DE4431040A1 - Einspannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich eine Werkbank, insbesondere auf eine daran angepaßte Einspannvorrichtung für ein Werkstück.

Werkbänke sind ein nützliches Werkzeug für Bedienpersonen zum Halten und Einspannen eines Werkstücks an einer geeigneten Position. Im allgemeinen umfassen die Werkbänke zwei Spannelemente oder Klemmbacken in Form von rechtwinkliegen, länglich und flach ausgebildeten Stäben. Zum Einspannen eines Werkstückes zwischen den Spannelementen sind diese relativ zueinander bewegbar. Eine derartige Einspannanordnung ist allerdings ungeeignet zum Einspannen eines zylindrischen Werkstücks, z. B. eines Rohres, da für ein festes und dauerhaftes Einspannen eines zylindrischen Werkstücks dieses an mindestens drei Punkten gehalten werden sollte, während eine solche herkömmliche Anordnung nur mit einer Zwei-Punkt- Einspannung versehen ist.

Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Werkbank entwickelt, die - von der Seite betrachtet - zur Bildung einer V-Form ein relativ zu einem ersten Spannelement drehbares weiteres Spannelement aufweist, um das Werkstück zu halten. Eine derartige Einspannvorrichtung ist z. B. offenbart in dem U.S. Patent, Nr. 4,154,435 von Lorenzo E. Alessio, veröffentlicht am 15. May 1979. Obwohl die aus diesem U.S. Patent bekannte Vorrichtung zum Einspannen eines zylindrischen Werkstücks geeignet ist, weist diese dennoch einige Nachteile auf. So ist diese Werkbank beispielsweise lediglich geeignet zum Halten von Werkstücken mit kleinem Durchmesser. Es ist somit schwierig, zylindrische Werkstücke mit großem Durchmesser einzuspannen. Außerdem ist ein drittes Spannelement erforderlich, um ein flächenförmiges oder längliches Werkstück einzuspannen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine auch für zylindrische Werkstücke besonders geeignete Einspannvorrichtung für eine Werkbank anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einspannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Einspannvorrichtung einen oberhalb von Einspannelementen der Werkbank angeordneten und sich über diese erstreckenden Auslegerarm oder freitragenden Arm, an dessen freiem Ende zur Bildung einer Drei-Punkt-Einspannung mit den beiden Spannelementen ein Klemmelement vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen dem Auslegerarm und den beiden Einspannelementen zum Einpassen von Werkstücken mit großem Durchmesser einstellbar ist.

Um die Einspannvorrichtung möglichst vielseitig für Werkstücke unterschiedlichster Konfiguration verwenden zu können, ist der Auslegerarm zweckmäßigerweise beweglich an einem Haltestab angebracht, der seinerseits an oder auf den Spannelementen der Werkbank einstellbar montiert und dort ortsfest aufstellbar ist.

Die für eine Werkbank vorgesehene und an diese anpaßbare Einspannvorrichtung zeichnet sich somit aus durch einen an der Werkbank gesicherten Haltestab mit einem daran beweglich angeordneten und von diesem ausgehend sich erstreckenden Auslegerarm zum Festlegen der Position eines den Spannelementen der Werkbank mit Abstand gegenüberliegenden freien Endes. An diesem freien Ende des Auslegerarms ist eine mittels eines Steuergriffs relativ zu diesem bewegbare Klemmbacke angeordnet, so daß durch Verschieben des Auslegerarms entlang des Haltestabs und durch anschließendes Bewegen der Klemmbacke mittels des Steuergriffs relativ zum freien Ende des Auslegerarms ein Werkstück zwischen der Klemmbacke und den Spannelementen gesichert werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Werkbank mit einer daran befestigten erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung für Werkstücke in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Einspannvorrichtung für Werkstücke gemäß Fig. 1;

Fig. 3 teilweise im Ausschnitt eine Seitenansicht der Einspannvorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 in einer Seitenansicht ein mittels der Einspannvorrichtung eingespanntes zylindrisches Werkstück;

Fig. 5 in einer Darstellung gemäß Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 eine dritte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 in einer Seitenansicht die Einspannvorrichtung gemäß Fig. 6 mit einem eingespannten rechteckigen Werkstück;

Fig. 8 in perspektivischer Darstellung eine Werkbank mit in alternativer Weise darauf angebrachter Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 9 in einem Teilquerschnitt die gemäß Fig. 8 auf der Werkbank angebrachte Einspannvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Werkbank mit einer insgesamt mit 3 bezeichneten Einspannvorrichtung für ein Werkstück gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Werkbank 1 umfaßt ein Paar räumlich voneinander getrennt und zueinander parallel angeordnete Träger 190, von denen ein jeder an dessen Unterseite ein Paar Füße 191 aufweist, die dort zum Stützen der Träger 190 angebracht und in der Art eines umgedrehten V′s angeordnet sind. Die Werkbank 1 umfaßt weiter zwei Spannelemente 12, die im wesentlichen in Form von flachen, rechteckigen Brettern ausgebildet sind, sich vom einen zum anderen Träger 190 erstrecken und auf diesen - wie in Fig. 4 näher dargestellt - mittels Klappmitteln 13 drehbar sind, um von einer horizontalen Position gemäß Fig. 1 in eine vertikale Position gemäß Fig. 7 geschwenkt werden zu können. Das Klappmittel 13 ist geeignet, die Spannelemente 12 in einer Vielzahl von zwischen der horizontalen und der vertikalen Position gelegenen Zwischenpositionen zu sichern, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Eine Handkurbel 11 ist vorgesehen, um die Spannelemente 12 entlang der Träger 190 über in diese eingreifende Gewindevorrichtungen (nicht dargestellt) relativ zueinander zu bewegen. Derartige Gewindevorrichtungen zum Bewegen der Werkstück-Spannelement 12 sowie derartige Klappmittel 13 sind Stand der Technik und bedürfen daher keiner weiteren Ausführung.

Jedes Spannelement 12 hat eine dem jeweils anderen zugewandte vertikale Einspannoberfläche 122, zwischen denen ein Werkstück eingespannt wird (in Fig. 1 nicht zu sehen), wenn sich die Spannelemente 12 aufeinanderzubewegen. Die Spannelemente 12 haben jeweils eine Oberfläche 121, die gemeinsam eine horizontale Werkstückauflagefläche definieren.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Einspannvorrichtung 3 zum sicheren Halten eines zu bearbeitenden nicht-zylindrischen Werkstücks 4 (Fig. 3) oder eines zu bearbeitenden zylindrischen Werkstücks 4′ (Fig. 4) an der Werkbank 1 befestigt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Einspannvorrichtung 3 einen Haltestab, der in den beschriebenen Ausfürungsformen seinerseits ein längliches, starres, streifenförmiges Führungselement 2 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt umfaßt, welches an der Werkbank 1, vorzugsweise - wie in Fig. 1 dargestellt- an einem der Träger 190, befestigt ist, um ein Führungselement 2 zu erhalten, das sich in einer im wesentlichen vertikalen Richtung erstreckt, die generell normal oder quer zur Ebene der Werkstückauflagefläche 121 verläuft.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, umfaßt die Einspannvorrichtung 3 einen Auslegerbalken oder -arm 30 mit einem an seinem ersten Ende angeformten Schlitz 34, der in seiner Form und Größe mit dem darin gleitend geführten Führungselement 2 übereinstimmt, während ein gegenüberliegendes freies (zweites) Ende eine Klemmbacke 31 trägt.

In der speziellen Ausführung umfaßt die Klemmbacke 31 einen Sockel 312 mit einer ebenen Oberseite 313, an der ein Paar Verbindungsstücke 314 unter Bildung eines ersten Zwischenraums 315 vorgesehen sind, und mit einer der Oberseite 313 gegenüberliegenden Unterseite 316 mit zum Ausüben einer hohen Haltekraft auf das einzuspannende Werkstück einer Anzahl von darin eingeformten Nuten 317. Jedes Verbindungsstück 314 weist ein mit dem jeweils anderen fluchtendes Langloch 310 auf. Das Langloch 310 erstreckt sich quer zum Auslegerarm 30, so daß der Klemmbackensockel 312 relativ zum Auslegerarm 30 bewegbar ist, wobei die Relativbewegung durch die Länge des Langlochs 310 begrenzt ist. Am freien Ende des Auslegerarms 30 sind vorzugsweise zur Bildung eines zweiten Raums 331 zwei räumlich voneinander getrennt und zueinander parallel angeordnete Endstücke 33 vorgesehen. Jedes Endstück 33 weist ein mit dem jeweils anderen fluchtendes Loch 330 auf. Zur Bildung eines Drehpunktes ist mittels eines durch die Langlöcher 310 der Klemmbacke 31 und durch die Löcher 330 des freien Endes des Auslegerarms 30 geführten Zapfenstiftes 311 die Klemmbacke 31 an dem freie Ende des Auslegerarms 30 befestigt. Vorzugsweise ist dabei der erste Raum 315 groß genug gewählt, um die Endstücke 33 des freien Endes des Auslegerarms 30 aufzunehmen und damit einzugabeln.

Die Langlöcher 310 sind mit einem Abstand von der Oberseite 313 des Klemmbackensockels 312 angeordnet, so daß bei an das freie Ende des Auslegerarms 30 angelenkter Klemmbacke 31 der in Figur mit X bezeichnete Abstand zwischen der Unterkante der Endstücke 33 und der Oberseite 313 des Klemmbackensockels 312 verbleibt. Dies ermöglicht eine leicht Drehung und Bewegung der Klemmbacke 31 relativ zum Auslegerarm 30.

Ein Sperrelement 32 in Form einer Platte oder Scheibe mit kreisförmiger Oberfläche 320 ist mittels eines Drehstiftes 311 exzentrisch schwenkbar innerhalb des zweiten Raums 331 angeordnet. Ein an der Scheibe 32 vorgesehener Griff 321 dient zum Drehen des Sperrglieds 32 relativ zum Klemmbackensockel 312. Aufgrund des Formats und der Lage der Scheibe 32 kann sich bei entspannter Position oder Ruhestellung des Griffs 321 (angedeutet durch die gestrichelte Phantomlinie in Fig. 3) die in den Langlöchern 310 geführte Klemmbacke 31 relativ zum freien Ende des Auslegerarms 30 bewegen. Wird der Griff 321 um den Drehstift 311 in Richtung auf eine Sperrposition oder Sperrstellung gedreht (dargestellt durch die durchgezogene Line in Fig. 3), so bringt die Exzentrizität der Scheibe 32 die Kreisfläche 320 der Scheibe 32 in Kontaktstellung mit der Oberseite 313 des Klemmbackensockels 312. Aufgrund des anwachsenden Abstands zwischen dem Drehstift 311 und den Punkten am Umfang 320 der Scheibe 32 wird die Klemmbacke 31 durch Drehen des Griffs 321 in Richtung auf die letztendliche Sperrstellung unter der Führung der Langlöcher 310 von dem freien Ende des Auslegerarm 30 wegdrückt, wobei die Scheibe 32 als Nocken dient mit dem Klemmbackensockel 312 als Nockenstößel.

Beim Einspannen eines Werkstücks 4 mit im wesentlichen nicht-zylindrischer Konfiguration, wie in Fig. 3 gezeigt, wird dieses bei erhobener Position und genügend großem Abstand des Auslegerarms 30 von den Spannelementen 12 für ein widerstandsfreies Einlegen zwischen der Klemmbacke 31 und einem der Spannelemente 12 positioniert. Anschließend wird der Auslegerarm 30 auf das Werkstück 4 zubewegt, bis die Unterseite 316 in Eingriff mit dem Werkstück 4 ist. Bis dahin ist der Griff 321 in entspannter Position, d. h. in Ruhestellung. Danach wird durch Drehen des Griffs 321 aus der Ruhestellung in die Sperrstellung infolge der Nockenbewegung zwischen der Scheibe 32 und dem Klemmbackensockels 31 die Klemmbacke 31 gegen das Werkstück 4 gedrückt, so daß das Werkstück 4 aufgrund der bei der Drehung des Griffs 321 aus der Ruhestellung in die Sperrstellung zwischen der Umfangsfläche 320 der Scheibe 32 und der Oberseite 313 des Klemmbackensockels 312 entsehenden Reibungskraft mit der Klemmbacke 31 auf den Spannelementen 12 gesichert ist.

Während der Drehung des Griffs 321 aus der Ruhestellung in die Sperrstellung wird das Werkstück 4 zwischen dem Spannelement 12 und der Unterseite 316 des Klemmbackensockels 312 gesichert, wodurch infolge einer dabei resultierenden Kraftbewegung gegen das freie Ende des Auslegerarms 30 ein Drehmoment auf den Schlitz 34 ausgeübt wird, durch den das Führungselement 2 geführt ist. Dieses Drehmoment kippt den Auslegerarm 30 etwas gegen das Führungselement 2 mit der Folge einer zwischen dem Schlitz 34 und dem Führungselement 2 auftretenden Reibungskraft, die ein Verschieben des Auslegerarms 30 auf dem Führungselement 2 verhindert.

Bei einem Werkstück 4′ gemäß Fig. 4 mit zylindrischem Querschnitt werden die Spannelemente 12 mittels der Kippelemente 13 gekippt, so daß sich die Werkstückauflageflächen 121 gegenüberstehen und ein V mit offenem Scheitel bilden. Das Werkstück 4′ wird zwischen den Spannelementen 12 angeordnet und dabei von diesen getragen. Der Auslegerarm 30 ist, wie oben beschrieben, niedergehalten, um die Unterseite 316 der Klemmbacke 31 in Kontakt mit dem Werkstück 4′ zu bringen. Um das Werkstück 4′ gegen die Spannelemente 12 festzusetzen, wird der Griff 312 aus der Ruhestellung in die Sperrstellung umgelegt. Die Unterseite 316 der Klemmbacke 31 und die beiden Spannelemente 12 bilden einen Drei-Punkte-Kontakt mit dem Werkstück 4′, so daß das zylindrische Werkstück 4′ sicher festgemacht werden kann. Die Nuten oder Kerben 317 an der Unterseite 316 der Klemmbacke 31 liefern eine rauhe Oberfläche zum Greifen der Werkstücke 4 oder 4′ und erhöhen somit die Reibung für eine besonders sichere Halterung der Werkstücke 4 oder 4′.

Es ist auch möglich, die anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebene Klemmbacke 31 durch eine in Fig. 5 gezeigte Schraubklemme 5 zu ersetzen. Die Schraubklemme 5 weist eine in eine am freien Ende des Auslegerarms 30 vorgesehene und mit einem Innengewinde versehene Öffnung 35 eingreifende und relativ zum Auslegerarm 30 bewegbare Gewindestange 50 auf. An dem sich über den Auslegerarms 30 hinaus erstreckenden oberen Ende der Gewindestange 50 ist zum Drehen der Gewindstange 50 ein Handgriff 51 befestigt. Die Gewindestange 50 umfaßt außerdem am unteren Ende ein drehgesicheres Klemmelement 52 zum Halten und Einspannen eines Werkstücks 4.

Es ist offensichtlich, daß andere als die anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Einspannvorrichtungen zum Sichern eines Werkstücks auf den Spannelementen 12 verwendet und an dem freien Ende des Auslegerarms 30 befestigt werden können.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine alternative Befestigungsart der Einspannvorrichtung 3 auf der Werkbank 1, wobei die dargestellte Einspannvorrichtung 3 ein an einem der Träger 190 der Werkbank 1 befestigtes verlängertes Führungselement 2 umfaßt, das im wesentlichen parallel zur Ebene der Werkstückauflagefläche 121 der Spannelemente 12 in horizontal er Richtung verläuft, so daß sich der Auslegerarm 30 der Einspannvorrichtung 3 nun in einer quer zur Ebene der Werkstückauflagefläche verlaufenden Richtung erstreckt, wobei die Unterseite 316 der Klemmbacke vertikal verläuft. Bei dieser Anordnung wird ein Werkstück 4 zwischen der Klemmbacke 31 und einem mittels dem Kippelement 13 um 90° gedrehten Spannelement 12 gehalten.

Das Führungselement 2 kann auch in anderer Art und Weise auf der Werkbank 1 befestigt sein. Die Fig. 8 und 9 zeigen eine abgewandelte Art der Halterung des Führungselements 2 auf der Werkbank 1. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 ist das Führungselement 2 mit einem Adapter 36 versehen, der eine Nut 360 zum eng anliegenden Aufnehmen eines Endes des Führungselementes 2 und einen gewindeförmigen Bereich 361 aufweist, der in und teilweise durch eines aus einer Anzahl von in das Spannelement 12 eingebrachten Löchern 120 geführt und mit einer Mutter 37 gesichert ist. Vorzugsweise sind die Löcher 120 kreisförmig und der Adapter 36 konisch ausgebildet, mit dem gewindeförmigen Bereich 361 an der Spitze des Konus, um das Führungselement 2 in einem Winkel zum Spannelement 12 für den besten Einspanneffekt einzustellen.

Bezugszeichenliste

1 Werkbank
11 Handkurbel
12 Spannelement
120 Loch
121 Auflagefläche
122 Einspannoberfläche
13 Klappmittel
190 Träger
191 Füße
2 Haltestab
3 Einspannvorrichtung
30 Auslegerarm
31 Klemmbacke
310 Langloch
311 Stift
312 Sockel
313 Oberseite
314 Verbindungsstück
315 Zwischenraum
316 Unterseite
317 Kerbe
32 Sperrelement (Platte)
320 Oberfläche
321 Griff
33 Endstück
330 Loch
331 Zwischenraum
34 Schlitz
35 Öffnung
36 Adapter
360 Nut
361 Gewindebereich
37 Mutter
4 Werkstück
5 Schraubklemme
50 Gewindestange
51 Handgriff
52 Klemmelement

Claims (7)

1. Einspannvorrichtung für eine Werkbank (1), die zwei auf Trägern (190) beweglich angeordnete und gegeneinander verkippbare Spannelemente (12) aufweist, gekennzeichnet durch einen oberhalb der Spannelemente (12) angeordneten und sich über diese erstreckenden Auslegerarm (30), an dessen freiem Ende zur Bildung einer Drei-Punkt-Halterung mit den Spannelementen (12) ein Klemmelement (31) vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen dem Auslegerarm (30) und den beiden Spannelementen (12) einstellbar ist.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslegerarm (30) an einem an der Werkbank (1) einstellbar angeordneten Haltestab (2) befestigt ist.

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (31) mittels eines einen Drehpunkt bildenden Stiftes (311) am freien Ende des Auslegerarms (30) befestigt ist, wobei das Klemmelement (31) relativ zum Auslegerarm (30) bewegbar ist.

4. Einspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Drehpunkt bildende Stift (311) exzentrisch durch ein zwischen dem Klemmelement (31) und dem freien Ende des Auslegerarms (30) angeordnetes kreisförmiges Sperrelement (32) geführt ist.

5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (31) eine in eine am freien Ende des Auslegerarms (30) vorgesehene und mit einem Innengewinde versehene Öffnung (35) eingreifende Gewindestange (50) umfaßt.

6. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltestab (2) mit seinem freien Ende in eine Öffnung (360) eines Adapters (36) geführt ist, der einen in ein in dem oder jedem Spannelement (12) vorgesehenes Loch (120) einführbaren und mittels einer Mutter (37) verschraubbaren gewindeförmigen Bereich (361) aufweist.

7. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltestab (2) an der Werkbank (1) horizontal verlaufend befestigbar ist, wobei der rechtwinklig zum Haltestab (2) angeordnete Auslegerarm (30) horizontal verschiebbar ist.