DE2060881B2

DE2060881B2 - Mechanische Spanneinrichtung, insbesondere Maschinenschraubstock

Info

Publication number: DE2060881B2
Application number: DE2060881A
Authority: DE
Inventors: Franz 8960 Kempten Arnold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1970-12-10
Publication date: 1974-05-30
Also published as: FR2118037B1; GB1363697A; DE2060881C3; US3807721A; DE2060881A1; FR2118037A1

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Spanneinrichtung, insbesondere Maschinenschraubstock zum Einspannen von Werkstücken mit einer im festste-

henden 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

is Hohlspindel eingeschalteten Drehmomentkupplung und einem zwischen Antriebsspindel und Druckstange abgeordneten Kniehebelkraftverstärker.

Bei einem vorbekannten Maschinenschraubstock dieser Bauart (deutsche Auslegeschrift 1289 799)

ao 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 Druckteil 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

Fressen bzw. Blockieren dieses Kniehebel-Kraftverstärkers eintritt.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß im Hinblick auf den in der Hohlspindelverlängerung 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

*o 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 ge-

ringer Beanspruchung des Kniehebelsystems, verbunden mit geringem Verschleiß, erziele werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine mechanische Spanneinrichtung, insbesondere Maschinenschraubstock, der eingangs genannten Bauart vorgesehen, bei welcher nach der Erfindung der Kniehebel-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 an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. I einen teilweisen Längsschnitt durch einen Maschinenschraubstock mit mechanischem Kraftverstärker,

F i g. 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.

F i g, 3 einen Querschnitt nach Linie ΠΙ/HI der Fig. 2,

F i g. 4 die Aufsicht auf einen Teil (Druckbogen) des Kraftverstärkers,

F i g. 5 die zugehörige Stirnansicht in Richtung V der F i g. 4,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsiorm eines Kniehebel-Kraftverstärkers,

F i g. 7 einen Teil des Längsschnittes der F i g. 2 in größerem Maßstab,

F i g. 8 einen Führungskörper im Längsschnitt,

F i g. 9 diesen Führungskörper im Querschnitt,

F i g. 10 einen weiteren Führungskörper im Längsschnitt,

F i g. 11 diesen im Querschnitt.

In der Zeichnung ist mit 1 die Grundplatte eines Maschinenschraubstocks bezeichnet, die eine feststehende Spannbacke! und einen Lageransatz3 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 F i g. 2 hervorgeht, weist die Hohlspindel S Verlängerungen 5 a, Sb auf. die mit der Hohlspindel eine feste Einheit bilden. Mit dem Verlängerungsteil 5 ft 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 femer eine Handkurbel 18 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, 5 α, 5 b und Antriebsspindel 13 ist eine Drehmomentkupplung eingeschaltet. Bei der gezeigten vorteilhaften Ausführung ist zu diesem Zweck eine Rastkupplung vorgesehen, die aus der Rastzähne 21 aufweisenden Kupplungsscheibe 22 und der Kuppluiigshülse 12 besteht, die den Rastzähnen 21 entsprechende Aussparungen aufweist. Mit der Verlängerung 23 der Antriebsspindel 13 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 Antriebsspiviel 13 zugleich die Hohlspindel 5, 5 a, Sb 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 α, 5 ft stehen bleibt, jedoch die Antriebsspindel 13 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 13, 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 α aufweist.

Bei der gezeigten, vorteilhaften Ausführung nach F i g. 1 bis 5 und 7 bestehen die Kniehebel je aus drei

ίο Stahlkugel, nämlich einer mittleren Stahlkugel 28 und zwei Endkugeln 29 und zwei an den Enden mit Lagerpfannen 30 versehenen Druckgliedern 31, die sich mit diesen Pfannen an den Stahlkugeln 28, 29 abstützen. Die Endkugeln 29 stützen sich einerseits

¹S an einem mit der Spindelverlängerung 5 a fest verbundenen Widerlager 32 und andererseits an einem 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 vorteilhart übertragen werden. Um bei der Verschiebung des Druckbolzens 26 in Richtung A ein gleichmäßiges, radiales Nachaußendrücken der Kniehebel zu sichern, sind für die mittleren Kugeln 28 der Kniehebei bzw. deren Druckglieder 31 radiale Führungen 35 vorgesehen. Bei der in F i g. 2, 3 und 7 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

31 radiale Führungsnuten 39 bzw. 40 aufweist, die sich über die ganze Länge dieses Hohlkörpers erstrecken. Dieser Hohlkörper kann bei der Ausführung gemäß F i g. 8, 9 aus einem Spritzgußkörper bestehen, oder aber bei der Ausführung nach Fig. 10, 11 aus einem Blechkörper, der aus keilförmigen Blechsegmenten 41 und einem diese umschließenden und festverbindenden Blechring 42 besteht.

Bei der in F i g. 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 F i g. 7 veranschaulicht. Die Berührungsebene einer mittleren Kugel 28 mit dem Druckbolzen 26 ist bei a, a' mit strichpunktierter Linie angedeutet.

In dieser Ebene hat die zugehörige Druckfläche 27 einen Krümmungsradius/·, 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 Aus-

tausch 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 Antritbskurbel 18 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 erzielt, 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 Kniehebel nur mit V, 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 Druckgliedem 31 sowie gehärtetem Druckbolzen 26 weiterhin herabgesetzt. Vorteilhaft ist außerdem der die Kniehebelpaare aufnehmende Raum 43 in der Spindelverlängerung 5 a zwischen den beiden Widerlagern 32 und 33 zum größten Teil mit öl gefüllt. Zur Abdichtung sind O-Ringe 44 zwischen Spindelverlängerung 5 α und den Widerlagern 33 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 Kniehebelkraftverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus mehreren, konzentrisch zur Spindelachse angeordneten Kniehebelpaaren (28 bis 31) und einem von der Antriebsspindel (13, 11) 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 (2S) der Kniehebel bzw. deren Druckglieder (31) Führungen (35) vorgesehen sind.

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 (31) radiale Führungsnuten (39, 40) 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 (41) und einem diese umschließenden und fest verbindenden Blechring (42) besteht.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Jer Druckbolzen (26) veränderliche, nach dem Ende zunehmende Konizität 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 (Sa) und den Wider

lagern (32, 33) bzw. zwischen Druckbolzen (27) und Widerlager (32) angeordnet sind.