Abstand ihrer freien Enden zum Zentrum der
Drehplatte 4 verändert.
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An
ihren freien Enden tragen die Schwenkhebel 5 jeweils ein
Bolzenelement 6, das fest mit dem zugeordneten Schwenkhebel 5 verbunden
ist und senkrecht über
diesen nach oben vorsteht. Die drei Bolzenelemente 6 sind
gleich geformt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Bolzenelemente 6 eine
gestufte zylindrische Form, wobei ein unterer Bolzenabschnitt 31 einen
größeren Durchmesser aufweist
als ein oberer Bolzenabschnitt 32. Der Durchmesser der
unteren Bolzenabschnitte 31 ist an die Breite der Führungskulissen 8 in
der Führungsplatte 7 angepasst,
und zwar derart, dass sich die unteren Bolzenabschnitte 31 mit
nur geringem seitlichen Spiel durch die Führungskulissen 8 hindurch
erstrecken. Die Länge
der unteren Bolzenabschnitte 31 ist derart bemessen, dass
sich die Durchmesserstufen 33, die eine Auflage für das Werkstück bilden,
mit Abstand oberhalb der Führungsplatte 7 befinden.
Die Durchmesserstufen 33 stützen somit das Werkstück 2, 2' in einer Richtung
parallel zur Drehachse 17 ab, während die oberen Bolzenabschnitte 32 mit
geringerem Durchmesser zum Spannen der Werkstücke 2, 2' in Radialrichtung
dienen.
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Die
Führungsplatte 7 ist
wiederum, wie aus den 6 und 7 ersichtlich,
in der Form einer Kreisscheibe mit planparallelen Ober- und Unterseiten
ausgebildet. Die drei Führungskulissen 8,
welche die Führungsplatte 7 vollstän dig durchdringen,
bestehen aus gleich geformten Längsnuten,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel
längs ihrer
Länge eine gleichbleibende
Breite aufweisen. Die Führungskulissen 8 sind
weiterhin bogenförmig
gekrümmt
und erstrecken sich in ihrem radial äußeren Endbereich annähernd in
Umfangsrichtung und in ihrem radial inneren Endbereich annähernd in
Radialrichtung der Führungsplatte 7.
Weiterhin sind die Führungskulissen 8 in
Umfangsrichtung der Führungsplatte 7 regelmäßig verteilt,
wobei sie die gleiche Orientierung aufweisen. Die Führungskulissen 8 erstrecken
sich von der Nähe des äußeren Randbereiches
der Führungsplatte 7 bis
in die Nähe
ihres Zentrums.
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Die
Führungsplatte 7,
deren Außendurchmesser
an denjenigen des zylinderförmigen
Gehäuseabschnittes 11 angepasst
ist, wird auf den Gehäuseabschnitt 11 aufgesetzt
und mittels nicht dargestellter Schrauben mit diesem verschraubt.
Die Führungsplatte 7 dient
somit gleichzeitig als Deckplatte, welche die Schwenkhebel 5 mit
geringem Abstand überdeckt.
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Aufgrund
der beschriebenen Anordnung werden die Schwenkhebel 5 längs der
Führungskulissen 8 gleichsinnig
in Umfangsrichtung der Führungsplatte 7 und
damit auch in Radialrichtung bewegt, wenn die Drehplatte 4 mittels
des Spindelantriebs 9 in Umdrehung versetzt wird. Wird
die Drehplatte 4 im Uhrzeigersinn gedreht, bewegen sich
die Bolzenelemente 6 längs
der Führungskulissen 8 radial
nach innen. Wird die Drehplatte 4 entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht, bewegen sich die Bolzenelemente 6 radial nach
außen.
Die Seitenwände
der Führungskulissen 8 nehmen
dabei einen wesentlichen Teil der Spannkräfte auf. Weiterhin ist der
Spindelantrieb 9 selbsthemmend ausgeführt, so dass sich die Zuspannung
nicht von alleine lösen
kann. Dies wird einerseits durch den Verbindungshebel 26,
dessen Kraftrichtung schräg
zur Spindelstange 21 verläuft, und zum anderen durch
das selbsthemmende Gewinde des Spindelantriebs 9 bewirkt.
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Der
Tragegriff 10 ist U-förmig
ausgebildet und erstreckt sich vom zylinderförmigen Gehäuseabschnitt 11 radial
nach außen
auf der zum länglichen Gehäuseabschnitt 20 gegenüber liegenden
Seite des zylinderförmigen
Gehäuseabschnitts 11.
Auf diese Weise kann der Schraubstock 1 auf sehr einfache Weise
getragen und, falls erforderlich, während der Bearbeitung auch
beidseitig, nämlich
einerseits am Tragegriff 10 und andererseits am Drehgriff 23 oder am
länglichen
Gehäuseabschnitt 20,
festgehalten werden.
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Es
ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht nur bei Bohrschraubstöcken der
vorstehend beschriebenen Art, sondern auch bei anderen Schraubstöcken eingesetzt
werden kann, beispielsweise bei Schraubstöcken, die zur Fräsbearbeitung
dienen. Weiterhin sind eine Vielzahl von Abwandlungen möglich. So
ist es beispielsweise möglich,
dass die Führungskulissen 8 nicht
bogenförmig,
sondern geradlinig ausgebildet sind und schräg von einem äußeren Randbereich
der Führungsplatte 7 in
Richtung Zentrum verlaufen.