DE2060881A1 - Mechanische Spanneinrichtung,insbesondere Maschinenschraubstock - Google Patents
Mechanische Spanneinrichtung,insbesondere MaschinenschraubstockInfo
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Description
PATENTANWÄLTE 8902AUGSBURG-GoGGiNGEN1UenIO. 12. 1970
ν. Eichendorff-Straße 10
DR. ING. E. LIBBAU Unser Zeichen Dr. Lb/S A 8O96
(Bei Rückantwortbitte angeben)
Ihr Zeichen
Ihre Nachricht vom
Franz Arno Id
896Ο Kempten/Allgäu Spatzenweg 48
Mechanische Spanneinrichtung, insbesondere
Maschinenschraubstock
Die Erfindung betrifft eine mechanische Spanneinrichtung, insbesondere
Maschinenschraubstock zum Einspannen von Werkstücken mit einer im feststehenden Schraubstockteil verschraubbaren Hohlspindel,
einer in dieser axial verschiebbar gelagerten, den Spanndruck ausübenden Druckstange, einer in einer Verlängerung der
Hohlspindel axial verschraubbaren Antriebsspindel, einer zwischen
Antriebsspindel und Hohlspindel eingeschalteten Drehmomentkupplung und einem zwischen Antriebsspindel und Druckstange angeordneten
Kniehebe!kraftverstärker.
Bei einem vorbekannten Maschinenschraubstock dieser Bauart (DAS 1 289 799) wurde vorgeschlagen, als Kraftverstärker ein Kniehebelpaar
vorzusehen, dessen Kniehebel je aus zwei Druckgliedern
und einer mittleren Rolle bestehen, wobei dieses Kniehebelpaar mit einem sich an diesen Rollen abstützenden, längsverschiebbaren
Druckkeil zusammenarbeitet. Im Hinblick auf die bei einem solchen Maschinenschraubstock zu erzeugenden, hohen Spannkräfte von
4 Tonnen und darüber wird jedoch dieser Kniehebel-Kraftverstärker zu hoch beansprucht, so daß infolge der hohen Reibungskräfte ein
Pressen bzw. Blockieren dieses Kniehebel-Kraftverstärkers eintritt.
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Dabei ist zu berücksichtigen, daß im Hinblick auf den in der Hohlspinde
lverlängerung für das Kniehebelpaar zur Verfügung stehenden, engen Raum die Kniehebelpaare nur verhältnismäßig geringe Abmessungen
haben können und daß auch aus diesem Grund die Erzeugung und Übertragung hoher Spannkräfte nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Maschinenschraubstock
mit Kniehebel-Kraftverstärker zu schaffen, der auf dem in der Hohlspindelverlängerung vorhandenen, engen Raum untergebracht
werden kann und mit welchem trotz verhältnismäßig geringer Abmessungen sehr hohe Spannkräfte bei geringer Beanspruchung des
Kniehebelsystems, verbunden mit geringem Verschleiß, erzielt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine mechanische Spanneinrichtung, insbesondere Maschinenschraubstock, der eingangs genannten Bauart
vorgesehen, bei welcher nach der Erfindung der Knieh&el-Kraftverstärker
aus mehreren, konzentrisch zur Spindelachse angeordneten Kniehebelpaaren und einem von der Antriebsspindel verschiebbaren,
sich konisch verjüngenden Druckbolzen besteht, welcher der Anzahl der Kniehebel entsprechende Druckflächen aufweist.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Maschinenschraubstock
mit mechanischem Kraftverstärker;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil dieses Maschinenschraubstocks
in größerem Maßstab. Die obere Hälfte dieses Längsschnittes zeigt die beweglichen Teile in der Grundstellung,
die untere Hälfte beim Spannen.
Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie III/III der Fig. 2;
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Pig. 4 die Aufsicht auf einen Teil (Druckbolzen) des Kraftverstärkers;
Pig. 5 die zugehörige Stirnansicht in Richtung V der Fig. 4;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Kniehebel-Kraftverstärkers;
Fig. 7 einen Teil des Längsschrittes der Fig. 2 in größerem Maßstab;
Fig. 8 eine/n Führungskörper im Längsschnitt;
Fig. 9 diesen Führurigskörper im Querschnitt;
Fig.10 einen weiteren Führungskörper im Längsschnitt;
Fig.11 diesen im Querschnitt.
In der Zeichnung ist mit 1 die Grundplatte eines Maschinenschraubstocks bezeichnet, die eine feststehende Spannbacke 2 und
einen Lageransatz 3 aufweist, in welchem eine mit Außengewinde 4
versehene Hohlspindel 5 verschraubbar angeordnet ist. Diese Hohlspindel
ist mit einem Hals 6 in dem rückwärtigen Teil 7 eines Schiebers 8 gelagert, an dessen eine bewegliche Spannbacke 9
aufweisendem Vorderteil 10 sich eine Druckstange 11 abstützt, die axial verschiebbar in der Hohlspindel 5 gelagert ist. Wie im
einzelnen aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Hohlspindel 5 Verlängerungen
5a» 5b auf, die mit der Hohlspindel eine festeEinheit
bilden. Mit dem Verlängerungsteil 5 b ist auch eine zugleich als Kupplungsteil ausgebildete Hülse 12 fest verbunden, in welcher
verschraubbar eine Antriebsspindel 13 angeordnet ist. Das Ende 14
dieser Spindel ist fest mit einem Kopfstück 15. verbunden, das 'seinerseits fest mit einer Hülse,16 und einer Scheibe 17 verbunden
ist. Es ist ferner eine Handkurbel l8 vorgesehen, die mit einem Mehrkant 19 in eine entsprechende Mehrkantöffnung der Scheibe 17
eingesteckt werden kann. Mit der Kurbel 18 wird zum Einspannen des Werkstücks 20 diese Kurbel im Uhrzeigersinn gedreht und zum
Entspannen des Werkstücks in umgekehrter Richtung. Zwischen Hohlspindel 5, 5a, 5b und Antriebsspindel 13 ist eine Drehmomentkupplung
eingeschaltet. Bei der gezeigten vorteilhaften Ausführung
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1st zu diesem Zweck eine Rastkupplung vorgesehen, die aus der
Rastzähne 21 aufweisenden Kupplungsscheibe 22 und der Kupplungshülse 12 besteht, die den Rastzähnenj21 entsprechende Aussparungen
aufweist. Mit der Verlängerung 23 der Antriebsspindel I3 ist eine
Scheibe 24 verbunden. Zwischen dieser Scheibe und der Kupplungsscheibe
22 ist eine Druckfeder 25 angeordnet, die bei Beginn des
Spannvorgangs, d. h. beim Drehen der Antriebsspindel 13, zunächst die Kupplungsteile 22, 12 im Eingriff hält, so daß mit der Antriebsspindel 13 zugleich die Hohlspindel 5, 5 a, 5b gedreht und in dem
Innengewinde des Lageransatzes 3 verschraubt wird. Es wird damit, d. h. mittels der von der Spindel 5 mitgenommenen Druckstange 11
der Schieber 8 an das Werkstück 20 herangeführt und auf dieses ein geringer Vorspanndruck erzielt. Beim Weiterdrehen der Antriebsspindel 13 rastet dann die Kupplungsscheibe 22 durch Verschieben
in Richtung A aus, so daß dann die Hohlspindel 5,- 5 a, 5 b stehen
bleibt, jedoch die Antriebsspindel I3 durch Verdrehen in der nunmehr
feststehenden Gewindehülse 12 weiter in Richtung A verschraubt wird. Dabei übt das Spindelende 23 über einen Kraftverstärker eine
sehr starke Verschiebekraft auf die Druckstange 11 in Richtung A aus, mit welchem dann das Werkstück 20 festgespannt wird. Wie
aus der Zeichnung hervorgeht, besteht dieser Kraftverstärker aus drei konzentrisch zur Spindelachse angeordneten Kniehebelpaaren und
einem von der Antriebsspindel I3, 23 verschiebbaren, sich konisch
verjüngenden Druckbolzen 26 bzw. 26 a, welcher der Anzahl der
Kniehebel entsprechende, also bei der gezeigten Ausführung sechs Druckflächen 27 bzw. 27 a aufweist.
Bei der gezeigten, vorteilhaften Ausführung nach Fig. 1 bis 5 und
bestehen die Kniehebel je aus drei Stahlkugeln, nämlich einer mittleren Stahlkugel 28 und zwei Endkugeln 29 und zwei an den
Enden mit Lagerpfannen 30 versehenen Druckgliedern 3I, die sich mit diesen Pfannen an den Stahlkugeln 28, 29 abstützen. Die Endkugeln
29 stützen sich einerseits an einem mit der Spindelverlängerung
5 a fest verbundenen Widerlager 32 und andererseits an einem
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in Richtung der Spindelachse verschiebbaren Widerlager 33 ab,
das unter Zwischenschaltung einer Schraubendruckfeder 34 auf die
Druckstange 11 einwirkt. In diesen Widerlagern 32, 33 sind für die
Endkugeln 29 ebenfalls Lagerpfannen 30 vorgesehen. Vorteilhaft
bilden sämtliche Lagerpfannen 30 einen Kugelabschnitt, dessen
Krümmungsradius mit dem Kugelradius übereinstimmt, so daß die erzeugten, hohen Druckkräfte mit einer größeren Kugelfläche
vorteilhaft übertragen werden. Um bei der Verschiebung des Druckb'olzens 26 in Richtung A ein gleichmäßiges, radiales Nachaußendrücken
der Kniehebel zu sichern, sind für die mittleren Kugeln 28 der Kniehebel bzw. deren Druckglieder 31 radiale Führungen
35 vorgesehen. Bei der in Fig. 2, 3 und J gezeigten Ausführung
weisen die Widerlager 32 und 33 keilförmige, axiale Verlängerungen
36 auf, so daß zwischen diesen die radialen Führungen 35 gebildet
werden. Vorteilhaft ist jedoch, wie in Fig. 8, 9 und 10 veranschaulicht, ein in die Spindelverlängerung 5 a lose einsetzbarer
Führungsteil 37 bzw. 38 vorgesehen, der einen zylindrischen Hohlkörper bildet und der zur Führung der mittleren Kugeln 28 bzw.
Druckglieder 3I radiale Führungsnuten 39 bzw. 40 aufweist, die
sich über die ganze Länge dieses HohlkÖrp/ers erstrecken. Dieser
Hohlkörper kann bei der Ausführung gemäß Fig. 8, 9 aus einem
Spritzgußkörper bestehen, oder aber bei der Ausführung nach Fig. 10, 11 aus einem Blechkörper, der aus keilförmigen Blechsegmenten 4l und einem diese umschließenden und festverbindenden
Blechring 42 besteht. .
Bei der in Fig. 2 bis 5 und 7 gezeigten, vorteilhaften Ausführung
weist der Druckbolzen 26 eine veränderliche, nach dem freien Ende zunehmende Konizität auf, wobei an diesem Druckbolzen Längsnuten
27 vorgesehen sind, in denen sich die mittleren Stahlkugeln 28 auf einer Kreisbogenlinie abstützen, deren Radius mit
dem Kugelradius übereinstimmt. Dies ist in Fig. 7 veranschaulicht: Die Berührungsebene einer mittleren Kugel 28 mit dem Druckbolzen
26 ist bei a, a1 mit strichpunktierter Linie angedeutet.
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In dieser Ebene hat die zugehörige Druckfläche 27 einen Krümmungsradius
r, der mit dem Kugelradius übereinstimmt. Die mittleren Kugeln 28 haben also mit dem Druckbolzen keine Punktberührung,
sondern vielmehr eine kreisbogenförmige Linienberührung, so daß damit eine günstigere Kraftübertragung zwischen Druckbolzen und
den sechs Kugeln 28 erzielt wird. Die Konizität des Druckbolzens 26 kann je nach den Erfordernissen bzw. der Arbeitscharakteristik
gewählt werden, wobei nur durch Austausch des Druckbolzens 26 eine Änderung der Arbeitscharakteristik des Kniehebelsystems
möglich ist.
Mit der dargestellten, nach dem Ende des Druckbolzens zunehmenden Konizität kann erreicht werden, daß beim Spannen des Schraubstocks,
d. h. beim Drehen der Antriebskurbel l8 stets ein gleichbleibendes Antriebsmoment vorhanden ist, obwohl sich die Übersetzungsverhältnisse
im Kniehebelsystem laufend ändern. Bei Beginn des Spannvorgangs wird mit dieser veränderlichen Konizität
zunächst ein größerer Vorschub der Druckstange 11 erzielt, der mit zunehmender Spannkraft dann kleiner wird. Es wird auch ein
Zeitgewinn erztelt, da für den ganzen Spannvorgang weniger Umdrehungen
der Arbeitsspindel 13 erforderlich sind.
Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung wirkt der Druckbolzen 26 mit
mehreren bzw. sechs Druckflächen 27 auf sechs Kniehebel bzw. drei
Kniehebelpaare, so daß damit eine günstige Kräfteverteilung eintritt und mit sechs Kniehebeln eine hohe, auf die Druckstange 11
wirkende Spannkraft erzielt wird. Da jeder Knieh&el nur mit 1/6
dieser Spannkraft belastet wird, so können die Kniehebel mit verhältnismäßig geringen Abmessungen ausgeführt werden, wobei auch
der Verschleiß entsprechend gering ist.'Diese Abnutzung wird durch
Verwendung von Stahlkugeln 28, 29, wie sie bei Kugellagern üblich ist, und gehärteten Druckgliedern 3I sowie gehärtetem Druckbolzen
26 weiterhin herabgesetzt. Vorteilhaft ist außerdem der die Knie-
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hebelpaare aufnehmende Raum 43 In der SpindelVerlängerung 5 a
zwischen den beiden Widerlagern J2 und 33 zum größten Teil mit
Öl gefüllt. Zur Abdichtung sind O-Ringe 44 zwischen Spindelverlängerung
5 a und den Widerlagern 35 und 32 bzw. zwischen Druckbolzen
26 und Widerlager 32 vorgesehen.
Wie in Fig. 6 veranschaulicht, können gegebenenfalls die mittleren Kugeln 28 a der Kniehebel eine ebene Fläche 45 aufweisen,
mit der sie sich an einer ebenen Schrägfläche 27 a des Druckbolzens
26 a abstützt.
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Claims (8)
- Patentansprüche( 1.!Mechanische Spanneinrichtung, insbesondere Maschinenschraub- ^~^^ stock zum Einspannen von Werkstücken mit einer im feststehenden Schraubstockteil verschraubbaren Hohlspindel, einer in dieser axial verschiebbar gelagerten, den Spanndruck ausübenden Druckstange, einer in einer Verlängerung der Hohlspindel axial verschraubbaren Antriebsspindel, einer zwischen Antriebsspindel und Hohlspindel eingeschalteten Drehmomentkupplung und einem zwischen Antriebsspindel und Druckstange angeordneten Kniehebelkraftverstarker, dadurch gekennzeichnet , daß dieser aus mehreren, konzentrisch zur Spindelachse angeordneten Kniehebelpaaren (28 bis 31) und einem von der Antriebsspindel (13* 23) verschiebbaren, sich konisch verjüngenden Druckbolzen (26, 26 a) besteht, welcher der Anzahl der Kniehebel entsprechende Druckflächen (27, 27 a) aufweist.
- 2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kniehebel je aus drei Stahlkugeln, nämlich einer mittleren (28) und zwei Endkugeln (29) und zwei an den Enden mit Lagerpfannen (30) versehenen Druckgliedern (31) bestehen, die sich mit diesen Pfannen an diesen Stahlkugeln abstützen, wobei an den beiden für die Kniehebel angeordneten Widerlagern (32, 33) ebenfalls Lagerpfannen (30) für die Stahlkugeln vorgesehen sind.
- 3· Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerpfannen (30) einen Kugelabschnitt bilden, dessen Krümmungsradius mit dem Kugelradius (r) übereinstimmt.
- 4. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß für die mittleren Kugeln (29) der Kniehebel bzw. deren Druckglieder (31) Führungen (35) vorgesehen sind.209827/01722G60881
- 5. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen in die Verlängerung ( 5 a) der Hohlspindel lose einsetzbaren Führungsteil (37* 38), der einen zylindrischen Hohlkörper bildet und der zur Führung der mittleren Kugeln(28) bzw. der Druckglieder (j5l) radiale Führungsnuten (39, 4o) aufweist, die sich über die ganze Länge dieses Hohlkörpers erstrecken.
- 6. Spanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der zylindrische Hohlkörper (38) aus keilförmigen Blechsegmenten (4l) und einem diese umschließenden und festverbindenden Blechring (42) besteht.
- 7. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckbolzen (26) veränderliche, nach dem Ende zunehmende KonMtät und Längsnuten (27) aufweist, in denen sich die mittleren Stahlkugeln (28) auf einer Kreisbogenlinie abstützen, deren Radius (r) mit dem Kugelradius übereinstimmt.
- 8. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der die Kniehebelpaare aufnehmende Raum (43) zwischen den beiden Widerlagern zum größten Teil mit Öl gefüllt und durch O-Ringe (44) abgedichtet ist, die zwischen Spindelverlängerung (5 a) und den Widerlagern (32, 33) bzw. zwischen Druckbolzen (27) und Widerlager (32). angeordnet sind.209827/0172Leerseife
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