DE3107546C2 - Spannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Knebelbolzenklemme weist einen Gewindebolzen auf, der einstellbar an einem schwenkbaren Klemmarm befestigt ist, um eine allgemein axiale und begrenzte Bogenbewegung in einem Einspannvorgang gegen ein Werkstück durchzuführen. Das Einspannende des Bolzens ist entfernbar innerhalb einer Fassung in einem elastomeren Werkstückerfassungspuffer aus Polyurethan befestigt und sitzt gegen die Fassungsgrundfläche auf. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Polyurethans und des Festsitzens zwischen dem Bolzen und der Fassungswand über eine erhebliche axiale Ausdehnung sind der zusammengebaute Bolzen und Puffer in der Lage, axialen und radialen Kräften wiederholter Einspannvorgänge standzuhalten und vergleichliche Einbauten, die bisher im Stand der Technik erhältlich waren, zu überdauern, ohne auf eine chemische Verbindung zwischen dem Bolzen und dem Puffer oder einen erweiterten kräfteverteilenden Bolzenkopf zurückzugreifen, wie es bisher erforderlich war.

Description

bemessen, daß er kleiner ist als der Durchmesser des Spannbolzens, so daß in diesem Bereich ein Festsitz des Spannbolzens erzielt wird. Im unteren Bereich weist die Ausnehmung einen Gewindeabschnitt auf zur Aufnahme des Gewindes des Spannbolzens. Dieser Bereich reicht aus, um eine unerwünschte axiale Auseinanderbewegung von Spannpuffer und Spannbolzen zu verhindern. Gleichwohl kann das Pafferelement durch einfaches Drehen un^ anschließendes axiales Abziehen vom Spannbolzen entfernt werden. Aus den oben angeführten Gründen ist die Herstellung von Spannbolzen und Spannpuffer nach der Erfindung mit geringem Aufwand verbunden. So entfällt das Problem der Plattierung des Spannbolzens bei aufgenommenem Spannpuffer. Auch die Form zur Herstellung des separaten Spannpuffers ist naturgemäß einfacher auszuführen als beim Anspritzen des Spannpuffers an den Spannbolzen. Gleichwohl ist die erfindungsgemäße Anbringung des Spannpuffers an den Spannbolzen nach der Erfindung in der Lage, alle auftretenden Kräfte wirksam aufzunehmen und auf den Spannboizen zu übertragen, ohne daß ein vorzeitiger Verschleiß eintritt Durch die getrennte Herstexung des Spannpuffers lassen sich dessen Flächen auch im Eintrittsbereich der Ausnehmung glatt formen, so daß der Verstellweg des Spannbolzens über seine gesamte Länge ausgenutzt werden kann. Falls der Spannpuffer nicht mehr gebrauchsfähig ist, kann er entfernt und durch einen anderen ersetzt werden. Der Spannbolzen braucht nicht mit ausgetauscht zu werden.

Das Verbinden beider Teiie ist relativ einfach, vor allem wenn der zum Beispiel aus Polyurethan bestehende Spannpuffer noch ausreichend warm ist. Der Spannbolzen wird dann einfach in die Ausnehmung eingeschoben und mit ein, zwei Gewindedrehungen gegen den Boden der Ausnehmung gelegt. Wenn sich das Polyureihan vollständig festigt, tritt es elastisch und formschlüssig in das Gev/inde des Spannbolzens ein, um den Spannpuffer fest, jedoch lösbar zu halten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt die Seitenansicht einer Spannvorrichtung nach der Erfindung.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Spannbolzen und einen Spannpuffer nach F i g. 1 vergrößert während des Zusammenbaus der beiden Teile.

F i g. 3 zeigt eine ähnliche Darstellung wie F i g. 2, wobei Spannpuffer und Spannbolzen endgültig zusammengebaut sind.

Fig.4 und 5 zeigen zwei verschiedene weitere Ausführungsformen von Spannbolzen und Spannpuffer nach der Erfindung.

Die Zeichnungen zeigen eine bekannte Spannvorrichtung 10. bestehend aus einem handbetätigten Griffhebel 11 (welcher auch kraftbetätigt sein kann), sowie einem Spannhebel 12. Der letztere ist bei 13 schwenkbar an einem festen Lagerbauteil 14 befestigt und besitzt einen kurzen Arm 12a, der sich in Fig. 1 schräg nach hinten zu einem oberen Schwenkpunkt 15 mit einem vorderen Ende des Hebels 11 erstreckt. Etwas unter dem Schwenkpunkt 15 ist der Hebel 11 bei 16 schwenkbar mit dem oberen Ende eines Lenkers 17 verbunden. Das untere Ende des Lenkers 17 ist bei 18 schwenkbar mit dem I.agerbauteil 14 verbunden.

Vor dem Schwenkpunkt 13 hat der Hebel 12 zwei parallele Arme 12ö und lic, die genügend weit voneinander auf Abstand gehalten sind, um einen mit Gewinde versehenen Spannbolzen 19 zwischen sich aufzunehmen. Der Spannbolzen 19 kann ein mit einem Schraubgewinde versehener Stahlschaft von kreisförmigem Querschnitt sein, der kupferplattiert ist und der eine 5 obere und eine untere Einspannmutter 20 bzw. 21 trägt, die gegen Einspannbügel 22 bzw. 23 an den Armen 126, 12c anliegen. Das untere Ende des Spannbolzens 19 ist, wie im folgenden beschrieben wird, entfernbar an einem Spannpuffer 24 aus elastischem Material, wie Polyurethan, befestigt.

Aus der gezeigten Anordnung geht hervor, daß der Spannbolzen 19 durch die Muttern 20,21 verstellbar ist. Bei einer Aufwärtsbewegung des hinteren Griffhebelarms verschwenkt sich der Lenker 17 entgegen dem Uhrzeigersinn um seinen unteren Schwenkpunkt 18, und der Schwenkpunkt 15 bewegt sich im Uhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 13, um den Hebel 12 entgegen dem Uhrzeigersinn zu verschwenken und den Spannpuffer anzuheben. Bei einer Abwärtsbewegung des Griffes des Hebels 11 tritt der umgekeS-te Vorgang auf, und der Spannpuffer 24 wird nach uni^n gedruckt, um ein Werkstück 25 gegen eine Werkbank 26 oder dergleichen zu drücken.

Der Spannpuffer 24 ist ein spritzgegossener Poljurethankörp^r 27 mit einer axialen und sich nach oben öffnenden Ausnehmung 28. Der Boden 29 der Ausnehmung 28 bildet eine Anschlagfläche für den Spannbolzen, die im axialen Abstand zur Fläche 30 angeordnet ist. die gegen das Werkstück 25 anliegt.

Der obere Abschnitt der Ausnehmung 28, der vom Boden 29 entfernt liegt, weist eine glatte, gewindefreie Bohrung von kreisförmigem Querschnitt auf, die so bemessen ist, daß sie den mit Gewinde versehenen Spannbolzen 19 koaxial gleitend mit leichtem Festsitz aufnimmt. Der untere Abschnitt der Ausnehmung 28 weist nicht mehr als etwa drei Schraubenwindungen 28a auf, die so bemessen sind, daß sie zu den Gewinden des Spannbolzens 19 passen. Der Spannpuffer ?4 wird auf das untere Ende des Spannbolzens 19 durch Hineindrücken des letzteren in das offene obere Ende der Ausnehr jng 28 hinein aufmontiert. Der Polyurethankörper 27 ist genügend elastisch, um nachzugeben und das axiale Einsetzen des Spannbolzens 19 zu ermöglichen, bis sein unteres Ende die obere Windung 28a berührt.

Danach werden der Spannpuffer 24 und der Spar<nbolzen 19 gedreht, bis das untere Ende des Spannbolzens 19 gegen den Boden 29 stößt.

Die Zähigkeit des Polyurethans und sein Widerstand gegenüber Scherkräften ermöglicht ein axiales Gleiten des Spannbolzens 19 in den glatten, gewindefreien Abschnitt der Ausnehmung 28 hinein, ohne in das Material einzuschneiden oder es dauerhaft zu verformen. Das Materal ;?ibt beim axialen Einsetzen des Spannbolzens 19 radial nach und verformt sich aufgrund seiner Elastizität teilweise in das Gewinde des SpannboLens 19 hinein. Ein paar Windungen des Gewindes 28a reichen aus, um Scherkräften wirksam standzuhalten. Nachdem das untere Ende des Spannbolzens 19 gegen den Boden 29 stößt, beansprucht das Aufbringen einer zusätzlichen Schraubkrafi. bei einer Teildrehung des Puffers 24 das Gewinde 28a und den Boden 29 und verformt diese elastisch, wodurch ein Kraftschlüß mit deiii Spannboizen 19 erfolgt.

Die Dicke der Wand des Spannpuffers 24 unter dem Boden 29 ist von der-Größenordnung des Radius des Spannbolzens 19, der wiederum bestimmt wird durch die von der Spannvorrichtung 10 auszuübende maximale Einspannkraft. Die axiale Ausdehnung der Ausneh-

mung 28 ist größer als der Durchmesser des Spannbolzens 19 und beträgt im allgemeinen das Dreifache oder mehr des Radius des Spannbolzens 19, um einen angemessenen Widerstand gegenüber seitlichen oder radialen Scherkräften zu gewährleisten, die dadurch entstehen, daß der Bolzen 19 gegen den Spannpuffer 24 eine bogenförmige Bewegung um den Drehpunkt 13 ausführt, wenn die Pufferfläche 30 das Werkstück 25 erfaßt.

Der Puffereffekt des Puffers 24 wird bestimmt durch die Wanddicke zwischen den Flächen 29 und 30 und kann angemessen ausgelegt werden, um nachzugeben und die Einspannkraft über eine rauhe und unebene Werkstückoberfläche zu verteilen.

Das Übermaß des Bolzengewindes gegenüber dem glatten Abschnitt der Ausnehmung 28 beträgt in der in den F i g. 2 und 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise etwa 0,075 bis 0,1 mm. Das Gewinde 28a ergänzt den Reibungssitz, wenn der Spannpuffer 24 fest sui^eschrsubi ist. Dss Gewinde 28.2 widersteht zwangsläufig allen normalerweise auftretenden axialen Kräften, die den Bolzen axial vom Puffer 24 fortschieben. Obwohl es für Polyurethan charakteristisch ist, daß es leicht nachgibt und eine begrenzte Verformung ermöglicht, steigert sich sein Widerstand gegenüber zusätzlicher Verformung progressiv.

Durch Formgießen des Spannpuffers 24 getrennt vom Spannbolzen 19 bildet seine obere Kante 286 um die Ausnehmung 28 herum eine scharfe Begrenzung gegenüber dem Spannbolzen 19. Das heißt, es erstreckt sich kein Teil des Spannpuffers 24 über die Kante 28b nach oben hinaus. Die gesamte axiale Länge des Spannbolzens 19 ist somit für die axiale Verstellung zwischen der Werkstückfläche 30 und dem Werkstück 35 verfügbar. Die Mutter 21 kann auf dem Spannbolzen 19 entlang verschraubt werden, bis sie die Kante 286 erfaßt, und kann danach aufgrund der Elastizität des Polyurethans um eine oder zwei weitere Windungen nach unten weitergeschraubt werden.

Der Spannpuffer 24 wird durch herkömmliche Spritzgußtechniken geformt. Wenn der Spannbolzen 19 im Bereich der Formung des Spannpuffers hergestellt wird, ermöglicht die Vernetzungsnatur des Polyurethans während der ersten halben Stunde nach der Entfernung des Puffers aus der Gußform ein axiales Einsetzen des Spannbolzens in die Ausnehmung 28 ohne ein Schrauben. Während dieser Zeit härtet das Polyurethan nicht in genügendem Maße, um der elastischen Verformung des Gewindes 28a einen nennenswerten Widerstand entgegenzusetzen. Somit kann der Spannbolzen 19 ohne irgendein Schrauben axial in die Ausnehmung 28 hineingedrückt und gegen deren Boden 29 zur Anlage gebracht werden. Das Gewinde 28a gibt ohne dauerhafte Verformung elastisch nach. Der Spannbolzen 19 wird dann schraubend gedreht, bis das Gewinde 28a mit dem Boizengewinde zusammenwirkt. Das letzte Einschrauben überschreitet nicht eine volle Umdrehung. Danach kann der Spannbolzen 19 um einen zusätzlichen Teil einer Umdrehung gedreht werden, um das Gewinde 28a unter Spannung zu setzen und einen Reibungsschluß mit dem Spannbolzen 19 zu bewirken, wenn das Härten des Polyurethans beendet ist.

Gegebenenfalls kann der Festsitz zwischen dem Spannbolzen 19 und dem Spannpuffer 24 bewirkt werden, ohne sich des Gewindes 28a zu bedienen. Wie in F i g. 4 gezeigt, kann anstelle des mit einem Außengewinde versehenen Bolzens 19 ein mit einem Innengewinde versehener rohrförmiger Spannbolzen 31 in geeigneter Weise am Hebel 12 befestigt werden. Ein glatter, gewindefreier zylindrischer Schaft 32 eines Polyurethanpuffers 33 erstreckt sich koaxial von einem einstükkigen Pufferkörper 34 in das mit Gewindp, versehene Innere des Kolbens 31 hinein. Der Körper 34 bildet eine obere ringförmige Schulter 35, die unter dem Spannbolzen 31 liegt, um gegen den letzteren anzustoßen und ihn zu stützen, wenn der Spannbolzen 31 und der Spannpuffer 33 zusammengebaut sind. Die Unterseite 36 bildet die Fläche zur Erfassung des Werkstücks.

Das Übermaß des Schaftes 32 über das Gewinde des Spannbolzens 31 kann das Zweifache dessen betragen, was in bezug auf die F i g. 2 und 3 beschrieben wurde. Der Zusammenbau des Spannbolzens 31 und des Spannpuffers 33 wird durchgeführt durch Hineindrükken des Schaftes 32 axial in das mit Gewinde versehene Innere des Spannbolzens 31 hinein ohne Schraubwirkung, bis das untere Ende des Spannbolzens 31 gegen die Schulter 35 sitzt. Falls zweckmäßig, kann der Einbau kurz nach der Entfernung rles Puffers 33 mis seiner Spritzgußform durchgeführt werden, während das Polyurethan noch in seinem stark flexiblen, teilweise abgebundenen Zustand ist. Andererseits kann der oben erwähnte Einbauvorgang und der Anstoß des Bolzens 31 an der Schulter 35 jederzeit nach dem Abbinden des Polyurethans erfolgen. In jedem Fall gibt das Polyurethan des Schaftes 32 ohne Abscherung oder dauerhafte Verformung elastisch nach. Das Polyurethan fließt teilweise in iMe Gewindenuten des Spannbolzens 31 hinein. Dem Spannpuffer 33 kann dann eine Teildrehung erteilt werden, um das untere Ende des Bolzens 31 durch Schraubwirkung in enger Anlage gegen die Schulter 35 zu bringen und dadurch die letztere unter Spannung zu setzen und einen Reibungssitz zu bewirken.

Wie in F i g. 5 gezeigt, kann der untere Abschnitt des mit Gewinde versehenen Spannbolzens 37 eine glatte, gewindefreie zylindrische Fläche 38 enthalten, die geeignet ist, axial in die gewindefreie Fassung 39 eines Spannpuffers 40 eingesetzt zu werden, der dem Spannpuffer 24 gleicht. Die zylindrische Fläche 38 kann so bemessen sein, daß sie einen leichten Festsitz oder Paßsitz in der Ausnehmung 39 bewirkt. An dem unteren Ende des Spannbolzens 37 ist eine kleine ringförmige Erweiterung 41 gebildet, und eine passende ringförmige Erweiterung 42 ist in der Ausnehmung 39 im Bereich ihres Bodens 43 vorgesehen.

Der Spannpuffer 40 wird wie beschrieben aus Polyurethan formgegossen, getrennt von dem Spannbolzen 37, der durch Hineindrücken seines unteren Endes in die Ausnehmung 39 zur Anlage gegen den Boden 41 angesetzt wird, und zwar entweder während das Polyurethan noch nicht vollständig abgebunden ist oder im Ani.hluß daran, wie oben beschrieben. Das Polyurethan gibt ohne dauerhafte Verformung elastisch nach, um den axialen Durchtritt der Erweiterung 41 zu ermöglichen, bis sie in die Erweiterung 42 einschnappt. Die Umfangsabschnitte der Ausnehmung 39 erfassen dann in engem Eingriff den Bolzenabschnitt 38. Vorzugsweise ist die Erweiterung 41 im Querschnitt gerundet, so daß die untere Vorderkante der abgerundeten Erweiterung 41 als ein Nokken während des Zusammenbaus dient

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Spannvorrichtung mit einem Spannbolzen mit Gewinde und einem Spannpuffer aus elastomerem Material, der mit einem Werkstück in Eingriff bringbar ist und in dem ein Abschnitt des Spannbolzens im Festsitz sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannpuffer (24) ein getrennt hergestelltes Teil ist und eine Ausnehmung (39) zur teleskopischen koaxialen Aufnahme des unteren Abschnitts des Spannbolzens (19) aufweist, gegen deren Boden (29) das untere freie Ende des Spannbolzens (19) zur Anlage kommt, daß der größte Teil der Wandung der Ausnehmung (39) glatt geformt ist, daß der Querschnitt des Spannbolzens (19) etwas größer ist als der der Ausnehmung (39) zur Erzielung eines lösbaren Festsitzes des Spannbolzens (19) im glattwandigen Abschnitt der Ausnehmung (39), wobei sich das Material der Wandung unter elastischer Verformung ir. den Gewindegängen des Spannbolzengewindes hineinverformt, und daß vom Boden (29) ausgehend ein Gewindeabschnitt (28a) in der Ausnehmung (39) geformt ist, der sich nur über einen geringen Teil der Höhe der Ausnehmung (39) erstreckt und der mit dem Gewinde des Spannbolzens (19) in Eingriff gelangt, wenn der Spannbolzen (19) in die Ausnehmung (39) des Spannpuffers eingeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des Material des Spannpuffers (24) die Eigenschaften von Polyurethan hat.

3. Vorrichtung nach Anspruv.n 2, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethan verwendet wird mit eine Shore-Härte von D 37, einer Dd.nung um 100% bei 4.725 MPa und 400% bei 35 MPa und einer Reißfestigkeit von 7,65 MPa.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dicke der die Ausnehmung (39) umgebenden Wand und der Radius des Spannbolzens (19) annähernd gleiche Größe haben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Bodens (29) der Ausnehmung (39) von der mit dem Werkstück (25) in Eingriff tretenden Fläche (30) und der Radius des Spannbolzens (19) annähernd gleich groß sind, und daß die Länge des im Festsitz in der Ausnehmung sitzenden Bolzens (29) größer als der Radius des Bolzens ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anwendung auf eine Vorrichtung, in der der Spannbolzen (19) durch einen Schwenkmechanismus (12, 11) betätigt wird, der Spannbolzen (19) über eine eine axiale Verstellbarkeit ermöglichende Schraubverbindung (20, 21) mit dem Schwenkmechanismus (12, 11) verbunden ist und von diesem im wesentlichen axial bewegt wird.

7. Verrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt :(28a,) in der Ausnehmung (39) des Spannpuffers (24) zwei Windungen aufweist.

8. Vorrichtung nach einem· der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Ausnehmung (39) etwa drei Mal dem Radius des Spannbolzens (19) entspricht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung mit einem Spannbolzen mit Gewinde und einem Spannpuffer aus elastomerem Material, der mit einem Werkstück in Eingriff bringbar ist und in dem ein Abschnitt des Spannbolzens im Festsitz sitzt

Eine derartige Spannvorrichtung ist bekannt (US-PS 38 72 760). Das Pufferelement besteht aus Gummi und ist auf den Spannbolzen vulkanisiert Es ist auch bekannt, für Spannbacken Polyurethan zu verwenden (US-PS 33 22 423).

Wird bei einer Einspannvorrichtung der Spannbolzen über ein Kniehebelgelenk betätigt, verläuft die Einspannbewegung des Spannbolzens nicht axial, sondern leicht bogenförmig. Dadurch entstehen am Spannpuffer reben axialen auch quer wirkende Kräfte. Es muß daher sichergestellt sein, daß trotz dieser Kräfte der Spannpuffer nicht vom Spannbolzen durchstoßen wird, sondern seinen sicheren Sitz beibehält. Wird der mit einem Gewinde versehene Spannbolzen mit dem Material des Spannpuffers in einer Form umspritzt, besteht die Gefahr einer Gratbildung um den Spannbolzen herum. Dadurch kann nicht die gesamte axiale Länge des Spannbolzens ausgenutzt werden. Häufig ist der Spannbolzen mit einem korrosionsfesten Oberzug versehen, der jedoch mit dem Material des Spannpuffers reagiert. Daher muß das Plattieren des Spannbolzens im Nachhinein erfolgen, was entsprechend umständlich ist Bei unverrückbar fest auf dem Spannbolzen sitzenden Spannpuffern muß die gesamte Einheit ausgetauscht werden, wenn das Material des Puffers fehlerhaft ist oder nicht mehr brauchbar. Es ist auch bekannt, elektrische Klemmen in vorgeformte Ausnehmungen plastischer Bauteile aufzunehmen. Die Ausnehmungen haben jedoch einen von den Klemmen abweichenden Querschnitt. Sie werden nach dem Aushärten des Materials eingesetzt, so daß sich das Material fließend um die Klemmen herum verteilt zur Bildung einer festen Verbindung (US-PS 32 84 258). Für die Anbringung eines Spannpuffers an einen Spannbolzen ist das bekannte ^verfahren nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, bei der trotz einfacher Herstellung von Spannbolzen mit Spannpuffer eine größere Standzeit erzielt wird bzw. ein geringerer Verschleiß gegenüber auftretenden axialen und radialen Kräften.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spannpuffer ein getrennt hergestelltes Teil ist und eine Ausnehmung zur teleskopischen koaxialen Aufnahme des unteren Abschnitts des Spannbolzens aufweist, gegen deren Boden das untere freie Ende des Spannbolzens zur Anlage kommt, daß der größte Teil der Wandung glatt geformt ist. daß der Querschnitt des Spannbolzens etwas größer ist als der der Ausnehmung zur Erzielung eines lösbaren Festsitzes des Spannbolzens im glattwandigen Abschnitt der Ausnehmung, wobei sich das Material der Wandung unter elastischer Verformung in den Gewindegängen des Spannbolzengewindes hineinverformt und daß vom Boden ausgehend ein Gewindeabschnitt in der Ausnehmung geformt ist, der sich nur über einen geringen Teil der Höhe der Ausnehmung erstreckt und der mit dem Gewinde des Spannbolzens in Eingriff gelangt, wenn der Spannbolzen in die Ausnehmung des Spannpuffers eingeführt ist. Der erfindungsgemäße Spannpuffer, der getrennt vom Spannboizen hergestellt wird, weist eine fassungsartige Ausnehmung auf, die über die größte axiale Länge eine glatte Wandung besitzt. Der Durchmesser ist so