EP1693153A2

EP1693153A2 - Spannbacke und Spannvorrichtung mit einer solchen Spannbacke

Info

Publication number: EP1693153A2
Application number: EP06003235A
Authority: EP
Inventors: Mitz Pankraz
Original assignee: Allmatic-Jakob & Co Spannsysteme KG GmbH
Current assignee: ALLMATIC-Jakob Spannsysteme GmbH
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: DE502006007063D1; DE202005012033U1; DE202006020457U1; ES2345722T3; ATE469730T1; EP1693153B1; EP1693153B8; EP1693153A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannbacke (11) mit einem oder mehreren Spannelement/en (2). Das Spannelement ist auf der Oberseite (18) der Spannbacke angeordnet. Das Spannelement trägt zumindest eine winkelig oder spitz ausgebildete Spannfläche (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannbacke sowie eine Spannvorrichtung mit einer solchen Spannbacke.
Vorgenannte Spannbacken werden zum Beispiel bei Schraubstöcken oder anderen Spannvorrichtungen eingesetzt, um in idealer Weise ein Werkstück für weitere Bearbeitungen festzuhalten, also zu spannen und auch zu positionieren.
Aus dem Stand der Technik sind drehbare Spannbacken bekannt. Mit solchen drehbaren Spannbacken können Teile gespannt werden, die zum Beispiel ein rechteckige Form haben, also im Wesentlichen ebene Spannbereiche aufweisen, die mit der planaren Spannbacke zusammenwirken.
Die Verwendung von den bekannten, auch als Pendelbacken beschriebenen, drehbaren Spannbacken bei Guß-Werkstücken oder Schmiedeteilen, erbringt nur ein unzureichendes Spannergebnis. Durch das flächige Anliegen der Spannflächen wird ein Reibschluß zwischen der Backe und dem zu haltenden Werkstück hergestellt, wobei letztendlich aber nur einzelne Rauheitsspitzen des Werkstückes zerquetscht werden, sich aber daher keine große Haltefunktion aufbaut.
Dies bedeutet bei der Bearbeitung, daß die Werkstücke bei starken Bearbeitungsdruck nicht mehr positionsgenau liegenbleiben, was einerseits zu ungenauen Bearbeitungsergebnissen führen kann und andererseits aber auch dazu führen kann, daß das Werkstück aus der Spannvorrichtung herausgedrückt wird.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, das Spannen von Werkstücken zu verbessern, um dadurch die Ausschußproduktion bei der Bearbeitung zu reduzieren.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Spannbacke mit einem oder mehreren Spannelement/en, wobei das Spannelement auf der Oberseite der Spannbacke angeordnet ist und das Spannelement zumindest eine winkelig oder spitz ausgebildete Spannfläche trägt, die mit dem zu spannenden Werkstück zusammenwirkt.
Die an dem Spannelement angeordneten Winkel oder spitz ausgebildeten Spannflächen drücken sich formschlüssig in das zu spannende Werkstück und halten dieses zuverlässig fest. Es ist möglich eine hohe Haltekraft mit der erfindungsgemäßen Spannbacke zu realisieren, wodurch die Gefahr, daß Ausschuß produziert wird, unter Einsatz der Erfindung deutlich verringert wird. Ein Vorzug der Erfindung liegt insbesondere darin, daß das Spannelement auf der Oberseite der Spannbacke angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung gewinnt die Erfindung überraschenderweise ein großes Maß an Flexibilität, da das Werkstück zusätzlich auf der Oberseite der Spannbacke aufliegt und so auch bezüglich dieser Lage fixiert ist. Dabei kommt es auf die konkrete Ausgestaltung des Werkstückes nicht an, das Werkstück wird nur durch die von der Spannbacke nach oben vorstehenden Spannelemente gehalten. Gerade im Hinblick auf die im Stand der Technik bekannten Einsätze, die an den vertikal orientierten Spannbackenflächen bekannt sind, bietet die Erfindung erhebliche Vorteile. Bei dieser Lösung nach dem Stand der Technik wird das Werkstück zwischen die Spannbacken eingespannt, im Vergleich dazu befinden sich die Spannbacken nach der Erfindung im Wesentlichen unterhalb des Werkstückes. Die Ausgestaltung der Spannbacken kann nach der Erfindung daher nicht mehr den Spannvorgang behindern oder stören, was bei der Lösung nach dem Stand der Technik oftmals der Fall ist. Des Weiteren besitzt die Erfindung den Vorteil, daß durch die Anordnung der Spannelemente auf der Oberseite der Spannbacke die Spannweite im Gegensatz zur Lösung nach dem Stand der Technik nicht verringert, sondern sogar erhöht wird. Die Oberseite der Spannbacke ist dabei im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Spannbacken orientiert und durch eine geschickte Anordnung der Spannelemente auf der Spannbacke (zum Beispiel ein Zurücksetzen) kann daher die Spannweite in der Spannvorrichtung entsprechend variiert und auch erhöht werden. Dies wird einfach durch die Änderung der Lage der Spannelemente auf der Oberseite der Spannbacke erreicht. Des Weiteren erreicht die Erfindung durch den Lösungsvorschlag, daß das Werkstück auf einer verhältnismäßig breiten und planen Spannbackenoberseite auflegbar ist und so bereits entsprechend ausrichtbar und auch bezüglich seiner Höhenlage auf dieser Oberfläche bestimmt ist.
In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Spannelement in verschiedenen Umfangswinkelpositionen um eine Achse des Spannelementes eine oder mehrere Spannflächen zur Verfügung zu stellen vermag. Die einzelnen Spannflächen sind dabei bevorzugt wiederum winkelig oder spitz ausgebildet. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag kommt es auf die mit den Spannbacken zusammenwirkende Ausgestaltung der Werkstückseite nicht an. Geschickterweise wird die Spannelementachse, um welche herum die Spannflächen zur Verfügung gestellt werden, winkelig, insbesondere rechtwinkelig zur Spannbackenoberseite angeordnet sein. Je nachdem, wie dann das Werkstück auf der Spannbacke aufliegt, steht mindestens eine oder mehrere Spannflächen des Spannelementes zur Verfügung. Dies kann dabei in zwei verschiedenen Varianten erfolgen.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird dabei das Spannelement um eine Spannelementdrehachse drehbar gelagert und durch ein Verdrehen des Spannelementes um die Spannelementedrehachse die Spannfläche in unterschiedlichen Umfangswinkelpositionen gebracht. In diesem Fall ist die Achse des Spannelementes gleichzeitig die Spannelementdrehachse. In einer solchen Variante kommt man mit einer geringen Anzahl von Spannflächen aus, die sich dann entsprechend der benötigten Umfangswinkellage positionieren, das heißt verdrehen lassen.
In einer anderen bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest ein Spannelement in der Spannbacke fest gelagert, insbesondere fest eindrehbar ist und das Spannelement mehrere spitz ausgebildete Spannflächen aufweist, die mit dem zu spannenden Werkstück zusammenwirken. In diesem Ausführungsbeispiel befinden sich dann eine Mehrzahl von Spannflächen an dem Spannelement, um auch bei verschieden ausgestalteten Werkstückoberflächen an verschiedenen Umfangswinkelpositionen jeweils mindestens eine Spannfläche, wie beschrieben, zur Verfügung zu stellen.
In einer bevorzugten Variante wird eine Spannbacke mit einem oder mehreren Spannelementen vorgeschlagen, wobei zumindest ein Spannelement in der Spannbacke um eine Spannelementdrehachse drehbar gelagert ist und zumindest ein Spannelement mindestens zwei zueinander beabstandete Spannflächen, die mit dem zu spannenden Werkstück zusammenwirken, aufweist.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß zwei beabstandete Spannflächen, welche auf einem drehbar gelagerten Spannelement angeordnet sind, derart optimal an der Oberfläche des Werkstückes positionierbar sind, daß über zwei Spannflächen die Spannkraft in das Werkstück einbringbar ist.
Die beiden Spannflächen sind etwas beabstandes voneinander, wodurch sich ein Freiraum oder ein Spalt zwischen diesen beiden ergibt. Dies führt dazu, daß es auf die Oberflächenausgestaltung des Werkstückes nicht ankommt. Das Werkstück kann also in dem Bereich, in welchem es mit dem Spannelement zusammenwirkt, sphärisch oder mit entsprechenden Rauhigkeiten versehen sein, trotzdem liegt das Spannelement über zwei Spannflächen optimal an dem Werkstück an.
Durch die drehbare Ausgestaltung des Spannelementes paßt sich die Spannbacke automatisch der jeweiligen Kontur der Oberfläche des Werkstückes an. Die Anordnung von mindestens zwei Spannflächen führt dazu, daß sich das Spannelement gleichsam in die Oberfläche des Werkstückes verklemmt und so noch zuverlässiger hält. Dieser Effekt wird noch unterstützt, wenn die Spannflächen, wie in einer weiteren, erfindungsgemäßen Variante noch geschildert werden wird, symmetrisch am Spannelement (bezüglich der Spannelementdrehachse) angeordnet sind.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wird vorgeschlagen, daß die Spannbacke mit einem oder mehreren Spannelementen ausgestattet ist, zumindest ein Spannelement in der Spannbacke um eine Spannelementdrehachse drehbar gelagert ist und zumindest ein Spannelement eine spitz ausgebildete Spannfläche aufweist.
Diese erfindungsgemäße Alternative sieht vor, daß das Spannelement genau eine, insbesondere winklig beziehungsweise spitz ausgebildete Spannfläche aufweist. Wird nun eine so ausgestattete, erfindungsgemäße Spannbacke gegen das Werkstück angestellt und das Werkstück mit der Spannbacke gespannt, dann erfolgt eine plastische Deformation der Werkstückoberfläche, wodurch ein formschlüssiger Verbund erreicht wird, der zu einer hohen Positionssicherheit des gespannten Werkstückes führt. Vorteilhaft dabei ist es, daß der Flächendruck durch die spitz ausgebildete Spannfläche erheblich ist und bereits mit geringen Anstellkräften ein sicheres Halten beziehungsweise Spannen des Werkstückes erreichbar ist.
Die Anordnung der spitz ausgebildeten Spannfläche auf dem drehbaren Spannelement führt dazu, daß sich die Spannfläche optimal zur zu spannenden Oberfläche ausrichtet und orientiert.
Des Weiteren schlägt die Erfindung vor, daß das Spannelement in der Spannbacke fest gelagert ist. Eine feste Lagerung kann dadurch erreicht werden, daß das Spannelement in einer Bohrung durch Preßsitz fest verspannt ist. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Spannelement auch in eine Öffnung bis zu einem Anschlag eingedreht werden, so daß es sich während des Spannvorganges nicht verdreht. Dieses Spannelement weist an seinem Umfang spitz ausgebildete Spannflächen auf, die mit dem zu spannendem Werkstück zusammenwirken. Die spitz ausgebildeten Spannflächen greifen unter Deformation der Werkstückoberfläche in das Werkstück ein und halten das Werkstück zuverlässig in der gewünschten Lage.
Werkstück mit im Wesentlichen geraden beziehungsweise ebenen, mit den Spannbacken zusammenwirkenden Bereichen werden ebenso zuverlässig gehalten wie auch Werkstücke mit beliebiger, insbesonderer konischen oder konvexen Oberflächengestaltungen.
Die erfindungsgemäße Spannbacke erlaubt spanntechnisch eine Anpassung an kubische, runde, unregelmäßig geformte Werkstückgeometrien, unabhängig davon, ob diese nun glattflächig oder rauh beziehungsweise wellig ausgebildet sind.
Ohne Umrüstaufwand an der Spannvorrichtung wird hierdurch eine hohe Flexibilität an zu spannenden Geometrien zur Verfügung gestellt.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spannbacke längsbeweglich ausgebildet ist. Die Spannbacke findet zum Beispiel Verwendung an einer Spannvorrichtung, zum Beispiel einem Schraubstock. Die bekannten Spannvorrichtungen sind dabei mit einer oder mit zwei beziehungsweise mehreren beweglichen Spannbacken ausgestattet. Durch das Zusammenfahren, also das relative Verschieben der Spannbacken aufeinanderzu (sei es durch eine oder beide Spannbacken) wird das Werkstück mit einer entsprechenden Haltekraft festgehalten.
Als Antrieb für die Spannbacke ist dabei zum Beispiel ein Spindelantrieb, gegebenenfalls mit Kraftverstärker, welcher in der Spannposition wirksam ist, eingesetzt. Hierzu besitzt die Spannbacke zum Beispiel eine schlittenartige Aufnahme, die auf einer entsprechenden Führungsbahn längsverschiebbar beziehungsweise bewegbar geführt ist.
Neben der erfindungsgemäßen Variante, daß die Spannbacken an der Spannvorrichtung längsbeweglich ausgestaltet sind, ist es auch möglich, daß zumindest eine Spannbacke als feststehende Backe vorgesehen ist.
Günstig ist es, wenn die Spannbacke auf einer Aufnahme um eine Spannbackendrehachse drehbar gelagert ist. Die Flexibilität einer solchen erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird damit erhöht, die Spannbacke ist daher auch geeignet für verhältnismäßig schwierig ausgestaltete Werkstückkonturen einsetzbar zu sein.
Dabei ist es möglich, daß diese drehbare Spannbacke sowohl auf einer feststehenden wie auch auf einer längsbeweglichen Backenanordnung einsetzbar ist. Gegenbenenfalls ist ein Lagerbolzen entweder an der Aufnahme oder an der Spannbacke vorgesehen, welcher mit entsprechend korrespondierenden Ausnehmungen an der Backe beziehungsweise der Aufnahme zusammenwirkt, um so die Verdrehbarkeit zu ermöglichen. Geschickterweise wird die Aufnahme schlittenartig ausgebildet, um somit den Spannbacken auch längsbeweglich, entlang einer Führung bewegbar zu erhalten.
Günstigerweise ist vorgesehen, daß die Spannbackendrehachse und die Spannelementdrehachse jeweils parallel zueinander sind. Bei einer solchen Achsanordnung ergänzen sich die jeweiligen Schwenkbereiche in optimaler Weise.
Natürlich ist die Erfindung nicht nur auf solche Anordnungen beschränkt, vielmehr umfaßt die Erfindung auch Varianten, bei welchen die Drehachsen der Spannbacke beziehungsweise des Spannelementes auch anders orientiert sind.
Es ist von Vorteil, daß die Spannbackendrehachse und/oder die Spannelementdrehachse rechtwinklig zur Längsbeweglichkeit der Spannbacke, insbesondere dessen Spannrichtung ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Spannflächen in optimaler Weise zur Oberfläche des zu spannenden Werkstückes orientieren können.
Bevorzugterweise besitzt die Spannbacke zwei Spannelemente. Die beiden Spannelemente sind beabstandet und befinden sich bevorzugt im äußeren Bereich der jeweiligen Spannbacken. Bezogen auf die Entfernung der Spannelemente zueinander ist eine Anlage des Werkstückes an zwei Stellen (hier zunächst unabhängig davon, ob das Spannelement ein oder mehrere Spannflächen trägt) erreicht.
Da aber auch die Spannelemente selber bevorzugterweise drehbar gelagert sind (günstigeweise sind es alle Spannelemente eines Spannbackens, wobei die Erfindung aber auch Lösungen umfaßt, bei welchen nur ein Spannelement drehbar und das andere Spannelement feststehend ausgebildet ist), so gleicht sich das Spannelement in diesem Anlagebereich aufgrund seiner eigenen Beweglichkeit derart ideal an, daß auch das Spannelement über die zwei Punkte, den zwei Spannflächen, ideal anliegt.
Eine so ausgestaltete Spannbacke, die zwei Spannelemente trägt, ist geometrisch nicht überbestimmt und führt zu einer optimalen Verbindung von Spannbacke und Werkstück. Bezüglich der Dimension der Spannbacke liegen daher die beiden Spannelemente zuverlässig an dem Werkstück an. Bezüglich der (kleineren) Dimension der Spannelemente liegen die beiden Spannflächen des Spannelementes exakt an der Werkstückoberfläche an, da die Spannelemente eine jeweils unabhängige Beweglichkeit beziehungsweise Verdrehbarkeit aufweisen und dazu ausgebildet sind, sich an den tatsächlichen Oberflächenverlauf des Werkstückes im Spannflächenbereich anzugleichen.
Günstigerweise sind die Spannelemente auf der Spannbacke symmetrisch angeordnet. Insbesondere wenn die Spannbacke beweglich ist, ist es günstig, die Spannelemente bezüglich der Führung symmetrisch anzuordnen, um eine möglichst gleichartige Krafteinprägung von dem Spannbacken über die Spannelemente in das Werkstück zu erreichen, um dadurch ein Verkippen oder Verklemmen der Spannbacke auf der Führung zu vermeiden.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Spannelement bolzenartig ausgebildet ist und in einer Bohrung der Spannbacke gelagert ist. Durch eine solche Ausgestaltung ist in einfacher weise eine Drehbarkeit des Spannelementes erreichbar. Dabei wird vorgeschlagen, daß zumindest der untere Bereich des Spannelementes bolzenartig ausgebildet ist, wobei die Erfindung auch Varianten umfaßt, bei welchen als bolzenartig auch halbkreisartige Ausgestaltungen, wie auch im Querschnitt runde Varianten und alle Lösungen dazwischen zählen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Spannelement ein Außengewinde auf. Dieses Außengewinde erstreckt sich zumindest über den Bereich des Spannelementes, der in der Bohrung Aufnahme findet. Die Bohrung selbst ist mit einem Innengewinde versehen, daß mit dem Gewinde des Spannelementes zusammenwirkt.
Das Spannelement kann nun beliebig weit in die Bohrung eingedreht werden. So lange es nicht am Boden der Bohrung oder mit einem gegebenenfalls vorgesehenen Anschlag in Berührung kommt, ist es um seine Drehachse frei drehbar. Die Spannflächen richten sich bei Einleiten des Spannvorgangs gegen das Werkstück aus und liegen so mit zwei Flächen an dem Werkstück an.
Ein weiterer Vorteil von einschraubbaren Spannelementen liegt darin, daß sie in axialer Richtung verstellbar sind, ohne die Vorteile der freien Drehbarkeit zu verlieren. Je nach Größe des Werkstücks muß nun dieses nahe am Rand oder etwas weiter innen ergriffen werden. Dieses Problem kann mit dem derart ausgebildeten Spannelement elegant gelöst werden.
Die Anordnung des Spannelementes ist des Weiteren so, daß im oberen, die Spannflächen tragenden Bereich das Spannelement halbkreisartig ausgebildet ist. Hieraus resultiert, daß die Anordnung der Spannflächen in dem Bereich möglich ist, wo diese aufgrund der Verdrehbarkeit den maximalen Schwenkbereich erfahren, nämlich auf dem Durchmesser (in Draufsicht auf dem Spannelement).
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform trägt das Spannelement im oberen, die Spannflächen tragenden Bereich einen Dorn. Die Spannflächen sind an diesem Dorn radial angeordnet. Zumindest eine Spannfläche wirkt mit dem Werkstück zusammen. Es reicht also völlig aus, an dem Dorn nur eine Spannfläche vorzusehen. Hierzu muß aber das Spannelement ausgerichtet und fest mit dem Spannbacken verbunden sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Dorn zwei oder mehrere Spannflächen auf. Ist das Spannelement drehbar in der Bohrung der Spannbacke gelagert, richtet sich der Dorn selbstständig aus, so daß zwei Spannflächen das Werkstück ergreifen.
Durch eine Anordnung von vielen Spannflächen rund um den Dorn ist gewährleistet, daß in jeder Position des Spannelementes immer ein oder zwei Spannflächen zum Werkstück hingewandt sind.
Es hat sich als günstig erwiesen 6 bis 24 Spannflächen an dem Dorn vorzusehen. In der Praxis hat sich eine Anzahl von 8 bis 20 Spannflächen als ausreichend erwiesen. Diese Spannflächen sind vorteilhafterweise symmetrisch um den Dorn angeordnet, jedoch ist eine asymmetrische Anordnung der Spannflächen nicht ausgeschlossen.
Geschickterweise wird das Spannelement aus gehärteten Werkstoff hergestellt. Da das Spannelement, insbesondere dessen Spannflächen, mit dem Werkstück in Wirkverbindung stehen, ist es günstig, dieses aus gehärteten Werkstoff zu bilden, wodurch sich der Aufwand für diese Materialbearbeitung auf das tatsächlich notwendige Element reduziert. Durch die Härtung wird die gesamte Anordnung verschleißfester.
Um zu erreichen, daß zuverlässig nur die Spannflächen am Werkstück anliegen ist vorgesehen, daß an dem Spannelement, insbesondere unterhalb der Spannflächen, eine Hinterschneidung angeordnet ist. Dadurch wird ein Fehlspannen, zum Beispiel aufgrund Verschmutzung und so weiter vermieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine Verbindungslinie zwischen den beabstandeten Spannflächen rechtwinklig zur Spannelementdrehachse orientiert ist. Durch eine solche Ausgestaltung wird, insbesondere wenn sich auch die Spannflächen der anderen Spannelemente auf der gleichen Verbindunglinie befinden, einem Verkippen des Werkstückes im gespannten Zustand vorgebeugt.
Günstigerweise ist vorgesehen, daß die Spannfläche punktuell wirkt, insbesondere als Spitze, winklig ausgebildet ist. Die Spannfläche ist in diesem Zusammenhang nicht als Ebene, beschränkt zu verstehen, vielmehr ist der Begriff Spannfläche funktional zu erfassen, nämlich als der Bereich, an welchem das Spannelement mit dem Werkstück in Wirkverbindung tritt. Der Begriff Spannfläche umfaßt dabei sowohl eine flächige, auch gewinkelte Ausgestaltung wie auch eine punktartige oder auch linienartige Gestaltung. Günstig ist es insbesondere, eine punktuelle Ausgestaltung anzustreben, da dadurch ein sehr hoher Druck im Bereich der Spannfläche herrscht, wodurch sich ein plastischer, formschlüssiger Verbund ergibt.
In diesem Zusammenhang gehört auch eine wellenartige Ausgestaltung der Spannfläche zur Erfindung, wobei dann der gegenüber dem Werkstück zurückstehende Bereich der Welle nicht mit dem Werkstück in Wirkverbindung tritt und nur die Wellenberge der Spannfläche als beabstandete Spannflächen im Sinne der Erfindung anzusehen sind.
In einer erfindungsgemäßen Variante ist vorgesehen, daß die Spannfläche beziehungsweise die Spitze tetraederförmig, kegelförmig, satteldachartig oder sphärisch ausgebildet ist. Neben punktartigen Ausgestaltungen der Spannfläche gehören auch zum Beispiel pyramidenartige Spitzen zur Erfindung. Die Spannflächen bestehen hierbei allgemein aus einer Mehrzahl winklig aneinander anstoßenden Teilflächen. Die Erfindung umfaßt aber auch sphärisch ausgebildete, also zum Beispiel gerundete Spannflächen beziehungsweise Spitzen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wird vorgesehen, daß die Spannfläche als Spannkante, insbesondere parallel zur Spannelementdrehachse verlaufend ausgebildet ist. Eine solche Kante, die gegebenenfalls auch satteldachartig ausgestaltet sein mag, ergibt ebenfalls eine feste, stabile Verbindung zwischen der Spannbacke und dem Werkstück.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgesehen, daß die Spannfläche aus gehärteten Werkstoff besteht. In dieser erfindungsgemäßen Variante wird nur der Bereich gehärtet, der tatsächlich mechanisch erheblich belastet ist, nämlich die Spannfläche.
Günstigerweise wird die Spannfläche beziehungsweise die Spannflächen im Bereich des größten Durchmessers des Spannelementes angeordnet. Da das Spannelement drehbar gelagert ist, wird durch diese Anordnung der Spannflächen im Bereich des größten Durchmessers des Spannelementes ein entsprechender Schwenkbereich für die Spannfläche/n angeboten, wodurch sich die Anpaßbarkeit bezüglich der Oberflächenkontur entsprechend erhöht.
Geschickterweise wird vorgesehen, daß die Spannfläche beziehungsweise -flächen über den halbkreisartigen Spannelementebereich hervorragt/en. Dies ist insbesondere in Fig. 3a gut zu erkennen, bei welchem der halbkreisartige Spannelementebereich auf die Höhe des vollen Durchmessers beschränkt ist und nur die Spannflächen hierüber vorragen, wodurch sich ein entsprechend großer Schwenkbereich ergibt.
Günstigerweise werden die Spannflächen an dem Spannelement symmetrisch bezüglich der Spannelementedrehachse angeordnet, um die Kraft gleichmäßig zu verteilen und so übermäßigen Verschleiß einer Spannfläche gegenüber der anderen Spannfläche zu vermeiden. Darüberhinaus sind auch die beiden Spannflächen gleichartig ausgebidet, also weisen gleiche Spitzenhöhen beziehungsweise Basen der Spitzen auf.
Des Weiteren umfaßt die Erfindung selbstverständlich auch Varianten, bei welchen mehr als nur zwei Spannflächen vorgesehen sind. Vorzugsweise werden zum Beispiel Varianten mit zwei oder drei, gegebenenfalls mit wellenförmiger Ausführung vorgeschlagen.
Des Weiteren umfaßt die Erfindung auch eine Variante, bei welcher das Spannelement um +/- 60° um die Spannelementdrehachse verdrehbar ist. Ein zu großer Schwenkbereich des Spannelementes ist nicht günstig, da aus einem zu flachen Winkel die Spannkräfte in das Werkstück eingeleitet werden müssen und die resultierenden Kräfte dann sehr gering sind.
Günstigerweise wird dabei vorgesehen, daß das Spannelement bevorzugt ca. +/- 45° um die Spannelementdrehachse drehbar ist. Eine solche Verdrehbarkeit erlaubt ausreichende Anpassung an kubische, runde oder sonst unregelmäßig geformte Werkstückgeometrien.
Das Werkstück ist nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel derart zwischen den Spannelementen angeordnet, daß es auf der Spannbacke aufliegt. Beispielsweise ein zylinderförmiges Teil liegt mit seiner Stirnseite auf dem aufeinanderzu beweglichen Spannbacken auf, über dessen Oberfläche die Spannelemente hervorragen. Diese Spannelemente ergreifen das Teil an seinem Zylindermantel im Randbereich. Je nach Lage des Spannelementes in seiner Bohrung - wie beschrieben wurde - kann es in seiner axialen Länge veränderlich eingestellt sein - wird das Teil im äußersten Randbereich oder etwas weiter innen ergriffen. Der Zylinder kann gleichzeitig auch an seinem gegenüberliegenden Ende ergriffen werden. Auf dieser Seite ist dann ebenso eine Spannvorrichtung, bestehend aus zwei erfindungsgemäßen Spannbacken, vorgesehen. Das Werkstück wird in diesem Fall von der Seite her bearbeitet.
Das Spannelement ist mittelbar oder unmittelbar an der Spannbacke angeordnet. Es hat sich als günstig erwiesen, es auf der Spannbacke vorzusehen. Die Spannbacke bildet eine Auflagefläche für das Werkstück. Bevorzugt wird das Spannelement im Randbereich der Spannbacke angeordnet. Dadurch wird die Auflagefunktion nicht beeinträchtigt, aber die Bearbeitbarkeit des Werkstückes, gerade in dessen Randbereich, wird gesteigert.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Platte von den Spannbacken ergriffen. Wird diese derart bearbeitet, daß das Werkzeug durch das Material des Werkstückes hindurcharbeitet, beispielsweise beim Bohren, ist es günstig, das Werkstück während dieser Bearbeitung beabstandet von der Spannbacke anzuordnen, so daß die Spannbacken nicht beschädigt werden. Zu diesem Zweck ist an dem Spannelement ein Auflager vorgesehen, auf dem nun das Werkstück aufliegt. Mittels eines Abstandshalters kann die Höhe des Auflagers zur Oberfläche der Spannbacke bestimmt werden. Dieser Abstandshalter umgibt das Spannelement hülsenförmig.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Auflager ein Innengewinde auf, mit dem es auf das Spannelement aufschraubbar ist. So ist das Auflager in seiner Lage jederzeit einstellbar. Mit einer Kontermutter kann es fixiert werden.
Im einfachsten Fall wird als Auflager eine handelsübliche Mutter verwendet, die auf das Gewinde des Spannelementes aufgeschraubt wird. Das Auflager umgibt das Spannelement kragenförmig.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Winkellagenfestlegeanordnung für die Drehbewegung der Spannbacke um die Spannbackendrehachse vorgesehen ist. Des Weiteren ist auch vorgesehen, daß eine Winkellagenfestleganordnung für die Drehbewegung des Spannelementes um die Spannelementachse vorgesehen ist. Durch diese Winkellagenfestleganordnung, die zum Beispiel mit einer einfachen Rastung realisiert ist, ist es möglich, gewisse Voreinstellungen vorzunehmen und so zum Beispiel die Spannbacke oder auch das Spannelement im Vorfeld auszurichten und bezüglich der tatsächlichen Lage der zu spannenden Werkstückoberfläche grob zu justieren. Ein Fehlspannen aufgrund einer unbeabsichtigt verdrehten Spannbacke oder eines Spannelementes wird dadurch zuverlässig vermieden. Die Rastung wird zum Beispiel durch eine federabgestützte Kugel realisiert, die in entsprechende Ausnehmungen des Spannelementes oder der Spannbacke entlang einer Umfangsnut eingreift und so eine Grobeinstellung ergibt, die aber bei entsprechender Kraftaufwendung auch zurückweicht.
Gemäß der Erfindung ist es günstig, daß die Spannelementdrehachse winklig, insbesondere rechtwinklig zur Oberfläche der Oberseite der Spannbacke orientiert ist. Die Erfindung legt sich dabei nicht fest, daß nur eine rechtwinklige Anordnung vorgesehen ist, es gibt auch Anwendungsfälle, wo eine spitzwinklige Anordnung ebenfalls günstig ist.
Der besondere Vorzug der Erfindung liegt insbesondere darin, daß die erfindungsgemäße Spannbacke als Spannbacke eines Schraubstockes Verwendung findet. Es sind auch Spannbacken bei einem Drehfutter zum Beispiel von Drehmaschinen und so weiter bekannt, die aber nicht der bevorzugte Anwendungsbereich der Erfindung ist.
Des Weiteren wird in einer erfindungsgemäßen Variante vorgeschlagen, daß die Hinterschneidung im unteren Bereich des Spannelementes in eine Fläche ausläuft und die Fläche im eingebauten Zustand des Spannelementes in der Spannbacke tiefer liegt als die Werkstückauflagefläche der Spannbacke. Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, daß das Spannelement bolzenartig ausgebildet ist und im oberen Bereich bezüglich circa seines Halbdurchmessers ausgenommen ist. Durch die erfindungsgemäße Variante wird erreicht, daß das Werkstück im Bereich, in welchem es durch die Spitze gehalten beziehungsweise gespannt ist, auf der definierten Höhe der Werkstückauflagefläche der Spannbacke aufliegt. Daher ist die Fläche, die sich an die Hinterschneidung anschließt, im eingebauten Zustand des Spannelementes in der Spannbacke tiefer angeordnet wie die Werkstückauflagefläche.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorzug wird dadurch erreicht, daß die Spitze der Spannfläche derart asymmetrisch ausgebildet ist, daß die der Oberfläche der Spannbacke zugewandte Kante mit der Oberflächenparallelen einen größeren Winkel einschließt, als die der Oberfläche der Spannbacke abgewandte Kante mit der Oberflächenparallelen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in Fig. 7 gezeigt. Durch diese asymmetrische Ausgestaltung wird ein Niederziehen des Werkstückes in Richtung der Spannbackenoberfläche erreicht und so nicht nur das Werkstück festgespannt, sondern auch auf ein definiertes Höhenmaß, nämlich die Werkstückaufnahmefläche der Spannbacke gedrückt.
Des Weiteren ist es nach einer erfindungsgemäßen Variante günstig, daß die Lage der Spannfläche gegenüber der Spannbacke veränderlich, insbesondere höhenverstellbar ist. Eine solche Ausgestaltung ist ein Nebeneffekt der Anordnung eines Gewindes an dem Spannelement, durch welches das Spannelement in die Spannbacke eingedreht wird. Aufgrund der Gewindesteigung verändert sich natürlich auch die Lage der Spannfläche, was natürlich auch für Anpaßzwecke entsprechend eingesetzt werden kann.
Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf eine Spannbacke wie eingangs beschrieben, sondern umfaßt auch eine Spannvorrichtung, insbesondere einen Schraubstock oder ähnliches, bei welchem mindestens eine Spannbacke, wie vorbeschrieben, Verwendung findet. Wie geschildert erreicht eine erfindungsgemäß ausgestaltete Spannbacke nicht nur Vorteile bei der Spannbacke selber, sondern verbessert auch erheblich die bekannten Spannvorrichtungen, da die erfindungsgemäß ausgestalteten Spannvorrichtungen für eine größere Anzahl von Werkstückgeometrien, ohne Umrüstung, einsetzbar sind. Da die Umrüstzeiten immer bezüglich der Bearbeitung Totzeiten sind, wird durch den erfindungsgemäßen Vorschlag auch gleichzeitig die Effizienz von entsprechenden Bearbeitungsstationen, die mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ausgestattet sind, erheblich gesteigert. Das Ganze geht einher mit einem zuverlässigen Halt und beliebig ausgestalteten Werkstücken, sei es mit glatten, runden oder mit unregelmäßig geformten Oberflächen.
Die Erfindung beschränkt sich dabei keinesfalls nur auf Variante, bei welchen die Spannvorrichtung das Werkstück jeweils zwischen gleichartig ausgebildeten Spannbacken hält. Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch Spannvorrichtungen, bei welchen unterschiedliche Spannbacken an der Spannvorrichtung Verwendung finden, also wo zum Beispiel eine erste Spannbacke um eine Spannbackendrehachse verschwenkbar ist und die andere feststehend ist oder aber eine Variante, bei welcher eine erste Spannbacke eine spitz ausgebildet Spannfläche aufweist und die andere Spannbacke zwei zueinander beabstandete Spannflächen trägt.
Als Antrieb für die Spannbacke ist ein Spindelantrieb vorgesehen. Dieser kann händisch bedient werden. Ein Spindelantrieb mit einem Elektromotor ist ebenso vorgesehen. Des Weiteren sind hydraulische, pneumatische Antriebe und dergleichen vorgesehen, die das Spannen eines Werkstückes wesentlich erleichtern. Derartige Antriebe sind ausreichend für Werkstücke aus weichen Materialien wie Messing und dergleichen, da sich die Spannfläche leicht in die Oberfläche des Werkstückes eindrücken kann. Für Werkstücke aus einem sehr harten Material wird erfindungsgemäß ein Kraftverstärker verwendet. Auf diese Weise läßt sich mit einem geringen Kraftaufwand eine sehr hohe Andrückkraft erzielen. Vorteilhafterweise wird ein langhubiger Kraftverstärker verwendet, um das Eindrücken der Spannfläche in das harte Werkstück zu unterstützen. Hierbei soll die Höhe des Kraftverstärkers in etwa der Höhe der Spannfläche entsprechen. Der Hub kann erfindungsgemäß etwas größer oder auch etwas kleiner als die Höhe der Spannfläche ausfallen. Es soll mit dem Kraftverstärker erreicht werden, daß die Spannfläche ausreichend weit in das Material des Werkstücks eingreift, so daß dieses möglichst sicher in der Spannvorrichtung gehalten wird. Vorteilhafterweise wird ein Kraftverstärker mit einem Hub von bis zu 5 mm verwendet. Bevorzugt wird ein Kraftverstärker mit einem Hub von bis zu 2,5 mm eingesetzt.
Gerade die Verwendung der erfindungsgemäßen Spannbacke in Verbindung mit einer Spannvorrichtung mit Kraftverstärker ergibt überraschenderweise die Möglichkeit, hochfeste Werkstücke mit der Erfindung zuverlässig zu spannen. Bei solchen Anwendungen war der Einsatz entsprechender Spannbacken sonst nicht möglich. Durch den Kraftverstärker wird gerade über einen längeren Weg bzw. Hub ausreichend Kraft zum Eindrücken der Spannflächen in das harte Werkstück zur Verfügung gestellt. Ebenso schließt die Erfindung die Verwendung mehrerer Kraftverstärker, beispielsweise an jeder Spannbacke einen Kraftverstärker, mit ein.
Die erfindungsgemäße Anordnung wird bevorzugt bei Spannvorrichtungen, insbesondere Schraubstöcken eingesetzt, bei welchen das Werkstück zwischen genau zwei Spannbacken angeordnet ist. Eine solche Anordnung unterscheidet sich von einer Anordnung an Drehbänken, wo der Drehling in der Regel von mindestens drei Spannbacken des Spannfutters gehalten wird. Auch ist der Kräfteverlauf der Spannkräfte bei Drehmaschinen beziehungsweise Drehfuttern anders. So ergibt es sich zum Beispiel bei Spannvorrichtungen, die als Schraubstock ausgebildet sind, daß die von den Spannbacken erzeugten beziehungsweise aufgenommenen Spannkräfte gegengleich sind. Das bedeutet, daß die jeweils angreifenden Kräfte gleich groß aber entgegengesetzt sind. Bei einem Drehfutter hingegen greifen die drei Zangen des Drehfutters in einem angulären Abstand von 120° an dem Drehling an, wodurch sich ein geschlossenes Kräftedreieck ergibt, die Kräfte sind aber nicht gegengleich, wie in einer bevorzugten Variante der Erfindung.
Die Erfindung ist geeignet bei einem Schraubstock verwendet zu werden, der zum Erzeugen einer Spannkraft von mehr als 1.000 N, insbesondere von mehr als 10.000 N dient. Es ist durchaus überraschend, daß verhältnismäßig filigran bauende Spannelemente in der Lage sind, solch erhebliche Spannkräfte aufzunehmen. Durch die Erfindung ist es auch möglich, Spannkräfte von 10.000 N und mehr in ein Werkstück zum Festhalten des Werkstückes einzuleiten, wodurch entsprechende Zerspanungskräfte sicher gehalten werden können.
In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1, 2: je in einer Draufsicht die erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Spannbacke in verschiedenen Varianten;
Fig. 3a: die erfindungsgemäße Spannbacke in Draufsicht;
Fig. 3b: einen vertikalen Schnitt nach Fig. 3a in Seitenansicht;
Fig. 3c: einen vertikalen Schnitt nach Fig. 3a in Frontansicht;
Fig. 4: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelementes in perspektivischer Darstellung;
Fig. 5: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelementes in Seitenansicht geschnitten und
Fig. 6, 7: je in einem vergrößerten Ausschnitt ein Spannelement nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in Draufsicht gezeigt. Mit 4 ist das zu spannende Werkstück, ein im Schnitt zum Beispiel kugel- oder zylinderartiger Körper gezeigt. Das Werkstück 4 befindet sich zwischen zwei Spannbacken 1, wobei die erste Spannbacke 11 (auf der linken Seite) in diesem Ausführungsbeispiel ortsfest auf der Spannvorrichtung angeordnet ist und die zweite Spannbacke 12 (rechts) längsbeweglich verfahrbar ist, um so die Spannkraft auf das Werkstück 4 einzuprägen.
Die zweite Spannbacke 12 ist hierzu in Spannrichtung 13 bewegbar und entgegen der Spannrichtung 13 zum Freigeben des Werkstückes 4 zurückziehbar.
Neben der in Fig. 1 gezeigten Anordnung einer feststehenden und einer beweglichen Spannbacke zeigt Fig. 2 eine Variante, in welcher zwei mobile Backen 11' und 12 vorgesehen sind. Die Bewegung der Backen ist dabei geschickterweise entgegengerichtet, das bedeutet, für das Spannen des Werkstückes 4 bewegen sich die beiden Spannbacken 11', 12 aufeinander zu (angedeutet durch die aufeinanderzu gerichteten Pfeile 13' und 13), wohingegen sich die beiden Spannbacken 11' und 12 voneinander entfernen, um das Werkstück 4 freizugeben.
Jeder der beiden Spannbacken 1, 11, 12 besitzt je zwei Spannelemente 2. Die Spannelemente 2 befinden sich dabei ungefähr im äußeren Drittel oder Viertel der jeweiligen Spannbacke 1. Die Spannbacke 1 weist hierzu eine entsprechende Bohrung 15 (vergleiche Fig. 3c) auf, in welche die Spannbacke eingesetzt ist.
In der in Fig. 1 beziehungsweise Fig. 2 gezeigten Variante ist der Abstand zwischen den beiden Spannelementen 2 einer Spannbacke 1 geringer wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a. Geschickterweise besitzt die Spannbacke 1 mehrere, wahlweise einsetzbare Bohrungen 15, 15', in die, je nach Dimension des Werkstückes 4, das Spannelement 2 einsetzbar ist. Hierdurch ist es möglich mit geringem Aufwand die Spannelemente einer Spannbacke auf die jeweilige Werkstückdimension anzupassen.
Die in Fig. 1, 2 auf der rechten Seite angeordnete Spannbacke 12 ist darüberhinaus auch anders aufgebaut wie die jeweils links angeordnete Spannbacke 11, 11'.
Die rechte Spannbacke 12 ist um die Spannbackendrehachse 10, welche bevorzugt auch im Schwerpunkt der Spannbacke angeordnet ist, drehbar. Dadurch ist es möglich, einen zusätzlichen Freiheitsgrad beziehungsweise Verschwenkgrad anzubieten, wodurch es noch komfortabler wird, auch verhältnismäßig schwierige Werkstücke 4 mit der Erfindung sicher festzuhalten.
Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß eine Aufnahme 14 vorgesehen ist, die zum Beispiel auf einem Schlitten der Spindelführung der Spannvorrichtung geführt ist, wobei die Aufnahme 14 bolzenartig ausgebildet ist und die Spannbacke 12 um die durch die Aufnahme 14 definierte Spannbackendrehachse 10 verdrehbar ist.
Insbesondere in Fig. 3b ist die Anordnung des Spannelementes 2 in der Spannbacke 1 gezeigt. Die Spannbacke 1 besitzt eine Mehrzahl von Bohrungen 15, wie beschrieben, die jeweils mit einem Innengewinde ausgestattet sind, die mit einem Gewinde 22 der bolzenartigen Spannelemente 2 zusammenwirken. Durch die Anordnung des Gewindes ist eine Verdrehbarkeit um die Spannelementedrehachse 20 möglich, ohne zu riskieren, daß das Spannelemente 2 aus der Bohrung 15 ungewollterweise herausfällt.
Geschickterweise ist die Drehachse 10 der Spannbacke und die Drehachse 20 des Spannelementes parallel, um so eine möglichst flexible Anordnung der Spannelemente 2 zum Werkstück 4 zu ermöglichen.
Wie in Fig. 3b gezeigt, ist das Spannelement 2 zumindest im unteren, in die Bohrung 15 eintauchenden Bereich, bolzenartig ausgebildet. Im oberen Bereich steht das Spannelement 2 zumindest halbseitig derart zurück, daß sich im oberen Bereich nur eine halbkreisartige Ausgestaltung (in Draufsicht, zum Beispiel Fig. 3a) ergibt. Am oberen Bereich des Spannelementes 2 ist die Spannfläche 3 angeordnet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt das Spannelement 2 zwei zueinander beabstandete Spannflächen 31 und 32. Der Abstand ist hierbei mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet. Die Anordnung ist so gewählt, daß die beiden Spannflächen 31, 32 verhältnismäßig nahe beieinanderliegen im Verhältnis zu dem zur Verfügung stehenden Durchmessers des Spannelementes 2, die Anordnung kann aber auch so gewählt werden, daß die beiden Spannflächen verhältnismäßig weit außen angeordnet sind. Eine etwas engere Anordnung hat Vorzüge bei der Festigkeit der Anordnung insgesamt.
Wie in der Draufsicht nach Fig. 3a gezeigt, sind die Spannflächen 31, 32 in Wellenform, als Wellenberge ausgebildet. Das Wellental definiert den Abstand 30. Natürlich sind auch andere Varianten zur Realisierung der Spannflächen möglich.
Bevorzugterweise liegt die Spannfläche 3 mit ihrer vorderen Spitze 34 (siehe Fig. 3b) am Werkstück 4 an. Die Spannfläche 3 steht dabei über die Spannbacke 1 nach oben vor, beziehungsweise die Spannbacken 1 unterfahren das Werkstück 4. Günstigerweise wird das Werkstück 4 dabei auf die bereits auf Grobmaß zusammengefahrenen Spannbacken tischartig aufgestellt und dann von den weiter zusammenfahrenden Spannbacken durch die Spannflächen 3 der Spannelemente 2 festgespannt. Damit eine definierte Lage der Spannfläche sichergestellt ist, ist es günstig, eine Hinterschneidung 21 unterhalb der Spannfläche 3, noch im zurückgesetzten Bereich des Spannelementes 2 vorzusehen. Dies ist in Fig. 3b gut zu erkennen.
Von der gesamten Höhe des Spannelementes 2 stehen ca. 10 % bis 40 %, bevorzugt ca. 25 % aus der Bohrung nach oben hervor und bildet die Spannfläche 3. Diese Verhältnisse können aber auch komplett anders gewählt werden, es ist zum Beispiel möglich, daß ein Mehrfaches der Länge des Spannelementes aus der Bohrung heraussteht, als es im Gewinde eingedreht ist.
Eine kurze Ausgestaltung hat aber Vorteile im Hinblick auf die Stabilität, da die wirksamen Hebellängen sehr gering sind.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Spannelementes 2 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Dieses Spannelement 2 besteht aus einem bolzenartigen Schaft 26, der in seinem oberen Bereich in einem Dorn 25 endet. An diesem Dorn 25 sind radial Spannflächen 3 vorgesehen. Welche Lage das Spannelement 2 auch immer zum Werkstück einnimmt, es stehen in jedem Fall ein oder zwei Spannflächen 3 dem Werkstück entgegen, so daß zumindest ein oder zwei Spannflächen 3 mit der Werkstückoberfläche zusammenwirken. Dieses Spannelement 2 ist entweder fest oder frei drehbar um seine Längsachse in der Bohrung 15 der Spannbacke 1 eingelassen. Für den Fall der freien Drehbarkeit richten sich die Spannflächen 3 derart aus, daß zumindest zwei Spannflächen 3 mit der Oberfläche des Werkstückes zusammenwirken. Bei einem feststehenden Spannelement 2 ragt zumindest immer eine der Spannflächen 3 dem Werkstück entgegen.
Das in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Spannelement 2 weist ein Auflager 27 auf, das das Spannelement 2 kragenförmig umgibt. Auf diesem Auflager 27 liegt das Werkstück beispielsweise mit seiner Stirnseite auf, während die Spannflächen 3 mehrerer Spannelemente 2 das Werkstück seitlich ergreifen. Um die Höheneinstellung des Auflagers 27 zu regulieren, ist unterhalb des Auflagers 27 ein Abstandshalter 28 vorgesehen, der das Spannelement 2 hülsenförmig umgibt. Der Schaft 26 des Spannelementes 2 ragt über den Abstandshalter 28 hinaus und ist mit diesem Bereich in der Spannbacke 1 eingesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Auflager 27 sechskantig ausgebildet. Es kann auch aus einer einfachen handelsüblichen Schraubenmutter bestehen, die auf das Gewinde 29 des Spannelementes 2 aufschraubbar ist. Durch eine Kontermutter ist es in seiner Höhenlage fixierbar.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Spannelementes 2 vorgesehen. Hier ist die geschnittene Ansicht gezeigt. Das Spannelement 2 ist mit seinem unteren Bereich in der Spannbacke 1 eingeschraubt. Das Gewinde 29 des Spannelementes ist angedeutet. Zwischen Spannbacke 1 und Auflager 27 ist ein Abstandshalter 28 vorgesehen, der ein zu tiefes Einschrauben des Spannelementes 2 in die Spannbacke 1 beziehungsweise eine Veränderung der Lage des Auflagers 27 verhindert. Mit der hier spitz dargestellten Spannfläche 3 wird das Werkstück (gestrichelt dargestellt) ergriffen.
Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Spannfläche 3. Die Höhe der Spannfläche 3 ist mit H bezeichnet. Der Hub des Kraftverstärkers entspricht der Höhe H, wobei hier nicht unbedingt die exakte Höhe H genommen werden muß, sondern der Hub auch etwas größer oder etwas kleiner als die Höhe H ausfallen kann. Beträgt die Höhe H der Spannfläche beispielsweise 3 mm ist ein Hub des Kraftverstärkers von ca. 2,5 bis 3,5 mm vorgesehen. Der Hub allgemein bewegt sich bei den vorgesehenen Kraftverstärkern bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 5 mm. Mit dem Kraftverstärker werden höhere Haltekräfte erzielt. Dadurch kann eine höhere Zerspanleistung erzielt werden. Ebenso können Zerspankräfte, die auf das Werkstück wirken, erhöht werden, womit die Geschwindigkeit zum Zerspanen des Werkstücks erhöht wird.
Im Gegensatz zu der in Fig. 6 gezeigten Variante ist bei der Ausgestaltung nach Fig. 7 die Spitze 34 asymmetrisch ausgebildet. Diese asymmetrische Ausgestaltung ist dabei derart gekennzeichnet, daß die untere, der Werkstückauflagefläche 17 zugewandte Kante 35 mit der Oberflächenparallelen 37 einen größeren Winkel α einschließt wie die obere Kante 36 mit der Oberflächenparallele. Dabei ist die Oberflächenparallele 37 parallel zur Werkstückauflagefläche 17. Die Folge dieser Ausgestaltung ist, daß ein hier nicht gezeigtes Werkstück beim Eindringen der Spitze 34 (zum Beispiel unterstützt durch einen Kraftverstärker) aufgrund der stärker geneigten unteren Kante 35 nach unten, insbesondere in Richtung der Werkstückauflagefläche 17 gezogen wird. Die schrägere Ausgestaltung der unteren Kante 35 bewirkt beim Eindrücken ein verstärktes Wegdrücken des Materials des Werkstückes, welches sebstverständlich auszuweichen versucht und so nach unten gezogen wird. In dem hier gezeigten Beispiel ist die obere Kante parallel zur Oberflächenparallele 37 verlaufend, der davon eingeschlossene Winkel daher 0°. Es ist natürlich möglich, eine gewisse Verkippung gegenüber der Oberflächenparallele 37 für die obere Kante 36 vorzusehen.
Des Weiteren zeigt Fig. 7 beispielhaft die Einbausituation des Spannelementes 2 in einer Bohrung der Spannbacke 1. Die Hinterschneidung 21 läuft im unteren Bereich aus in eine Fläche 38. Im Einbauzustand, wie hier gezeigt, liegt die Fläche 38 in der Bohrung 15 und daher etwas niedriger wie die Werkstückauflagefläche 17. Hieraus resultiert, daß die Oberfläche 38 nicht zur Auflage des Werkstückes dienen kann und sichergestellt ist, daß das aufgelegte Werkstück die Werkstückauflagefläche 17 auch als Referenz- beziehungsweise Bezugsfläche verwendbar ist. Eine ähnliche Anordnung ist natürlich auch in Fig. 5 gewählt und realisiert.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Spannbacke mit einem oder mehreren Spannelemente, wobei das Spannelement auf der Oberseite (18) der Spannbacke (1) angeordnet ist und das Spannelement (2) zumindest eine winkelig oder spitz ausgebildete Spannfläche (3) trägt, die mit dem zu spannenden Werkstück zusammenwirkt.
Spannbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement in verschiedenen Umfangswinkelpositionen um eine Achse des Spannelementes eine oder mehrere Spannflächen zur Verfügung zu stellen vermag.
Spannbacke nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement um eine Spannelementdrehachse drehbar gelagert ist und durch ein Verdrehen des Spannelementes um die Spannelementedrehächse die Spannfläche in unterschiedliche Umfangswinkelpositionen drehbar ist, oder zumindest ein Spannelement in der Spannbacke fest gelagert, insbesondere fest eindrehbar ist und das Spannelement mehrere spitz ausgebildet Spannflächen aufweist, die mit dem zu spannenden Werkstück zusammenwirken.
Spannbacke nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacke (1) längsbeweglich oder als feststehende Backe ausgebildet ist und/oder die Spannbacke (1) auf einer Aufnahme (14) um eine Spannbackendrehachse (10) drehbar gelagert ist und/oder die Spannbacke (1) zwei Spannelemente (2) trägt und/oder die Spannbacke (1) insbesondere auf ihrer Oberseite eine Mehrzahl von bevorzugt symmetrisch angeordneten Bohrungen (15) zur insbesondere wahlweisen Ausstattung mit Spannelementen (2) aufweist.
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbackendrehachse (10) und die Spannelementdrehachse (20) parallel sind und/oder die Spannbackendrehachse (10) durch einen Lagerbolzen gebildet ist und/oder die Spannbackendrehachse (10) und/oder die Spannelementdrehachse (20) rechtwinklig zur Längsbeweglichkeit der Spannbacke (1), insbesondere deren Spannrichtung (13) ist und/oder eine Winkellagenfestleganordnung für die Drehbewegung des Spannelementes um die Spannelementdrehachse (20) und/oder eine Winkellagenfestleganordnung für die Drehbewegung der Spannbacke um die Spannbackendrehachse (10) vorgesehen ist und/oder die Spannelementedrehachse (20) winkelig, insbesondere rechtwinkelig zur Oberfläche der Oberseite der Spannbacke (1) ist und/oder die Spannbacke (1) als Schraubstockspannbacke dient.
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (2) auf der Spannbacke (1) symmetrisch angeordnet sind und/oder das Spannelement (2) bolzenartig ausgebildet ist und in einer Bohrung (15) der Spannbacke (1) gelagert ist und/oder das Spannelement (2) frei drehbar in der Bohrung (15) gelagert ist und/oder das frei drehbare Spannelement (2) gegen eine axiale Verschiebung in der Bohrung (15) gesichert ist und/oder das Spannelement (2) mit einem Außengewinde versehen ist, das mit einem in der Bohrung (15) vorgesehenen Innengewinde zusammenwirkt und/oder das Spannelement (2) fest oder lose in der Bohrung (15) eingeschraubt ist und/oder das Spannelement (2) im oberen, die Spannfläche (3) tragenden Bereich einen Dorn (25) trägt und die Spannflächen (3) in radialer Richtung am Dorn (25) angeordnet sind und/oder an dem Spannelement (2), insbesondere unterhalb der Spannflächen (3), eine Hinterschneidung (21) vorgesehen ist
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Spannflächen (3) bevorzugt 6 bis 24, insbesondere 8 bis 20 Spannflächen (3), radial um das Spannelement (2) angeordnet sind und/oder ein oder zwei der Spannflächen (3) mit dem zu spannenden Werkstück zusammenwirken und/oder eine Verbindungslinie zwischen den beabstandeten Spannflächen (31, 32) rechtwinklig zur Spannelementdrehachse (20) orientiert ist.
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (2) im oberen, die Spannflächen (3) tragenden Bereich halbkreisartig ausgebildet ist und/oder das Spannelement (2) und/oder die Spannfläche (3) aus gehärtetem Werkstoff besteht und/oder das Spannelement (2) um +/- 60°, bevorzugt ca. +/- 45°, um die Spannelementdrehachse (20) drehbar ist und/oder die Hinterschneidung (21) im unteren Bereich des Spannelements (2) in eine Fläche (38) ausläuft, und die Fläche (38) im eingebauten Zustand des Spannelements (2) in der Spannfläche (3) tiefer liegt als die Werkstückauflagefläche (17) der Spannbacke (1) und/oder eine Winkellagenfestleganordnung für die Drehbewegung des Spannelementes um die Spannelementdrehachse vorgesehen ist.
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (3) punktuell wirken, insbesondere als Spitze winklig ausgebildet sind und/oder die Spannfläche (3) beziehungsweise die Spitze tetraederförmig, kegelförmig, satteldachartig oder sphärisch ausgebildet ist und/oder die Spannfläche (3) als Spannkante, insbesondere parallel oder winkelig beziehungsweise rechtwinkelig zur Spannelementedrehachse (20) verlaufend, ausgebildet ist und/oder die Spannfläche/n (3) im Bereich des größten Durchmessers des Spannelementes (2) angeordnet ist/sind und/oder die Spannfläche/n (3) über den halbkreisartigen Spannelementebereich hervorragt/en und/oder die Spannflächen (3) an dem Spannelement (2) symmetrisch bezüglich der Spannelementdrehachse (20) angeordnet sind und/oder die Spitze (34) der Spannfläche (3) derart asymmetrisch ausgebildet ist, daß die der Oberfläche der Spannbacke (2) zugewandte Kante (35) mit der Oberflächenparallelen (37) einen größeren Winkel (α) einschließt als die der Oberfläche der Spannbacke (2) abgewandte Kante (36) mit der Oberflächenparallelen und /oder die Lage der Spannfläche (3) gegenüber der Spannbacke (2) veränderlich, insbesondere höhenverstellbar ist.
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück auf der Spannbacke (1) aufliegt und/oder das Spannelement (2) unterhalb des Bereichs der Spannflächen ein Auflager (27) für das Werkstück aufweist.
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (27) das Spannelement (2) kragenförmig umgibt und/oder das Auflager (27) als Sechskant ausgebildet ist und/oder das Auflager (27) eine Bohrung mit einem Innengewinde aufweist und auf das Gewinde (29) des Spannelements (2) aufschraubbar ist und/oder unterhalb des Auflagers (27) ein Abstandshalter (28) vorgesehen ist und/oder das Werkstück an dem Auflager (27) anliegt.
Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (28) aus einer Hülse besteht und/oder der Abstandshalter (28) Teil des Spannelementes (2) ist.
Spannvorrichtung, insbesondere Schraubstock oder ähnliches, mit mindestens einer Spannbacke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
Spannvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung unterschiedlich ausgebildete Spannbacken trägt und/oder als Antrieb für die Spannbacke ein Spindelantrieb, ein hydraulischer Antrieb oder dergleichen vorgesehen ist und der Antrieb für die Spannbacke insbesondere einen Kraftverstärker aufweist und/oder die Spannbacke auf einer Führungsbahn geführt ist.
Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, gekennzeichnet durch einen langhubigen Kraftverstärker, um das Eindrücken der Spannfläche in das Werkstück zu unterstützen und/oder der Hub des Kraftverstärkers der Höhe H der Spannfläche (3) entspricht und/oder der Hub des langhubigen Kraftverstärkers, insbesondere bis zu 5 mm, bevorzugt bis zu 2,5 mm beträgt und/oder die von den Spannbacken erzeugten beziehungsweise aufgenommenen Spannkräfte gegengleich sind und/oder das Werkstück zwischen genau zwei Spannbacken angeordnet ist und/oder daß der Schraubstock zum Erzeugen einer Spannkraft von mehr als 1.000 N, insbesondere mehr als 10.000 N dient.