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Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstucken oder dgl. mit einem Paar von wirkungsmäßig
miteinander verbundenen Klemmbacken und mit einer Einrichtung zur Vervielfachung
der Kraft, mit der die Klemmbacken gegen das Werkstück gedrückt werden.
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Klemmvorrichtungen, Schraubstöcke und Haltezangen für Werkstücke sind
in Universalausfillirungen oder Spezialausführungen flir industrielle Zwecke
in
uen verschiedenartigston Ausfuhrungsformen bekannt. Sie haben den Nachteil, daß
sie in der Praxis meistens auf Werketucke, die innerhalb eines gewissen Größenbereiches
liegen, beschränkt sind. Beispiele derartiger benannter Klemmeinrichtungen zeigen
die US-PS 221 611, 1 259 218, 1 372 833, 2 5BZ 807, 3 092 378, 3 210 070, 3 263
430 sowie das schwedische Patent 137 087.
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Normalerweise benötigt man je nach der Kraftübersetzung einen relativ
langen Einstellvorgang, um die Klemmbacken der Klemme in eine solche Stellung zu
bringen, daß ein bestimmtes Material eingeklemmt werden kann.
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Umgekehrt benötigt man genau so viel Zeit, um die Klemmbacken wieder
von dem eingespannten Werkstück zu lösen, die man benötigt hat, um die Klemmbacken
in ihre Klemmstellung zu bringen, wenn man das Werkstück aus der Klemme nehmen möchte
bzw. wenn man die Klemme von dem Werkstück abziehen möchte. Da im allgemeinen eine
entsprechende Einrichtung zur Kraftübersetzung benötigt wird, um die Klemmbacken
zu verstellen, damit man den erforderlichen Preßdruck zur Halterung des eingespannten
Werkstückes erzielt, sind die Arbeitsgänge zum Einspannen und zur Freigabe des Werkstückes
in bzw. aus der Klemme langsam und zeitraubend. Dadurch entsteht ein Fertigungsproblem
bei der Handhabung von Material, welches Bearbeitungsverfahren unterworfen werden
soll.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Beschleunigung
des Einspann- und Lösvorganges die Klemmbetätigung in zwei voneinander getrennte
Arbeitsgänge aufzuteilen.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus den im Kennzeichen
des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden also die Klemmbacken eines
Kiemmbackenpaares gegeneinander in eine zum Einspannen des Werkstuckes geeignete
Stellung gebracht, wobei die Enden der Klemmbacken einen bestimmten
Abstand
voneinander haben, der die Abmessung des Werksttickes nur um ein Geringes, z. B.
um 1/16" überschreitet. Diese erste Einstellung wird ziemlich genau durch eine Kraftvervielfåltigungseinrichtung
in einer speziellen Ausgestaltung bewirkt. Die endgültige Einspannung des Werkstückes
oder Materials zwischen den Klemmbacken wird jedoch dann durch eine schnepperartige
Verschiebung eines zusätzlichen beweglichen Einspannelementes, welches an einer
der Klemmbacken befestigt ist, bewirkt. Daraufhin kann - wenn erforderlich - eine
weitere Einstellung der Klemmbacken durch die Kraftvervielfältigungseinrichtung
erfolgen, um auf das Werkstück den erforderlichen Klemmdruck auszuüben. Wenn anschließend
Werkstücke derselben Abmessungen festgeklemmt werden sollen, braucht die Kraftvervielfdltigungseinrichtung
nicht mehr verstellt zu werden.
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Zusammenfassend enthält die Vorrichtung gemäß der Erfindung dementsprechend
ein Paar von Klemmbacken, welche durch einen entsprechenden Gelenkmechanismus miteinander
verbunden sind, die eine von Hand aus zu betätigende Kraftvervielfältigungseinrichtung
bildet. An einer der Klemmbacken ist ein bewegliches, an dem Werkstück angreifendes
Element befestigt, welches durch einen Griffhebel betätigt wird und dabei von seiner
zurückgezogenen Stellung in Eingriff mit dem Werkstück kommt. Ein Totpunktgelenk
übertrligt die Betätigungskraft gegen den Widerstand einer Feder und verhindert
so, daß der Griffhebel aus seiner Betätigungsstellung zurückkehren kann. Um das
Eingriff element am Werkstück zurückzuziehen, wird ein Freigabehebel betätigt, der
in Nockeneingriff mit dem Griffhebel steht.
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Die Betätigung des beweglichen Eingriffselementes für das Werkstück
wird also mittels eines Griffhebels über ein Totpunktgelenk bewirkt. Das bewegliche
Eingriffselement für das Werkstück wird also von seiner zurückgezogenen Stellung
in eine Eingriffsstellung am Werkzeug durch eine Schnepperwirkung verschoben. Eine
einzige Feder drückt dabei das Eingriffselement für das Werkstück entweder in seinejoder
in seine andere Stellung und hält weiterhin
den Griffhebel in seiner
inaktiven Stellung oder in seiner Betätigungsstellung.
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In der Betätigungsstellung ist ein von dem Betätigungsgriffhebel getragener
Freigabehebel gespannt. Bei der Betätigung des Freigabehebels kehrt der Griffhebel
durch eine Nockenwirkung zwecks rascher Freigabe der Klemmung in seine unwirksame
Ruhestellung zurück.
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Es ist also wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Klemmvorrichtung
vorzusehen, die sowohl einen weiten Einsatzbereich als auch eine rasche Werkstückeingriffs-
und Freigabebetätigungscharakteristik besitzt.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
speziellen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Auf den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Klemmvorrichtung gemaß
der Erfindung; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Klemmvorrichtung gemaß Fig. 1; Fig.
3, 4 Querschnitte Iänges der Linien 3-3, 4-4 bzw. 5-5 in und 5 Fig. 1; Fig. 6 eine
vergrößerte Seitenansicht im wesentlichen durch die Ebene der Schnittlinie 6-6 in
Fig. 2; Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Klemmvorrichtung
gemäß der Erfindung; Fig. 8 eine Draufsicht auf die Klemmvorrichtung gemäß Fig.
7; Fig. 9, 10 Querschnittsansichten im wesentlichen längs der Linien und 11 9-9,
10-10 bzw. 11-13 in Fig. 8;
Fig. 12 eine vergrößerte Schnittansicht
im wesentlichen durch eine Ebene längs der Schnittlinie 12-12 in Fig.11; Fig. 13
eine Teilseitenansicht änlich den Fig. 6 und 12, welche die Klemmvorrichtung in
ihrer Freigabestellung zeigt.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum
Einspannen von Werkstücken dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
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Der Körper des Werkzeuges enthält eine längliche untere Klemmbacke
12, welche ähnlich wie ein Schraubstock an einer feststehenden Oberfläche oder einer
Werkbank befestigt, z. B. verbolzt werden kann. Der Körper enthält weiterhin eine
längliche obere Klemmbacke 14, welche einen sich nach rückwärts erstreckenden Handgriff
16 besitzt. Zwischen den vorderen Enden 20 und 22 der Klemmbacken kann ein in Fig.
1 gestrichelt dargestelltes Werkstück 18 eingeklemmt werden. Die Klemmbacken sind
mittels einer Kraftverstärkungseinrichtung, die allgemein mit dem Bezugszeichen
24 bezeichnet ist und die einen Betätigungsknopf 26 besitzt, miteinander verbunden.
Wenn der Knopf 26 von Hand aus gedreht wird, dann besteht die Wirkungsweise der
Einrichtung 24 darin, die Klemmbacken mit Arbeitsgewinn aufeinander zu oder voneinander
weg zu bewegen. Dementsprechend können die Klemmbacken einander genähert werden,
um das Werkstück mit dem erforderlichen Klemmdruck zu fassen, wobei eine relativ
kleine Anstrengung der Hand erforderlich ist. Eine derartige Bewegung der Klemmbacken
in Klemmrichtung oder in Freigaberichtung erfolgt jedoch relativ langsam und erfordert
mehrere Umdrehungen des Knopfes 26.
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Wie besonders gut aus den Fig. 1 und 6 ersichtlich, enthält die Einrichtung
24 Paare von Gelenkgliedern 28 und 30, welche mittels der Drehbolzen 32 und 34 je
an den Klemmbacken angelenkt sind. Die Gelenkglieder 28 und 30 sind zwischen den
Klemmbacken mittels Drehbolzen 36 miteinander drehbar verbunden, welch letztere
von dem vorderen Ende einer Verbindungsstange 38
getragen werden.
In ähnlicher Weise sind Paare von Gelenkgliedern 40 und 42 mittels der Drehbolzen
44 und 46 an den Klemmbacken angelenkt und miteinander mittels eines Drehbolzens
48 verbunden, der von dem hinteren Ende der Verbindungsstange 38 getragen wird.
Ein dritter Satz von Gelenkgliedern 50 und 52 sind mit dem Drehbolzen 44 und 46
verbunden und miteinander mittels Drehbolzen 54 verbunden, welche letztere für eine
Längsbewegung in einem Schlitz 56 in der Verbindungsstange 38 geführt sind. Die
Gelenkglieder 28, 30, 40, 42, 50 und 52 und die Verbindungsstange 38 bilden dementsprechend
eine Scherenspreizgelenkverbindung, welche von der Schraube 58 betätigt wird, die
drehbar in Blockkörpern 60 und 62 an dem vorderen bzw.
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an dem hinteren Ende der Verbindungsstange gelagert ist. Auf der Schraube
sitzt ein verschiebbares Schraubenmutterelement 64, von dem die Drehbolzen 54 abstehen,
wie dies klarer in den Fig. 4 bis 6 ersichtlich ist. Das Schraubelement 58 ist mittels
einer Antriebswelle 66 mit dem Betätigungsknopf 26 verbunden.
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Die in den Fig. 7 bis 12 dargestellte Klemmvorrichtung 10' entspricht
identisch der bereits beschriebenen Klemmvorrichtung 10 mit Ausnahme der Kraftverstärkungseinrichtung
24'. Die Einrichtung 24' wird in derselben Weise wie die Einrichtung 24 durch Drehen
eines Knopfes 26' über einedrehbare Schraube 56' betätigt, wobei die untere und
die obere Klemmbacke 12' bzw. 14' relativ zueinander bewegt werden. Paare von Gelenkgliedern
68 und 70 sind je mit ihren gegenüberliegenden Seiten mit den Klemmbacken 12' und
14' mittels der Drehbolzen 72 und 74 verbunden. Die Gelenkglieder 68 sind ebenfalls
mittels einer Bolzen- und Schlitzverbindung 76, 78 mit der unteren Klemmbacke verbunden,
während ein Bolzen 80 und ein Schlitz 82 die Gelenkglieder 70 mit der oberen Klemmbacke
in nach rückwärts versetzter Weise relativ zu den Drehstiften 72 und 74 verbindet.
Die Gelenkglieder 68 und 70 sind ebenfalls miteinander zwischen den Klemmbacken
mittels Drehbolzen 84 verbunden, welche seitlich von einem Block 86 abstehen. Der
Block 86 trägt drehbar einen nicht mit Gewinde versehenen Abschnitt 88 des Schraubenelementes
56',
wie dies aus Fig. 12 ersichtlich ist. Die Schraube ist in sich Schraubenmutterelemente
90 und 92 eingeschraubt, von denen/seitlich Stifte 94 und 96 in sich überlappende,
bogenförmige Schlitze 98 und 100 bzw. 102 und 104 erstrecken, die in den sich überlappenden,
bogenförmigen Teilen der Gelenkglieder 68 und 70 ausgespart sind. Auf diese Weise
enthält also jedes Gelenkglied 68 bogenförmige Teile 106 und 108 von entgegengesetzter
Krümmung an den gegenüberliegenden Längsseiten des Drehbolzens 84, während das Gelenkglied
70 bogenförmige Teile 110 und 112 von entgegengesetzter Krümmung wie in Fig. 7 und
12 dargestellt, besitzt. Die Schraubengewinde an den gegenüberliegenden axialen
Seiten des nicht mit einem Gewinde versehenen Abschnittes 88 der Schraube 56' haben
eine entgegengesetzte Steigung, so daß die Schraubenmutterelemente bei Drehung des
Knopfes 26' axial in entgegengesetzten Richtungen verschoben werden, so daß dementsprechend
die Gelenkglieder 68 und 70 eine Drehbewegung relativ zueinander um die Drehbolzen
84 durchführen. Auf diese Weise werden die Klemmbacken relativ zueinander verschoben,
jedoch unter Aufrechterhaltung ihrer Parallelstellung wie in dem Fall der Klemmbacken
12 und 14 der Klemmvorrichtung 10. Die Bewegung der Klemmbacken erfolgt auch hier
mit einem hohen mechanischen Arbeitsgewinn, so daß dementsprechend der erforderliche
Klemmdruck auf das Werkstück 18 ausgeübt wird.
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Dem oberen Klemmbackenteil jeder der beschriebenen Klemmvorrichtungen
ist weiterhin ein bewegliches Werkstückeingriffselement 114 zugeordnet, welches
eine Druckübertragungsfläche 116 hat, die gegen den vorderen Endteil der unteren
Klemmbacke gerichtet ist. . Im seitlichen Abstand voneinander angeordnete Führungsteile
in Form von Gabelzinken 118 sitzen gleitend in Führungsschlitzen 120, welche an
den Seiten des oberen Klemmbackenteils am vorderen Ende ausgebildet sind, Seitlich
von dem Werkstückseingriffselement 114 erstrecken sich flanschartige Verbreiterungen
122, gegen welche eine Feder 124 wirkt, um so das Element 114 nach oben in seine
zurückgezogene Stellung zu drücken Die Feder 124 ist an dem oberen Klemmbackenteil
mittels
eines Bolzens 126 verankert und wirkt gegen die Unterseite derselben, und zwar etwa
hinterhalb des vorderen Endteils, wie dies deutlich aus Fig. 1 oder 7 ersichtlich
ist. Das Werkstückeingriffselement wird von seiner zurückgezogenen Ruhestellung
in die dargestellte Klemmstellung mittels einer Scknepperwirkung nach vorne gestoßen,
und zwar indem eine allgemein mit dem Bezugszeichen 128 bezeichnete Handbetätigungseinrichtung
betätigt wird. Letztere dient weiterhin dazu, um das Element 114 rasch in seine
zurückgezogene Stellung unter spezifischer Kontrolle des Bedienenden zurückzuziehen.
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Wie deutlich aus Fig. 6 oder 12 zu ersehen, besitzt das obere Klemmbackenteil
einen Drehzapfenträger 130, welcher einen Drehzapfen 132 aufnimmt.
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Mittels des Drehzapfens 132 ist ein Griffhebel 134 drehbar so angeordnet,
daß er im Abstand von dem vorderen Endteil der Klemmbacke sich nach hinten erstreckt
und dabei über dem Handgriff 16 liegt. Mit dem Griffhebell34 sind mittels eines
Drehbolzens 138 Verbindungsglieder 136 in nach rückwärts versetzter Anordnung zu
dem an der Klemmbacke angeordneten Drehbolzen 132 verbunden, während die vorderen
Enden der Verbindungsglieder 136 mittels eines Bolzens 140 mit den oberen Enden
eines Paares von Nockenelementen 142 verbunden sind. Die Nockenelemente 142 haben
unten Vorsprünge, die an dem oberen, verbreiterten Ende des beweglichen Werkzeugeingriffselementes
114 anliegen. Die Nockenelemente sind an dem vorderen Endteil der oberen Klemmbacke
mittels eines Drehbolzens 144 drehbar angeordnet. Die Nockenelemente 142, die Verbindungsglieder
136 und der Griffhebel 134 bilden ein Übertotpunktverbindungsgelenk, da der Drehbolzen
138 durch den Griffhebel quer; über eine Linie 146 verschoben wird, die sich durch
die Drehpunkte an der Klemmbacke, wie sie durch die Drehbolzen 132 und 144 sich
ergeben, erstreckt. Die Feder 124 wirkt der Übertotpunktbewegung des Griffhebels
entgegen. Die Feder 124 wirkt dabei über das Werkstückeingriffselement auf die Nockenelemente
142, so daß der Griffhebel in der in Fig. 6 dargestellten Betätigungsstellung oder
in der in Fig. 13 dargestellten
und der zurückgezogenen Stellung
des Werkstückeingriffselementes 114 entsprechenden Freigabestellung nachgiebig gehalten
wird.
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Mit der Unterseite des Griffhebels 134 ist ein Freigabehebel 148 drehbar
mittels eines Drehbolzens 150 verbunden, welch letzterer im Abstand nach hinten
von dem Drehbolzen 138 angeordnet ist. Eine am vorderen Ende des Freigabehebels
vorgesehene nockenförmige Ausbildung 152 kommt in Eingriff mit der oberen Fläche
der oberen Klemmbacke, wenn der Griffhebel nach unten, d. h. im Uhrzeigersinn, gedrückt
wird, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, wobei das Werkstückeingriffselement schnepperartig
betätigt wird, wenn der Drehbolzen 138 bei seinem Übertotpunktweg die Linie 146
überschreitet.
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Der Eingriff der nockenartigen Ausbildung 152 mit der Klemmbacke bewirkt
eine Verdrehung des Freigabehebels 148 im Uhrzeigersinn relativ zu dem Griffhebel
134, so daß der Freigabehebel gespannt wird. Wenn also der Freigabehebel entgegen
dem Uhrzeigersinn gegen den Griffhebel in seiner Betätigungsstellung gedrückt wird,
dann wird aufgrund des Nockeneingriffs der nockenförmigen Ausbildung 152 der Griffhebel
nach oben oder entgegen dem Uhrzeigersinn in die in Fig. 13 dargestellte Stellung
verdreht mit dem mechanischen Arbeitsgewinn hinsichtlich einer ohne Kraftanstrenung
erfolgenden und raschen Zurückziehung des Werkstückeingriffselementes und Freigabe
der Klemmvorrichtung.
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Nachdem die Klemmvorrichtung mittels der Kraftverstärkungseinrichtung
24 oder 24' eingestellt wurde, um die Klemmbacken in die Nähe des zu verklemmenden
Materials 18 zu bringen, wird das Werkstückeingriffselement 114 mit einer Schnepperwirkung
betätigt, indem der Griffhebel 134 gegen den Handgriff 16 der Klemmbacke gedrückt
wird. Der eingestellt Abstand zwischen dem Werkstück und dem Klemmbacken muß natürlich
kleiner sein als der Hub des Werkstllckeingriffselementes. Wenn der Griffhebel erst
einmal betätigt ist, dann ist der Freigabehebel 148 für eine rasche Lösung der Klemmvorrichtung
gespannt. Es können dementsprechend nach einer anfänglichen Einstellung rasche Klemm-
und Freigabearbeitsgänge ohne jede Anstrengung durchge führt werden.