Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere einen Maschinenschraubstock,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der DE 40 18 284 C1 bekannt. Dort ist an einem
schienenförmigen Grundkörper eine feste Spannbacke angeordnet. In dem Grundkörper ist
ferner eine bewegliche Spannbacke senkrecht zur festen Spannbacke verschiebbar geführt.
Die Verschiebung der beweglichen Spannbacke relativ zur festen Spannbacke erfolgt mittels
eines Spindelantriebs, der eine in der beweglichen Spannbacke angeordnete Spindelmutter
und eine durch einen Stellantrieb drehbare Hohlspindel enthält. Ein derartiger Spindelantrieb
ist jedoch aufwändig in der Fertigung und empfindlich gegen Beschädigungen und
Verschmutzung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
die kostengünstig herstellbar und einfach bedienbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht darin, dass die mit der
Verstellbacke kuppelbare und mit dem Verstellantrieb verbundene Zahnstange relativ einfach
und kostengünstig hergestellt werden kann. Die Zahnstange, die als Zugelement zur
Bewegung der Verstellbacke dient, kann außerdem einfach montiert werden und benötigt
keine aufwändige Lagerung. Im Vergleich zu den üblichen Spindelantrieben ist die
Zahnstange auch unempfindlicher gegen Beschädigungen oder Verschmutzungen. Auch eine
Voreinstellung einer gewünschten Spannweite ist mit der Zahnstange einfach und schnell
realisierbar. Die Verstellbacke kann z.B. an beliebigen Stellen der Zahnstange positioniert und
durch ein geeignetes Kupplungselement mit dieser formschlüssig verbunden werden. Dadurch
kann eine Schnellverstellung der Verstellbacke zur Voreinstellung der Spannweite erreicht
werden. Durch die lösbare Formschlussverbindung kann die Zahnstange schnell z.B. zur
Reinigung oder für den besseren Zugang zu Montagebohrungen innerhalb des Grundkörpers
auch einfach demontiert und schnell wieder montiert werden, wodurch der
Reinigungsaufwand reduziert und die Bedienung der Spannvorrichtung erheblich vereinfacht
wird.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht darin, dass die
primären Spannkräfte zwischen den beiden Spannbacken erzeugt werden. Über die Zugstange
werden die beiden Spannbacken nach dem Zuganker-Prinzip gegeneinander verspannt, so dass
sich ein optimaler Kraftfluss ergibt. Der Grundkörper dient lediglich zur Führung der
Spannbacken und nimmt nicht unmittelbar an der Kraftübertragung zum gegenseitigen
Verspannen der Spannbacken teil.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Formschlussverbindung
zwischen der Zahnstange und dem Kupplungsteil des Verstellantriebs in Art einer
Steckverbindung mit einer entsprechenden Aufnahme in dem Kupplungsteil und einem dazu
passenden Anschlusselement an der Zahnstange ausgeführt. Dadurch kann die Zahnstange
z.B. zu deren Reinigung oder für den vereinfachten Zugang zu Montagebohrungen innerhalb
des Grundkörpers schnell und einfach demontiert und anschließend wieder montiert werden.
Bei einer fertigungstechnisch einfach herstellbaren und montagefreundlichen Ausführung
weist die Aufnahme eine in dem Kupplungsteil angeordnete Öffnung auf, in die ein an dem
Anschlusselement vorgesehener Kupplungszapfen passt. Die Aufnahme enthält ferner eine
vordere Nut mit einer Auflagefläche und das Anschlusselement einen zu der Nut passenden
Steg, der eine zurückversetzte untere Anlagefläche zur Anlage an der Auflagefläche der Nut
enthält. Dadurch wird eine genaue Höhenpositionierung der Zahnstange erreicht. Außerdem
wird eine einfach montier- bzw. demontierbare und dennoch formstabile Verbindung
zwischen der Zugstange und dem Kupplungsteil des Verstellantriebs ermöglicht. Es sind aber
auch andere lösbare Formschlussverbindungen zwischen dem Kupplungsteil und der
Zahnstange wie z.B. eine Schwalbenschwanzverbindung oder dgl. möglich.
Die kuppelbare Verbindung zwischen der Zahnstange und der Verstellbacke erfolgt in einer
zweckmäßigen Ausführung über einen mit einer Verzahnung versehenen Mitnehmer, der
innerhalb der Verstellbacke zwischen einer Eingriffstellung und einer Lösestellung beweglich
angeordnet geführt ist. Die Verzahnungen sind zweckmäßigerweise an den jeweiligen
Seitenflächen der Zahnstange und des Mitnehmers angeordnet. Dadurch sind die
Verzahnungen besser gegen Beschädigung geschützt.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung enthält der Verstellantrieb ein
im Backenkörper der festen Spannbacke drehbar gelagertes und axial gesichertes Stellelement,
das mit dem Kupplungsteil über ein Stellgewinde verbunden ist. Dadurch wird ein einfacher
und zuverlässiger Stellantrieb zur Verschiebung der Verstellbacke ermöglicht.
Zur Anzeige des ordnungsgemäßen Spannzustands in der festen Spannbacke außerdem eine
Spannhubanzeige integriert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass zum Spannen der
Verstellbacke noch genügend Spannweg zur Verfügung steht und sich das Stellgewinde nicht
bereits an einem Anschlag befindet.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
- Figur 1
- eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in einem Längsschnitt entlang der
Linie A-A, einer Draufsicht und einer Seitenansicht.
- Figur 2
- eine Verstellbacke der in Figur 1 gezeigten Spannvorrichtung in einer
Mitnahme- und Lösestellung,
- Figur 3
- eine Detailansicht der Verbindung zwischen einer Zugstange und einem
Kupplungsteil des Verstellantriebs der in Figur 1 gezeigten Spannvorrichtung
in einer Perspektive und
- Figur 4
- das in Figur dargestellte Detail der Verbindung zwischen der Zugstange und
dem Kupplungsteil in einer Schnittansicht.
Die in Figur 1 in mehreren Ansichten dargestellte Spannvorrichtung enthält einen
schienenförmigen Grundkörper 1, der eine feste Spannbacke 2 und eine demgegenüber
bewegliche Verstellbacke 3 trägt. Die Verstellbacke 3 ist innerhalb des schienenförmigen
Grundkörpers 1 in dessen Längsrichtung verschiebbar geführt und steht in Eingriff mit einer
Zahnstange 4, die die über eine im weiteren noch näher erläuterte Verbindung mit einem
Kupplungsteil 5 eines in der festen Spannbacke 2 integrierten Verstellantriebs gekoppelt ist.
Der schienenförmige Grundkörper 1 hat bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen im
wesentlichen U-förmigen Querschnitt und weist zwei einander gegenüberliegende parallele
Seitenwangen 6 und 7 mit oberen Auflageflächen 8 bzw. 9 auf. Von den beiden Seitenwangen
6 und 7 wird eine nach oben offene, durchgängige Längsnut 10 begrenzt. Die beiden
Seitenwangen 6 und 7 haben an ihren oberen Enden zumindest in dem vor der festen
Spannbacke 2 liegenden Bereich nach innen vorstehende Stege 11, so dass die Längsnut 10 in
diesem Bereich in Art einer T-Nut ausgebildet ist. Am Boden der Längsnut 10 sind im
Grundkörper 1 zwei oder mehrere voneinander beabstandete Durchgangsbohrungen 12 zur
Befestigung der Spannvorrichtung auf einem Maschinentisch oder einer Unterlage
vorgesehen.
Die feste Spannbacke 2 enthält einen im Querschnitt T-förmigen Backenkörper 13, der mit
seinem breiteren oberen Teil auf den beiden Seitenwangen 6 und 7 aufliegt und mit seinem
schlankeren unteren Teil in die Längsnut 10 zwischen den beiden Seitenwangen 6 und 7 des
schienenförmigen Grundkörpers 1 ragt. Über vier Halteschrauben 14 ist der Backenkörper 13
der festen Spannbacke 2 an dem in Figur 1 linken Ende des Grundkörpers 1 befestigt.
Die in Figur 2 gesondert dargestellte Verstellbacke 3 weist ebenfalls einen Backenkörper 15
auf, der einem breiteren oberen Teil und einen zwischen die Seitenwangen ragenden unteren
Führungsteil 16 enthält. An den beiden äußeren Längsseiten des Führungsteils 16 sind
seitliche Führungsnuten 17 zum Eingriff der nach innen vorstehenden Stege 9 der
Seitenwangen 4 und 5 vorgesehen. Der Führungsteil 15 weist ferner eine nach unten offene
Durchgangsnut 18 für die Durchführung der Zahnstange 4 auf. In einer entsprechenden
Ausnehmung 19 des Backenkörpers 15 ist außerdem ein als Zahnstangensegment ausgeführter
Mitnehmer 20 mit einer Verzahnung 21 zum Eingriff mit der Zahnstange 4 angeordnet. Der
Mitnehmer 20 ist in der Ausnehmung 19 zwischen einer in Figur 1 und der linken Darstellung
der Figur 2 gezeigten unteren Eingriffstellung und einer in der rechten Darstellung von Figur
2 gezeigten oberen Lösestellung verschiebbar.
Der Mitnehmer 20 ist über eine durch ihn verlaufende Durchgangsbohrung 22 und einen
Führungsstift 23 verschiebbar geführt. Der Führungsstift 23 ist in den Backenkörper 15 von
der Unterseite her eingeschraubt und stützt sich mit seinem Kopf an einer über der
Durchgangsnut 18 angeordneten Auflage 24 ab. In der unteren Eingriffsstellung greift der
Mitnehmer 20 mit seiner Verzahnung 21 in eine dazu korrespondierende Verzahnung 25 der
Zahnstange 4 ein und sorgt so für eine formschlüssige Verbindung zwischen der Verstellbacke
3 und der Zahnstange 4. In der oberen Lösestellung ist die Verzahnung 21 des Mitnehmers 20
außer Eingriff mit der Zahnstange 4, so dass die Verstellbacke 3 an eine andere Stelle
verschoben oder sogar bei Bedarf vollständig aus dem Grundkörper 1 herausgezogen werden
kann.
Zur Verschiebung des Mitnehmers 20 zwischen der Eingriffs- und Lösestellung ist in einer an
der Rückseite des Backenkörpers 15 vorgesehenen Aussparung 26 ein Betätigungsschieber 27
angeordnet, der mit dem Mitnehmer 20 über eine Schraube 28 verbunden ist. Der in der
Aussparung 26 verschiebbar geführte Betätigungsschieber 27 weist eine Vertiefung 29 als
Griffstück auf. Durch Anheben oder Absenken des Betätigungsschiebers 27 kann so der
Mitnehmer 20 außer Eingriff bzw. in Eingriff mit der Zugstange 4 gebracht werden. An den
einander zugewandten Vorderseiten des Backenteils 15 der Verstellbacke 3 und des
Backenteils 13 der festen Spannbacke 2 sind auswechselbare Aufsetzbacken 30 bzw. 31
aufgeschraubt.
Der in Figur 1 dargestellte Verstellantrieb zur Verschiebung der Verstellbacke 3 besteht aus
der mit der Verstellbacke 3 kuppelbaren Zahnstange 4, dem in einer Ausnehmung 32 im
Backenkörper 13 verschiebbar geführten und mit der Zahnstange 4 lösbar verbundenen
Kupplungsteil 5 und einem im Backenkörper 13 drehbar angeordneten Stellelement 33, das
mit dem Kupplungsteil 5 über ein Stellgewinde verbunden ist. Das in Form einer
Stellschraube ausgeführte Stellelement 33 enthält eine Gewindebohrung 34, in die ein mit
einem Außengewinde 35 versehener, an der Rückseite des Kupplungsteils 5 angeordneter
Gewindezapfens 36 eingreift. Über einen Ringbund 37 und eine an dessen Innenseite
angeordnete Gleitscheibe 38 ist das Stellelement 33 in einer entsprechend abgesetzten
Bohrung 39 des Backenkörpers 13 drehbar geführt. An seiner Außenseite weist das
Stellelement 33 eine Bohrung mit Vielfachverzahnung zum Eingriff eines Spannhebels,
Drehmomentschlüssels oder dgl. auf. In Axialrichtung ist das Stellelement 33 durch eine an
der Außenseite des Ringbunds 37 vorgesehene Ringnut 40 und einen in diesen eingreifenden
Haltering 41 gesichert. Der als Halbring ausgeführte Haltering 41 ist über Schrauben 42 an der
hinteren Stirnseite des Backenkörpers 13 fixiert. Durch Drehung des Stellelements 33 wird so
die Zahnstange 4 über das Kupplungsteil 5 relativ zum Grundkörper 1 verschoben, wodurch
die mit der Zahnstange 4 formschlüssig verbundene Verstellbacke 3 bewegt werden kann.
In einer oberen Längsbohrung 43 des Backenkörpers 13 ist ein Positionierstift 44 verschiebbar
geführt. Der Positionierstift 44 enthält Markierungen 45 und ragt mit seinem in Figur 1 linken
äußeren Ende in eine Ausnehmung 46 an der Oberseite des Backenkörpers 13. Das innere
Ende des Positionierstifts 44 ist mit einem dazu senkrechten Verbindungsbolzen 47
verbunden, der in das Kupplungsteil 5 eingesteckt ist. Der Verbindungsbolzen 47 ist in einer
durch einen Deckel 48 verschließbaren oberen Öffnung 49 des Backenkörpers 13 seitlich
verschiebbar angeordnet.
Der über den Verbindungsbolzen 47 mit dem Kupplungsteil 5 verbundene Positionierstift 44
bildet eine Spannhubanzeige, durch die der ordnungsgemäße Spannzustand der
Spannvorrichtung angezeigt werden kann. Wenn der Positionierstift 44 nur geringfügig in die
Ausnehmung 46 ragt bzw. eine an der Außenseite des Positionsstifts vorgesehene Markierung
45 noch nicht sichtbar ist, ist der Gewindebolzen 36 des Kupplungsteils 5 noch nicht zu weit
in die Gewindebohrung 34 des Stellelements 33 eingeschraubt und es steht noch genügend
Spannweg für eine ausreichende Spannung zur Verfügung. Wenn dagegen die Markierungen
43 sichtbar werden, ist der Gewindebolzen 36 zu weit in das Stellelement 33 eingeschraubt, so
dass der dann zur Verfügung stehende Spannweg unter Umständen nicht mehr ausreicht. Bei
der Markierung 43 kann es sich um eine Farbmarkierung, um Rillen oder dgl. handeln.
Die Verbindung zwischen der Zahnstange 4 und dem Kupplungsteil 5 des Verstellantriebs ist
in den Figuren 3 und 4 vergrößert dargestellt. Die Verbindung ist als Formschlussverbindung
in Art einer Steckverbindung ausgeführt, wobei in dem Kupplungsteil 5 eine Aufnahme 50
und an dem mit dem Kupplungsteil 5 koppelbaren Ende der Zahnstange 4 ein zu der
Aufnahme 50 passendes Anschlusselement 51 vorgesehen sind. Das Anschlusselement 51 ist
in Form eines über einen schlankeren Verbindungssteg 52 von der Zahnstange 4 vorstehenden
Kupplungszapfens 53 ausgeführt. Bei der dargestellten Ausführung ist der Kupplungszapfen
53 durch Abrundung des in das Kupplungsteil 5 eingreifenden Endes der Zahnstange 4 und
durch eine seitliche Einfräsung 54 mit einer unteren Aussparung 55 gefertigt. Durch die untere
Aussparung 55 wird eine untere Anlagefläche 56 geschaffen, durch welche die Zahnstange 4
zur Auflage auf einer Auflagefläche 57 innerhalb der Aufnahme 50 gelangt. Die Übergänge
zwischen dem Kupplungszapfen 53 und dem im Querschnitt rechteckigen Teil der Zahnstange
4 im Bereich des Verbindungsstegs 52 sind abgerundet, so dass in diesem Bereich eine
möglichst geringe Kerbwirkung entsteht. Der Kupplungszapfen 53 dient als zusätzlicher
Überspannungsschutz und sorgt für eine Sicherheit bei Überlastung.
An dem vom Backenkörper 13 der Festbacke 2 in die Längsnut 10 des Grundkörpers 1
vorstehenden Ende des Kupplungselements 5 ist eine obere Abflachung 58 vorgesehen, in der
die Aufnahme 50 angeordnet ist. Sie enthält eine im Wesentlichen kreisrunde vertikale
Öffnung 59 zur Aufnahme des Kupplungszapfens 53 und eine vordere Nut 60 für den
Verbindungssteg 52. Am Boden der Nut 60 ist ein Brückensteg 57 mit einer etwas erhöhten
Auflagefläche für die Zahnstange 4 vorgesehen. Der Brückensteg 57 dient als Auflage zur
Höhenpositionierung der Zahnstange 4 und zur Verstärkung des Kupplungselements 5.
Wie aus Figur 4 hervorgeht, ist der Mittelpunkt 61 der Öffnung 59 gegenüber der Längsachse
62 des Kupplungselements 5 seitlich versetzt, so dass die Übertragungsfläche bei einer
einseitigen Anordnung der Verzahnung auf der neutralen Achse der Verzahnung und der
Kupplungselements 5 liegt. Dadurch können an der Zahnstange 4 und dem Kupplungselement
5 keine Querkräfte oder Biegemomente entstehen.
Die vorstehend beschriebene Spannvorrichtung funktioniert wie folgt:
Durch Drehung des Stellelements 33 mit Hilfe eines Spannhebels oder dgl. wird die
Verstellbacke 3 über das Kupplungselement 5 und die mit ihm verbundene Zahnstange 4
relativ zur festen Spannbacke 2 verschoben. Dadurch kann z.B. ein Werkstück gespannt
werden. Über den Betätigungsschieber 27 kann eine schnelle Voreinstellung der Verstellbacke
3 erreicht werden oder die Verstellbacke 3 kann ganz von dem Grundkörper 1 abgenommen
werden. Durch Abheben des Betätigungsschiebers 27 aus der in Figur 2 links gezeigten
Einrückstellung in die rechts dargestellte Lösestellung gelangt die Verzahnung 21 des
Mitnehmer 20 außer Eingriff mit der Verzahnung 25 der Zahnstange 4, so dass der
Verstellbacken 3 relativ zur Zahnstange 4 verschoben und entsprechend der Breite eines zu
spannenden Werkstücks an einer bestimmten Stelle der Zahnstange 4 positioniert werden
kann. Durch Absenken des Betätigungsschiebers 27 kann der Mitnehmer 20 dann wieder in
Eingriff mit der Zahnstange 4 gelangen und ein Spannvorgang kann durchgeführt werden. In
der Lösestellung kann die Verstellbacke 3 bei Bedarf sogar aus dem Grundkörper 1 der
Spannvorrichtung herausgezogen werden. Die Verstellbacke 3 kann so z.B. zur Reinigung
einfach demontiert werden. Wenn die Verstellbacke 3 demontiert ist, kann auch die
Zahnstange 4 einfach demontiert und anschließend wieder schnell montiert werden.