DE2953042A1 - A device for clamping work pieces - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken

Technisches Gebiet . ■ . .

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken,mit wenigstens drei Hebeln mit wenigstens- zwei Armen, von denen jeder Hebel verschwenkbar mit einem Betätigungsteil verbunden ist, der im wesentlichen radial im Bezug zu einem Grundkörper der Vorrichtung hin- und herbeweglich ist und mit einem Mechanismus zur gleichzeitigen Bewegung der Betätigungsteile zum Einspannen oder Freigeben eines Werkstückes, wobei jeder der beiden Arme jedes Hebels mit einer Klemmbacke in Eingriff steht und sie'zur Anlage an' das Werkstück betätigt.

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Stand der Technik

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der US-PS 2 921 796 beschrieben und ermöglicht eine wirksame Einspannung insbesondere von Werkstücken unregelmäßiger Form. Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch einen schwerwiegenden Nachteil, insbesondere wenn ziemlich wenig Klemmbacken, beispielsweise 4, verwendet werden. Da die Hebel sowie die Klemmbacken zur Mitte der Vorrichtung hin und von ihr weg radial beweglich sind, setzen die Hebel die Klemmbacken unter Betätigungskräfte, die unter einem Winkel zur Längsrichtung der Führungen verlaufen, in denen die Klemmbacken beweglich sind. So wird nicht nur eine Kraftkomponente in der Bewegungsrichtung der Klemmbacken, sondern eine Kraftkomponente, die quer dazu gerichtet ist, auftreten. Diese quer verlaufende Kraftkomponente veranlaßt beträchtliche Abnutzung der Klemmbacken und ihrer Führungen und diese Abnutzung kann zu einem unannehmbaren Spiel oder auch einer Verklemmung der Klemmbacken führen. Um die Vorrichtung wieder arbeitsfähig zu machen, ist aufwendige Wiedereinrichtungsarbeit erforderlich.

Erläuterung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil so weit wie möglich auszuschließen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei Hebel jeweils mit einem ihrer Arme mit der gleichen Klemmbacke in Eingriff stehen.

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In dieser Weise wird die Spannkraft an jede Klemmbacke durch zwei Hebel angelegt. Die querverlaufende Spannkraft, der die Klemmbacke von einem der Hebel unterworfen ist, kann durch die Kraftkomponente ausgeglichen werden, die vom anderen Hebel aufgebracht wird, so daß die resultierende Spannkraft der Klemmbacken im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Klemmbacken verläuft. Dadurch wird die Abnutzung auf einen Kleinstwert herabgesetzt.

Andere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten, abhängigen Ansprüchen definiert.

Kurzerläuterung der Zeichnungen

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgt eine ins einzelne gehende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht der

erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;

Pig. 2: eine Ansicht der Spannvorrichtung ähnlich der Fig. 1, jedoch teilweise im Schnitt;

Fig. 3*· eine teilweise im Schnitt gezeigte Vorderansicht der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2;

Fig. M- und 5'· Ansichten teilweise im Schnitt längs den Linien IV - IV beziehungsweise V-V in Fig. 3.

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Beste Ausführungsart der Erfindung

Die in den Zeichnungen dargestellte Spannvorrichtung ist als Drehbankaufspannfutter ausgeführt und hat einen Grundkörper 1, welcher an der Rückseite bezüglich Fig. in üblicher Weise mit einer Drehbankspindel verbindbar ist. Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, besitzt das Aufspannfutter Hebel 2, die im Beispiel in der Anzahl von vier vorgesehen sind und jeweils zwei Arme 3 und haben. Die Hebel 2 sind verschwenkbar mit den Betätigungsteilen 5 verbunden, die radial in dem Grundkörper hin- Lund herbeweglich sind. Ein im allgemeinen mit 6 bezeichneter Spannmechanismus dient zur Bewegung der Hebel 2 zwecks Einspannung eines Werkstücks 7 (Fig· I) öder 8 (Fig. 3).

Jeder der beiden Arme 3, M jedes Hebels ist mit einer im allgemeinen mit 9 bezeichneten Klemmbacke zur Anlage an einem Werkstück verbunden. Zwei benachbarte Hebel 2 haben immer ihre benachbarten Arme 3 bzw. M- in Anlage an der gleichen Klemmbacke 9«Die Arme 3» M- jedes Hebels 2 erstrecken sich unter einem Winkel, vorzugsweise unter einem rechten Winkel, zueinander.

Achszapfen Io, die in die Betätigungsteile 5 beispielsweise durch Verschraubung eingesetzt sind, stehen durch öffnungen in den Hebeln vor, die um diese Zapfen verschwenkbar sind. Die Betätigungsteile 5 sind in Nuten oder Führungen im Grundkörper 1 bewegbar, der einen

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hinteren Teil 12 besitzt, der mit einem vorderen Teil durch nicht gezeigte Schrauben verbunden ist. Die vier ; Führungen, eine für jeden Betätigungsteil und Hebel, sind im vorderen Teil 13 vorgesehen. Die Führungen haben Führungsnuten 14- für entsprechende FührungsvorSprünge an den Betätigungsteilen 5·

Auch die Klemmbacken 9 sind in radialen Nuten oder Führungen 15 im vorderen Teil 13 bewegbar. Die Klemmbacken 9 haben Führungsnuten 16, die Führungsvorspränge am vorderen Teil 13 aufnehmen. Somit hat der vordere Teil 13 vier radiale Führungen 11 für die Betätigungsteile 5 und vier radiale Führungen 15 für die Klemmbacken 9. Diese beiden Sätze von Führungen 11, 15 sind abwechselnd um den Umfang des vorderen Teils 13 angeordnet und erstrecken sich zu einer mittleren, kreisförmigen öffnung 18 im vorderen Teil 13. Jede Klemmbacke 9 hat einen Führungsteil 19, der in der Führung 15 bewegbar ist, und einen Spannteil 2o, der an ihm befestigt ist. Der Spannteil ist zum Eingriff an dem Werkstück zweckentsprechend ausgeführt und kann in üblicher Weise eine Anzahl von Stufen 21 haben, um das Einspannen zu vereinfachen.

Die beiden Arme 3, A- der Hebel sind in Ausnehmungen 22 in den Führungsteilen 19 aufgenommen und in ihnen in einer Ebene senkrecht zu den Achsen der Zapfen Io verschwenkbar abgestütz. Mehr ins einzelne gehend ist ersichtlich, daß die beiden benachbarten Arme 3, ^ (Fig. 2 und 5) der beiden benachbarten Hebel Seite an

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Seite in der Ausnehmung 22 in dem gleichen Führungsteil 19 angeordnet sind, gesehen in der Richtung der Bewegung des Führungsteils 19. Beide Arme sind jeweils zwischen zwei Gleitlagerelementen 23, 24 angeordnet, die eine erste, in geeigneter Weise ebene Fläche 25 haben, die an dem jeweiligen Arm anliegen und eine kreisförmige, gekrümmte Fläche 26 haben, welche an einer kreisförmig gekrümmten Sitzfläche 27 des Führungsteils 19 anliegt. Die Erstreckung der Lagerelemente 23, 24 längs der Zapfen 16 entspricht der Erstreckung oder Breite der Arme 3» in der gleichen Richtung. So können die Arme 3, 4 in der gleichen Ausnehmung 22 schräg zueinander -verlaufen, wobei das entsprechende Paar von Lagerelementen_; eine Verschiebung anfätiren Sitzflächen 2? veranlaßt. Zusätzlich können die Arme 3» 4 an den Flächen 25 gleiten.

Die Ausnehmungen 22 besitzen außer, dem Teil zur Aufnahme der teilzylindrischen Lagerelemente 23, 24 einen äußeren, rechtwinkligen Ausnehmungsteil 28,: in welchem ein T-förmiges Einstellglied 29 angeordnet ist, das/einen Teil oder Flansch 3o besitzt, der von einer Ausnehmung im Spannteil 2o aufgenommen ist. Die gegenseitige Lage zwischen dem Führungsteil 19 und dem Spannteil 2o ist in dieser Weise bestimmt. Jeder Führungsteil 19 hat zwei radial gerichtete Bohrungen 31 mit geschlossenen Enden, in welche zylindrische Muttern 32 mit einer Gewindebohrung eingesetzt sind, die sich senkrecht zu den Achsen der Muttern erstrecken. Die Spannteile 2o haben Bohrungen 35» die parallel zu einer Drehachse 34 des Spannfutters verlaufen und einen Abschnitt mit größerem Durchmesser

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zur Aufnahme des Kopfs von Schrauben 36 und einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser zur Aufnahme des Schaftes der Schrauben haben. Ferner sind zwei Schlitze 37 in jedem Führungsteil 19 vorgesehen, die den Durchgang der Schäfte der beiden Schrauben 36 ermöglichen. Diese Schäfte haben Gewindeabschnitte, in die Gewindebohrungen 33 in den Muttern 32 eingeschraubt sind. So sind die Spannteile 2o wirksam mit den Führungsteilen 19 verbunden und diese Verbindung ist derart einstellbar, daß die wechselweise Anordnung zwischen jedem Führungsteil 19 und Spannteil· 2o verstellt werden kann. Diese Verstellung kann durch Ausschrauben der Schrauben 36, Herausnahme des Spannteils 2o und Ersatz des Einstellteils 29 durch einen anderen Einstellteil ausgeführt werden, bei dem der Abschnitt oder Flansch 3o zum Eingriff mit dem Spannteil 2o in Bewegungsrichtung des Führungsteils 19 gegenüber dem Flansch 3o am ursprünglich benutzten Einstellteil versetzt ist. Wenn der Spannteil 2o wieder an den Führungsteil 19 angelegt wird und mit dem Einstellteil 29 in Eingriff kommt, wird der Spannteil 2o in bezug zum Führungsteil 19 eine Stellung einnehmen, die in Bewegungsrichtung des Führungsteils bezüglich der ursprünglichen Stellung versetzt ist. Diese neue Stellung wird durch Anziehen der Schrauben 36 in den Muttern 32 festgelegt, die in den Bohrungen 31 verschoben worden sind. Diese Einstellfähigkeit der Spannteile 2o ist ein wesentlicher Vorteil, wenn beispeilsweise eine exzentrische Einspannung eines Werkstücks in bezug zu der Drehachse 3^ des Spannfutters gewünscht ist. Es ist ersichtlich, daß zwei oder mehrere Spannteile 2o relativ

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zu den Führtangsteilen 19 in der beschriebenen Weise neu eingestellt werden können. Obgleich nur drei und zwei Hebel deutlich in den Fig. 2 bzw. 3 sichtbar sind, wird darauf hingewiesen, daß das beispielsweise beschriebene Spannfutter vier Hebel besitzt und daß diese Hebel zur Betätigung der vier Klemmbacken 9 eingerichtetsind, von denen jede zwischen den Betätigungsteilen 5 für die beiden Hebel 2 vorgesehen ist. Die Hebel sind in Richtung der Achse 34 relativ zueinander versetzt, so daß ein Arm 3 eines Hebels neben einem anderen Arm 4 eines benachbarten Hebels liegen kann. Mehr JLns einzelne gehend gesagt, sind zwei diametral gegenüberliegende Hebel in gleicher Weise in der Richtung der Achse 24· in bezug zu den beiden anderen diametral zueinander angeordneten Hebeln versetzt. Die Lage des oberen rechten Hebels in Fig. 2 längs des Zapfens Io wird durch eine ihn umgebende Hülse 38 eingehalten. In entsprechender Weise sind ähnliche Abstandshülsen für die anderen Hebel an der einen oder anderen axialen Seite der Hebel vorgesehen, um die erwünschte Lage längs der Achse 34- einzuhalten.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß eine kreisförmige Abdeckung 3¹^ um den Vorderteil 13 und die Hebel 2 angeordnet ist. Diese Abdeckung ist mit dem Umfangsabschnitt des vorderen Teils 13 durch Schrauben verbunden und mit radialen Ausnehmungen 4o für die Klemmbacken 9 und einer mittleren Ausnehmung 41 in dem Bereich vorgesehen, wo die Ausnehmungen 4-0 zusammentreffen. Wie aus Fig. 4 hervorgeht,

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kann die Abdeckung 39 außer dem äußeren Plansch oder Wandteil 39 Abschnitte 43 haben, welche an Abschnitten des vorderen Teils 13 angrenzen. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die Hülse 38 dadurch in ihrer Lage gehalten, daß die Innenseite der Abdeckung nahe am äußeren Ende des Zapfens Io angeordnet ist. Dieses trifft für zwei Hebel zu. Bei den anderen Hebeln sind ihre Hülsen zwischen den Hebeln und den Betätigungsteilen 5 angeordnet und somit sind diese beiden Hebel der Innenseite der Abdeckung am nächsten gelegen. ,

Aus den Fig. 4 und 5 ist erkennbar, wie der Vorderteil 13 an den hinteren Teil 12 angrenzt. Im Vorderteil 13 ist eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen, die dem hinteren Teil 12 zugekehrt ist und in der ein Ring 44 angeordnet ist, der ein ßpiralgewinde 45 zu den Betätigungsteilen 5 aufweist. Von diesen hat jeder entsprechende Gewindeprofilierungen 46, die mit dem ßpiralgewinde 45 in Eingriff stehen. An der zum Gewinde 45 entgegengesetzten Seite hat der Ring 44 einen Zahnradring 47, der gegenüber der Ebene des Ringes 44 etwas geneigt ist und im wesentlichen eine Radialverzahnung aufweist. Diese kämmt mit den Zähnen eines entsprechenden Zahnrades bzw. Kegelrades 48, das in einer Ausnehmung 49 im hinteren Teil 12 untergebracht ist. Das Zahnrad 48 ist am Ende einer Welle 5o angebracht, deren anderes Ende am Umfang des hinteren Teiles 12 liegt und eine Gestalt aufweist, die den Einsatz eines Einstellschlüssels zuläßt. So bildet die Welle 5o eine Einstellschraube. Aus Fig. 5 ergibt sich weiterhin, daß der Zahnradring 47 in einer ringförmigen, schmaleren Ausnehmung 51 im hinteren Teil 12 neben der Ausnehmung 49

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untergebracht ist. Es ist ersichtlich, daß zwei oder mehrere Zahnräder 48 und Wellen 5o vorgesehen sein können, um eine Einstellung an verschiedenen Stellen längs des Umfangs des Spannfutters zu ermöglichen. Es wird bemerkt, daß nur die Betätigungsteile 5 mit den Gewindegängen 45 des Ringes 44 in Eingriff stehen. Die Führungsteile 19 der Klemmbacken 9 stehen nicht mit dem Ring 44 in Eingriff. Die Arbeitsweise der beschriebenen Spannvorrichtung ist nun ersichtlich. Durch Drehen der Welle 5o und des Zahnrades 48 mittels leines Schlüssels wird der Bing 44 verdreht und sein Spiralgewinde bewegt die vier Betätigungsteile 5 in radialer Richtung. Wenn beispielsweise das Werkstück 7 in Fig. 1 in seinem rechteckigen Abschnitt eingespannt werden soll, wird die Welle 5o zur Bewegung der Betätigungsteile 5 radial nach innen gedreht. Dadurch werden die vier Hebel 2 mitgenommen und durch ihre Arme 3» 4 auch die Klemmbacken 9» his diese alle wirksam am Werkstück anliegen. Durch die Zusammenarbeit zwischen den Hebeln 2 und Klemmbacken 9 ergibt sich eine automatische Anpassung an die Form des Werkstücks. Das wird nun mit Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, in der ein Werkstück 8 mit einem rechtwinkligen Abschnitt durch gestrichelte Linien angegeben ist. Wenn die Betätigungsteile 5 und Hebel 2 radial nach innen bewegt werden, werden zuerst die linke und rechte Klemmbacke 9 mit dem Werkstück 8 in Eingriff kommen. Bei fortgesetzter Einwärtsbewegung der Betätigungsteile 5 können sich die linke und rechte Klemmbacke nicht weiter bewegen und die Hebel 2 werden um ihre Zapfen Io während der fortgesetzten Bewegung der Betätigungsteile 5 verschwenken.■So werden die

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Bewegungen der oberen und unteren Klemmbacken 9 fortgesetzt, bis sie in Anlage an das Werkstück 8 kommen, worauf dieses wirksam durch alle Klemmbacken 9 eingespannt ist. Während der Verschwenkung der Hebel ändern ihre Arme natürlich ihre Lage in Bezug zu den Klemmbacken. Das ist infolge der Anordnung der Lagerelemente 23 und 24 möglich, die unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben worden ist.

Die Vorrichtung kann natürlich modifiziert werden. So kann sie drei sowie auch mehr Klemmbacken und eine entsprechende Anzahl von Hebeln haben. Auch können mehr als zwei Hebel vorgesehen sein, um jede Klemmbacke zu betätigen. Die Hebel können beträchtliche Länge parallel zu ihren Schwenkwellen haben, und jeder Hebel kann auch vier oder mehr Arme besitzen, welche mit Abstand möglicherweise in Paaren längs der Schwenkwelle der Hebel angeordnet sind.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken mit wenigstens drei Hebeln (2) mit wenigstens zwei Armen (3, 4-), von denen jeder Hebel verschwenkbar mit einem Betätigungsteil (5) verbunden ist, der im wesentlichen radial in Bezug zu einem Grundkörper (1) der Vorrichtung hin- und herbeweglich ist und mit einem Mechanismus (6) zur gleichzeitigen Bewegung der Betätigungsteile zum Einspannen oder Freigeben eines Werkstückes (7, 8), wobei jeder-der beiden Arme (3, 4) jedes Hebels (2) mit einer Klemmbacke (9) in Eingriff steht und sie zur Anlage an das Werkstück betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hebel (2) jeweils mit einem ihrer Arme (3, 4-) mit. der gleichen Klemmbacke (9) In. Eingriff stehen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (3, 4) der Hebel im wesentlichen senkrecht zueinander gerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (9) einen Führungsteil (19), der in einer Führung (15) im Grundkörper (1) bewegbar ist, und einen Spannteil 2o besitzen, der einstellbar mit dem Führungsteil verbunden ist.

4·. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (3, 4) der Hebel (2) verschwenkbar in Ausnehmungen (22) in den Führungsteilen (19) aufgenommen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden benachbarten Arme zweier benachbarter Hebel (2) Seite an Seite in einer Ausnehmung (22) in der gleichen Klemmbacke (9) angeordnet sind und daß jeder Arm zwischen zwei Lagerelementen (23, 24-) mit einer ersten Fläche (25), an der der Arm anliegt, und einer zweiten kreisförmig gekrümmten Fläche (26) angeordnet ist, welche an eLner kreisförmig gekrümmten Sitzfläche (2?) der Klemmbacke (9) anliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier Hebel (2) mit zugeordneten Betätigungsteilen (5) aufweist und die Hebel zur Betätigung

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von vier Klemmbacken (9) vorgesehen sind/ von denen jede zwischen zwei Hebeln angeordnet ist und mit den benachbarten Armen der beiden Hebel in Eingriff steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (6) einen drehbaren Körper (44) mit Spiralgewinde (4-5) an einer radialen Fläche besitzt, und daß dieses Spiralgewinde mit einem mit Gewinde versehenen Abschnitt der Betätigungsteile (5) in Eingriff steht, um deren radiale Bewegung aufgrund einer Drehung des Körpers (44) vorzusehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (44) einen Zahnradring (47) in Eingriff mit einem Zahnrad (48) Üat, das von außen bezüglich des Grundkörpers (l) drehbar ist, um den Körper (44) zu drehen.

9- Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (48) eine Drehachse senkrecht zur Drehachse des Körpers (44) hat.

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