EP0033531A1 - Spannbacken zum winkelgerechten Spannen von Werkstücken - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a clamping jaw for angular clamping of workpieces of different cross-section, in a clamping device, for. B. in a vise, which has opposite, mirror images arranged recesses with clamping surfaces for fastening the workpieces.
- a clamping jaw mentioned at the outset has become known, for example, from DE-As 24 07 535.
- the clamping jaws are provided with prism-shaped recesses opposite each other in mirror image.
- the opening angle of the recess is 90 ° in the exemplary embodiment shown.
- the disadvantage of this known embodiment is that only workpieces that have this same angle on the outer circumference can be clamped with this opening angle. It is not possible to clamp rectangular workpieces. In the case of workpieces with a round surface, the opening angles of the prisms must be large enough so that there are enough exciting contact surfaces and not only clamps the end edge of the prism, which leads to damage to the workpiece and leads to unsafe clamping.
- DE-AS 15 02 561 discloses a device for clamping tubular workpieces to be ground, in which a circular workpiece is clamped in the space between four mutually opposite, rotatably mounted rollers. Disadvantage of this known design is, however, that the workpiece rotates during machining due to the rotatable bearing of the rollers. Such a clamping device is only suitable for clamping circular workpieces that are to be machined during the clamping process. It is not possible to process workpieces with different shapes. Otherwise, this known device is very expensive to manufacture because of the separate manufacture of the rollers and their storage.
- the object of the present invention is, based on a clamping device according to the subject of DE-AS 24 07 535, to further develop a clamping jaw in such a way that its possible uses are universally expanded; in particular, rectangular, triangular, octagonal and otherwise shaped workpieces should also be able to be clamped at an angle and with high clamping force.
- the invention consists in that the recesses are designed as grooves which merge into the clamping surfaces in a convex rounding.
- the present invention provides that the side surfaces emanating from the recesses are rounded off in a convex manner.
- the convex bend refers to the groove base of the recess designed as grooves.
- This design of the side surfaces as convex radii has the essential advantage that these side surfaces are additionally used as clamping surfaces, which was not possible in the prior art designs.
- the rounding has the shape of a circular section which merges tangentially into the clamping surface.
- this rounding can be formed by two hardened bolts inserted into the jaws, each jaw having two such bolts and a total of four bolts being present in the two jaws.
- the convex curves are made of one piece of material with the clamping jaws, that is to say are machined out of the clamping jaws.
- grooves can also be spaced apart be arranged in the clamping surface.
- the longitudinal extent of the grooves can be either in the vertical plane (vertical prism) or in the horizontal plane (horizontal prism).
- adjacent grooves have differently shaped side surfaces.
- the radius of the side surfaces does not always have to be uniform, but can be adapted to the respective application. It can be provided here that the bolts mentioned above are interchangeable and can be exchanged for bolts with a different outside diameter or profile.
- An essential feature of the invention is therefore that the convex curves which originate from the base of the groove are themselves designed as clamping surfaces and at least partially take over the clamping of the workpiece.
- this design it is possible, for example, to also clamp workpieces with a triangular cross-section, the base surface of such a triangular workpiece resting on the straight clamping surfaces of one clamping jaw and the tip of the triangle engaging in the convex curves of the side surface of the opposite clamping jaw, which are designed as clamping surfaces.
- additional jaws with clamping surfaces adapted to the profile shape of the workpiece can be placed on the workpiece and that the additional jaws are rounded, opposite the clamping surfaces Have guide parts which engage in the associated convex side surfaces of the jaws.
- the profile shape of the clamping surfaces of the additional jaws can be adapted to the profile shape of the workpiece.
- the clamping surfaces of the additional jaws can also have the shape provided according to the invention for the previously described clamping jaws.
- clamping jaws and additional jaws described according to the invention can be used for different clamping tools.
- a first embodiment provides for the use of the clamping jaws described in a vice.
- Another embodiment provides for the clamping jaws to be held in a chuck of a turning, milling or planing bench. Both linear machining and rotating machining with the jaws can be carried out.
- each clamping jaw 1, 2 there is in each case a groove with a groove base 3, 3 'arranged in mirror image with respect to the central longitudinal axis.
- the side surfaces 5, 5' are designed as convex curves which, in the exemplary embodiment according to the drawing, merge tangentially into the clamping surfaces 4, 4 'arranged parallel to one another.
- a round cross section 6 is shown in the drawing, a square cross section 7 and a rectangular cross section 8.
- the side surfaces 5, 5 'of the curves can be made in one piece with the clamping jaws 1, 2.
- the side surfaces 5, 5 ' can also be formed by the outer circumference of hardened bolts 9 correspondingly held in the clamping jaws 1, 2.
- hardened pins can also be used, which also serve to anchor them in the material and which form such circular sections.
- FIG. 2 shows another possible use of the clamping jaws according to FIG. 1, the clamping jaws 1, 2 being clamped in the jaws 10, 11 of a vice.
- the opposite base surface 14 of the triangular cross-sections 12, 12a, 12b lies at the just formed Clamping surface 4 'of the jaw 2.
- the angular clamping of a workpiece with a conical cross section 20 is shown in the exemplary embodiment according to FIG. 3.
- the clamping jaws 1, 2 are in turn clamped in the jaws 10, 11 of a vice, the clamping surfaces 21, 22 of additional jaws 16, 17 abutting on the outer circumference of the workpiece with a conical cross section 20.
- the extended jaws show the additional jaws 16, 17 in their rest position (not clamped state), while in the broken line these additional jaws 16 ', 17' are in the clamping position, that is to say, in the contact position A on the workpiece ussenexcellent conical section 20 are shown.
- the clamping jaws 1, 2 as well as the Z usatzbacken 16, 17 and the workpiece conical section 20 lie on the support of the jaws 10, 11 the receiving horizontal guide 15 along out of the vice and are there in the horizontal plane.
- the clamping surfaces 21, 22 can either be adapted to the lateral surface of the workpiece with a conical cross section 20.
- clamping surfaces 21, 22 then have the same profile shape as the clamping jaws 1, 2 in FIGS. 1 and 2 — this is not shown in the drawing in FIG. 3.
- Guide parts 18, 19 are arranged on the sides of the additional jaws 16, 17 opposite the clamping surfaces 21, 22 and engage with rounded surfaces in the side surfaces 5, 5 'of the clamping jaws 1, 2.
- the Z usatzbacken 16, 17 are thus in the direction of the longitudinal axis of the to be clamped workpiece pivotally in the side surfaces 5, 5 'of the jaws 1, was added. 2
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Abstract
Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Spannbacken zum winkelgerechten Spannen von Werkstücken unterschiedlichen Querschnitts, in einer Spannvorrichtung, z. B. in einem Schraubstock, die gegenüberliegende, spiegelbildlich angeordnete Ausnehmungen mit Spannflächen zur Befestigung der Werkstücke aufweist.
- Ein eingangs genannter Spannbacken ist beispielsweise mit der DE-As 24 07 535 bekanntgeworden. Die Spannbakken sind dabei mit spiegelbildlich einander gegenüberliegenden prismenförmigen Ausnehmungen versehen. Der öffnungswinkel der Ausnehmung ist im gezeigten Ausführungsbeispiel 90 °. Nachteil dieser bekannten Ausführung ist es, dass mit diesem öffnungswinkel nur Werkstücke gespannt werden können, die diesen gleichen Winkel am Aussenumfang aufweisen. Ein Spannen von rechteckigen Werkstücken ist nicht möglich. Bei Werkstücken mit runder Oberfläche müssen die öffnungswinkel der Prismen entsprechend gross ausgebildet sein, damit auch genügend spannende Anlageflächen vorhanden sind und nicht nur die Endkante des Prismas spannt, was zur Beschädigung des Werkstückes führt und eine unsichere Einspannung mit sich bringt.
- Mit dem Gegenstand der DE-AS 15 02 561 ist eine Vorrichtung zum Spannen von zu beschleifenden rohrförmigen Werkstücken bekannt geworden, bei denen ein kreisrundes Werkstück im Zwischenraum zwischen vier einander mit Abstand gegenüberliegenden drehbar gelagerten Rollen eingespannt wird. Nachteil dieser bekannten Ausführung ist jedoch, dass wegen der drehbaren Lagerung der Rollen das Werkstück sich während der Bearbeitung dreht. Ein solches Spannzeug ist nur zum Spannen von kreisrunden Werkstücken geeignet, die während des Spannvorganges drehend bearbeitet werden sollen. Eine Bearbeitung anders geformter Werkstücke ist nicht möglich. Im übrigen ist diese bekannte Vorrichtung wegen der gesonderten Herstellung der Rollen und deren Lagerung nur sehr kostenaufwendig herzustellen.
- Aufgabe der'vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einer Spannvorrichtung nach dem Gegenstand der DE-AS 24 07 535, einen Spannbacken so weiterzubilden, dass seine Anwendungsmöglichkeiten universell erweitert sind; insbesondere sollen auch rechteckige, dreieckige, achteckige und sonstwie geformte Werkstücke winkelgerecht und mit hoher Spannkraft eingespannt werden können.
- Zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Erfindung darin, dass die Ausnehmungen als Nuten ausgebildet sind, die in konvexer Rundung in die Spannflächen übergehen.
- Gegenüber der bekannten Ausführung mit prismenförmigen Spannbacken besteht also der wesentliche Unterschied darin, dass gerade beim Prisma und bei allen anderen bisher bekannten Ausführungen von Spannbacken vom Nutengrund ausgehend ebene Flächen vorhanden waren und man bisher grossen Wert darauf legte, dass diese Ebenen gerade und winkelgerecht ausgebildet sind.
- Bei der die Gattung bildenden DE-AS 24 07 535 waren zwar auch schon Nuten am Grund der prismenförmigen Spannflächen vorhanden; diese Nuten wurden jedoch aus fertigungstechnischen Gründen vorgesehen, um ein vollständiges Beschleifen der prismenförmigen Flächen zu erreichen. Für die Aufnahme von Werkstücken war die bei dem bekannten Prismenspannzeug vorhandene Nut zu klein.
- Bei der vorliegenden Erfindung wird gewissermassen . ein derartiges Vorurteil überwunden, weil erfindungsgemäss vorgesehen ist, dass die von den Ausnehmungen ausgehenden Seitenflächen konvex abgerundet sind. Die konvexe Abbiegung bezieht sich auf den Nutengrund der als Nuten ausgebildeten Ausnehmung. Durch diese Ausbildung der Seitenflächen als konvexe Radien wird der wesentliche Vorteil erzielt, dass diese Seitenflächen zusätzlich als Spannflächen herangezogen werden, was bei den Ausführungen des Standes der Technik nicht möglich war.
- Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass die Rundung die Form eines Kreisabschnittes aufweist, der tangential in die Spannfläche übergeht. Hierbei kann in einer bevorzugten Ausführungsform diese Rundung durch zwei in die Spannbacken eingesetzte gehärtete Bolzen gebildet sein, wobei jede Spannbacke zwei solcherBolzen aufweist und insgesamt vier Bolzen in den beiden Spannbacken vorhanden sind.
- Statt der Verwendung von Bolzen, die gesondert an der Spannbacke befestigt werden, ist es in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die konvexen Rundungen werkstoffeinstückig mit den Spannbacken sind, das heisst, aus den Spannbacken herausgearbeitet werden.
- In einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung können auch mehrereNuten im Abstand nebeneinander in der Spannfläche angeordnet sein. Die Längserstreckung der Nuten kann sowohl in vertikaler Ebene liegen (Vertikal-Prisma) oder auch in horizontaler Ebene (Horizontal-Prisma).
- In einer weitergehenden Ausführungsform ist es vorgesehen, dass nebeneinanderliegende Nuten verschiedenartig geformte Seitenflächen aufweisen. Der Radius der Seitenflächen braucht also nicht immer gleichmässig zu sein, sondern kann dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein. Es kann hier vorgesehen sein, dass die oben erwähnten Bolzen auswechselbar sind und gegen Bolzen mit anderem Aussendurchmesser bzw. anderer Profilgebung ausgewechselt werden können.
- Wesentliches Merkmal der Erfindung ist also, dass die konvexen Rundungen, welche vom Nutengrund ausgehen, selbst als Spannflächen ausgebildet sind und die Einspannung des Werkstückes mindestens teilweise übernehmen. Mit dieser Ausführung ist es möglich, beispielsweise auch Werkstücke mit Dreiecksquerschnitt einzuspannen, wobei die Basisfläche eines solchen dreiecksförmigen Werkstückes an den geraden Spannflächen der einen Spannbacke anliegt und die Spitze des Dreiecks in die als Spannflächen ausgebildeten konvexen Rundungen der Seitenfläche der gegenüberliegenden Spannbacke eingreifen.
- Mit der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, unter Verwendung von Zusatzbacken konisch geformte Werkstücke mit grosser Spannkraft lagensicher einzuspannen. Hierzu ist es vorgesehen, dass Zusatzbacken mit der Profilform des Werkstückes angepassten Spannflächen am Werkstück anlegbar sind und dass die Zusatzbacken den Spannflächen gegenüberliegende, abgerundete Führungsteile aufweisen, welche in die zugeordneten konvexen Seitenflächen der Spannbacken eingreifen.
- Die Profilform der Spannflächen der Zusatzbacken kann dabei der Profilform des Werkstückes angepasst sein. Die Spannflächen der Zusatzbacken können aber in einer anderen Ausführungsform auch die erfindungsgemäss vorgesehene Form für die vorher beschriebenen Spannbacken aufweisen.
- Die erfindungsgemäss beschriebenen Spannbacken und Zusatzbacken sind für verschiedene Spannzeuge verwendbar. Eine erste Ausführungsform sieht die Verwendung der beschriebenen Spannbacken in einem Schraubstock vor.
- Eine andere Ausführungsform sieht die Halterung der Spannbacken in einem Spannfutter einer Dreh-, Fräs-oder Hobelbank vor. Es kann also sowohl eine lineare spanabhebende Bearbeitung, als auch eine drehende Bearbeitung mit den Spannbacken vorgenommen werden.
- Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden ERfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus deren Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
- Im folgenden wird die Erfindung an Hand von lediglich mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
- Es zeigen;
- Fig. 1 Seitenansicht auf zwei Spannbacken nach der Erfindung mit Darstellung der Einspannung von drei verschiedenen Werkstücken;
- Fig. 2 die Spannbacken nach Fig. 1 mit Darstellung der Einspannung von drei verschiedenen dreiecksförmigen Werkstücken;
- Fig. 3 Draufsicht auf ein Spannzeug zum Einspannen konisch geformter Werkstücke.
- In der Zeichnung Fig. 1 und 2 ist die Draufsicht auf zwei einen gegenseitigen Abstand einnehmenden Spannbacken 1, 2 gezeigt, wobei in jeder Spannbacke 1, 2 jeweils eine spiegelbildlich bezüglich der Mittellängsachse angeordneten Nute mit einem Nutengrund 3, 3' angeordnet ist. Von dem Nutengrund 3, 3' ausgehend, sind die Seitenflächen 5, 5' als konvexe Rundungen ausgebildet, die in dem Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung tangential in die parallel zueinander angeordneten Spannflächen 4, 4' übergehen.
- Auf Grund dieser gerundeten Seitenflächen 5, 5' können jetzt die verschiedensten Querschnitte von Werkstücken gespannt werden. Als Beispiel ist in der Zeichnung ein runder Querschnitt 6 gezeigt, ein quadratischer Querschnitt 7 und ein rechteckiger Querschnitt 8.
- Man erkennt, dass man nicht nur spiegelsymmetrische Querschnitte, das sind beispielsweise Kreis- oder Quadratquerschnitte spannen kann, sondern auch alle unsymmetrische und nicht spiegelbildlich zueinander angeordneten Querschnitte von Werkstücken. Hierdurch ergibt sich eine sprunghafte Bereicherung des Standes der Technik, weil man durch eine derartig einfache Maßnahme verschiedenartige Querschnitte von Werkstücken spannen kann, ohne dass man hierfür irgendwelche zusätzlichen Sonderspannbacken herstellen bzw. verwenden muss.
- In einer ersten Ausführungsform können die Seitenfläceh 5, 5' der Rundungen werkstoffeinstückig mit den Spannbacken 1, 2 sein.
- In einer weiteren, in der Zeichnung Fig. 1 angedeuteten Ausführungsform können die Seitenflächen 5, 5' aber auch durch den Aussenumfang von entsprechend in den Spannbacken 1, 2 gehalterten gehärteten Bolzen 9 gebildet sein.
- Anstelle der konvexen Rundungen können auch gehärtete Stifte eingesetzt werden, die gleichzeitig der Verankerung im Werkstoff dienen und die solche Kreisabschnitte bilden.
- In der Zeichnung Fig. 1 sind lediglich als Ausführungsbeispiel zwei gegenüberliegende Nuten in den Spannbakken 1, 2 gezeigt. Doch ist es in einer weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsform vorgesehen, dass im Abstand nebeneinanderliegend mehrere-Nuten in jeder Spannbacke 1, 2 angeordnet sind. Hierdurch können Werkstücke verschiedenartigsten Durchmessers gespannt werden, insbesondere dann, wenn nebeneinanderliegende Nuten verschiedenartig gekrümmte Seitenflächen 5, 5' aufweisen. Hier hat man also die Möglichkeit, auf die verschiedensten zu spannenden Werkstücke einzugehen, indem man eine Vielzahl von Ausnehmungen verwendet. Auf Grund der parallel angeordneten Spannfläche 4, 4' ist es aber immer noch möglich, normgerechte Werkstücke wie bei einem herkömmlichen Schraubstock winkelgerecht zu spannen.
- Im Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung Fig. 1 ist die Längserstreckung des Nutengrundes 3, 3' in der vertikalen Ebene ausgerichtet. Es ergibt sich hiermit eine ähnliche Ausführungsform wie bei einem Vertikal-Prisma.
- In einer weiteren Ausführungsform kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Längserstreckung des Nutengrundes 3, 3' in der horizontalen Ebene liegt. Es ergibt sich dann die Ausführungsform in der Art eines Horizontal-Prismas.
- In der Fig. 2 ist eine andere Verwendungsmöglichkeit der Spannbacken nach der Fig. 1 gezeigt, wobei die Spannbacken 1, 2 in den Backen 10, 11 eines Schraubstocks eingespannt sind. Die die konvexen Rundungen aufweisenden Seitenflächen 5, 5' werden hier als Spannflächen für die Spitze 13 von verschiedenen, einen Dreiecksq"erschnitt 12, 12a, 12b aufweisenden Werkstücken verwendet. Die gegenüberliegende Basisfläche 14 dieser Dreiecksquerschnitte 12, 12a, 12b liegt an der gerade ausgebildeten Spannfläche 4' der Spannbacke 2 an.
- Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das winkelgerechte Einspannen eines Werkstückes mit konischen Querschnitt 20 gezeigt. Hierbei sind die Spannbacken 1, 2 wiederum in den Backen 10, 11 eines Schraubstockes eingespannt, wobei am Aussenumfang des Werkstückes mit konischem Querschnitt 20 die Spannflächen 21, 22 von Zusatzbacken 16, 17 anliegen. In der ausgezogenen Strichführung sind die Zusatzbacken 16, 17 in ihrer Ruhestellung (nicht eingespannter Zustand) gezeigt, während in der gestrichelten Darstellung diese Zusatzbacken 16',17' in der Spannstellung, das heisst, in der Anlagestellung am Aussenumfang des Werkstückes mit konischem Querschnitt 20 gezeigt sind. Die Spannbacken 1, 2 sowie die Zusatzbacken 16, 17 und das Werkstück mit konischem Querschnitt 20 liegen dabei auf der die Halterung der Backen 10, 11 übernehmenden Horizontalführung 15 des Schraubstockes auf und sind dort in horizontaler Ebene längsgeführt.
- Durch Auflage auf den Horizontalführungen 15 erfolgt also eine Geradführung in horizontaler Ebene, währenddessen die Zusatzbacken 16, 17 in Verbindung mit den Spannbacken 1, 2 ein Einspannen und eine Geradführung in vertikaler Ebene (senkrecht zur Zeichenebene) übernehmen. Die Spannflächen 21, 22 können dabei entweder der Mantelfläche des Werkstückes mit konischem Querschnitt 20 angepasst sein.
- Es ist aber auch möglich, diese Spannflächen mit - in Längsachse zum Werkstück mit konischem Querschnitt 20 parallel verlaufenden Nuten auszubilden, wobei vom Nutengrund ausgehend wiederum abgerundete Seitenflächen konvexer Rundung gebildet sein würden. Die Spannflächen 21, 22 haben dann - dies ist in der Zeichnung Fig. 3 nicht dargestellt - die gleiche Profilform wie die Spannbacken 1, 2 in den Figuren 1 und 2.
- An den den Spannflächen 21, 22 gegenüberliegenden Seiten der Zusatzbacken 16, 17 sind Führungsteile 18, 19 angeordnet, die mit abgerundeten Flächen in die Seitenflächen 5, 5' der Spannbacken 1, 2 eingreifen. Die Zusatzbacken 16, 17 sind damit in Richtung zur Längsachse des einzuspannenden Werkstückes schwenkbar in den Seitenflächen 5, 5' der Spannbacken 1, 2 aufgenommen.
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