EP1967323A2

EP1967323A2 - Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung

Info

Publication number: EP1967323A2
Application number: EP08151603A
Authority: EP
Inventors: Hans Rösch; Rainer Steinle
Original assignee: Bessey Tool GmbH and Co KG
Current assignee: Bessey Tool GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-19
Also published as: EP1967323A3; DE102007012275B4; US20080217830A1; TW200900205A; DE102007012275A1; TWI418448B; EP1967323B1; PL1967323T3; ES2650442T3; CN101264594B; CN101264594A; US8267389B2

Abstract

Bei einer Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung, umfassend ein Anlageelement (46) an ein Werkstück, eine Halteeinrichtung (54) und eine Lagereinrichtung (52), über die das Anlageelement (46) an der Halteeinrichtung (54) gelagert ist, wobei die Lagereinrichtung (52) einen Haltekopf (34) und einen Haltekopf-Aufnahmeraum (86) aufweist, und wobei der Haltekopf-Aufnahmeraum (86) einen Lagerbereich (84) für den Haltekopf (34) aufweist, ist es vorgesehen, dass die Lagereinrichtung (52) eine Lagerschale (72) umfasst, welche ein von dem Haltekopf (34) und dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) getrenntes Teil ist, und dass die Lagerschale (72) an dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) fixiert ist und den Lagerbereich (84) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung, umfassend ein Anlageelement an ein Werkstück, eine Halteeinrichtung und eine Lagereinrichtung, über die das Anlageelement an der Halteeinrichtung gelagert ist, wobei die Lagereinrichtung einen Haltekopf und einen Haltekopf-Aufnahmeraum aufweist, und wobei der Haltekopf-Aufnahmeraum einen Lagerbereich für den Haltekopf aufweist.
Eine solche Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung ist beispielsweise als Zwinge (wie Schraubzwinge oder Hebelzwinge) ausgebildet. Das Anlageelement überträgt Druckkräfte auf das Werkstück und ist dadurch Verschleiß unterworfen.
Aus der DE 18 47 400 U1 ist eine Klemmvorrichtung bekannt, welche ein druckausübendes Stück aufweist, die in einer Kugel endet. Ferner ist eine Druckplatte vorgesehen, welche auf der Kugel des druckausübenden Stücks abnehmbar befestigt ist. Eine Feder ist als Mittel zur abnehmbaren Befestigung der Druckplatte vorhanden.
Aus der DE-PS 929 357 ist eine Schraubzwinge mit an den beiden Druckplatten angeordneten, als Drehlager ausgebildeten Befestigungsvorrichtungen für austauschbare und drehbare, als Zulagen dienende Druckpolster bekannt. Die Drehlager dieser Druckpolster sind als Druckknopflager ausgebildet.
Aus der DE 74 02 870 U1 ist ein Spannwerkzeug mit einer Gewindespindel und einer Druckkappe bekannt. Die Druckkappe umschließt mit einer Lagerpfanne einen Kopf der Gewindespindel formschlüssig. Ein Feder- oder Sprengring bildet den Rand der Lagerpfanne.
Aus der DE 197 51 599 A1 ist eine Schraubzwinge bekannt, welche eine Druckplatte aufweist, die schwenkbar auf einer Gewindespindel befestigt ist.
Über eine Feststellvorrichtung lässt sich die Druckplatte geradrichten und eine Spindel an einer Oberseite eines Gleitbügels arretieren.
Aus der US 3,052,462 ist eine C-Zwinge mit einer Schraube bekannt, wobei die Schraube einen Kugelkopf trägt. An dem Kugelkopf sitzt ein Druckkopf. Dieser hat eine Bohrung und eine ringförmige Nut, mittels welcher eine Lippe definiert wird, die über einen Hals mit dem Restkörper des Druckkopfs verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auf einfache Weise herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lagereinrichtung eine Lagerschale umfasst, welche ein von dem Haltekopf und dem Haltekopf-Aufnahmeraum getrenntes Teil ist, und dass die Lagerschale an dem Haltekopf-Aufnahmeraum fixiert ist und den Lagerbereich bildet.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich das Anlageelement und die Lagerschale getrennt herstellen. Dadurch ist die Herstellung insgesamt vereinfachbar und die Lagereinrichtung lässt sich optimieren.
Durch die getrennte Lagerschale muss der Lagerbereich an dem Anlageelement nicht mehr durch Drehen (wie beispielsweise durch Ausdrehen mit Formstahl) hergestellt werden, was entsprechend aufwendig ist. Die Lagerschale lässt sich auf einfache Weise und insbesondere spanlos beispielsweise durch Pressen herstellen.
Ferner ist es möglich, für die Lagerschale ein Material mit geringer Reibung (geringer Haftreibung und Gleitreibung) zu verwenden. Bei der Herstellung eines Lagerbereichs über Drehen erhält man eine mittlere oder grobe Oberflächengüte mit entsprechend höheren Reibwerten. Bei der erfindungsgemäßen Lösung, bei der die Lagerschale ein getrenntes Teil ist, lässt sich hier eine Optimierung erreichen. Beispielsweise kann die Lagerschale aus einem Sintermetall hergestellt werden.
Es hat sich dabei gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung bei einfacher Herstellbarkeit auch nach einer hohen Anzahl von Spannvorgängen, wenn die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung als Spannzwinge ausgebildet ist, kein merklicher Verlust der Spannkraft aufgrund Lagerverschleiß (der die Reibung erhöht) eintritt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es beispielsweise auch möglich, einen Anlagebereich des Anlageelements aus einem schweißfähigen Material herzustellen (welches üblicherweise weich ist und einen hohen Reibungswert und geringe Verschleißfestigkeit aufweist), und den Lagerbereich aus einem geeigneten Material mit geringerem Reibungskoeffizienten herzustellen.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Haltekopf-Aufnahmeraum an dem Anlageelement gebildet ist und der Haltekopf an der Halteeinrichtung gebildet ist.
Alternativ ist es möglich, dass der Haltekopf-Aufnahmeraum an der Halteeinrichtung gebildet ist und der Haltekopf an dem Anlageelement gebildet ist.
Günstig ist es, wenn die Lagerschale drehfest bezüglich des Haltekopf-Aufnahmeraums positioniert ist. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise eine Beweglichkeit des Anlageelements (welches insbesondere als Druckkappe ausgebildet ist) bezüglich der Halteeinrichtung erreichen, wobei diese Beweglichkeit über die Lagerschale realisiert ist.
Beispielsweise ist die Lagerschale durch Kraftschluss und/oder Formschluss drehfest gehalten. Bei einer Kraftschlussverbindung wird beispielsweise die Lagerschale gegen eine Begrenzung eines Aufnahmeraums für die Lagerschale gedrückt und dabei eine Drehfestigkeit erreicht. Ein Formschluss lässt sich beispielsweise über entsprechende Formschlusselemente an der Lagerschale und einer Begrenzung eines Aufnahmeraums für die Lagerschale erreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lagerschale einen oberen Randbereich aufweist, welcher eine Wand überlappt, welche einen Aufnahmeraum für die Lagerschale begrenzt. Auf den oberen Randbereich lässt sich über ein Sicherungselement eine Kraft ausüben, um die Lagerschale gegen eine Begrenzung des Aufnahmeraums für die Lagerschale zu drücken. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine drehfeste Fixierung der Lagerschale realisieren.
Insbesondere ist der Haltekopf-Aufnahmeraum durch den Lagerbereich und insbesondere die Lagerschale begrenzt. Der Haltekopf kann dabei in mechanischen Kontakt mit dem Lagerbereich kommen, wenn eine Druckkraft ausgeübt wird.
Insbesondere ist ein durch eine umlaufende Wand begrenzter Aufnahmeraum für die Lagerschale vorgesehen. In diesem lässt sich die Lagerschale positionieren.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die umlaufende Wand einen Stirnbereich aufweist, welcher von der Lagerschale überlappbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die umlaufende Wand mit einem Außengewinde versehen. Über das Außengewinde lässt sich ein Sicherungselement fixieren, durch welches ein Austauchen des Haltekopfs aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum sperrbar ist. Dadurch lässt sich der Haltekopf in dem Haltekopf-Aufnahmeraum halten.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lagerbereich dem Haltekopf zugewandt eine sphärische Oberfläche aufweist. Dadurch lassen sich Kräfte optimal verteilen, um so eine hohe Verschleißfestigkeit der Lagereinrichtung zu erhalten.
Insbesondere ist der Haltekopf als Kugelkopf ausgebildet. Dadurch erhält man eine optimierte Kräfteverteilung. Ferner lässt sich dadurch auf einfache Weise eine Abdichtung eines Zwischenraums zwischen dem Haltekopf und dem Haltekopf-Aufnahmeraum nach außen erreichen, um den Abfluss von Schmiermittel zu verhindern.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Haltekopf in dem Haltekopf-Aufnahmeraum schwenkbar und/oder drehbar gelagert ist. Dadurch lässt sich das Anlageelement bezüglich der Halteeinrichtung drehen und/oder schwenken. Dadurch ist eine Ausrichtung des Anlageelements bezüglich eines Werkstücks möglich.
Insbesondere ist der Haltekopf in dem Haltekopf-Aufnahmeraum mit Spiel gelagert. Der Haltekopf und der Haltekopf-Aufnahmeraum sind entsprechend dimensioniert. Dadurch lässt es sich gewährleisten, dass Schmiermittel sich neu verteilen kann, um eine optimierte Schmierung zu erreichen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lagerbereich ein Schmiermittelreservoir aufweist. Dadurch lässt sich eine größere Menge von Schmiermittel an der Lagereinrichtung bereithalten.
Insbesondere ist das Schmiermittelreservoir durch mindestens eine Ausnehmung gebildet. Die Ausnehmung kann mindestens teilweise mit Schmiermittel bei der Herstellung der Lagereinrichtung gefüllt werden.
Vorteilhaft ist es dann, wenn das Schmiermittelreservoir zentral zu einer Symmetrieachse des Haltekopf-Aufnahmeraums angeordnet ist. Dadurch lässt sich ein Schmiermittelreservoir bereitstellen, welches den Kraftfluss zwischen der Halteeinrichtung und dem Anlageelement nicht stört.
Günstig ist es, wenn der Haltekopf gegen Austauchen aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum durch ein Sicherungselement gesperrt ist. Das Sicherungselement sorgt dafür, dass das Anlageelement an dem Haltekopf fixiert ist (wobei eine Drehbarkeit und/oder Schwenkbarkeit zugelassen sein kann).
Bei einer fertigungstechnisch günstigen Ausführungsform ist das Sicherungselement als Gegenelement für die Lagerschale ausgebildet, welches auf die Lagerschale drückt. Durch das Sicherungselement lässt sich zum einen das Anlageelement an dem Haltekopf "verliersicher" halten. Zum anderen lässt sich über das Sicherungselement als Gegenelement eine Druckkraft auf die Lagerschale ausüben, um diese gegen eine Begrenzung eines Aufnahmeraums für die Lagerschale zu drücken. Dadurch lässt sich die Lagerschale ohne weiteren Aufwand drehfest bezüglich des Aufnahmeraums für die Lagerschale fixieren.
Es ist dann günstig, wenn das Sicherungselement einen Anlagebereich für die Lagerschale aufweist. Über diesen Anlagebereich lässt sich über das Sicherungselement eine Druckkraft auf die Lagerschale ausüben. Insbesondere lässt sich eine Druckkraft auf einen oberen Randbereich (außerhalb einer sphärischen Oberfläche der Lagerschale) ausüben.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das Sicherungselement mit einer Wand, welche den Haltekopf-Aufnahmeraum umgibt, verbunden ist. Die Verbindung kann beispielsweise über Verschrauben, Verrasten oder Verbördeln erfolgen. Die Verbindung ist insbesondere so ausgebildet, dass sie lösbar ist. Dadurch lässt sich das Anlageelement abnehmen und austauschen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sicherungselement mit der Wand verschraubt.
Es ist dann günstig, wenn das Sicherungselement eine Mutter ist. Durch die Kraftwirkung bei dem Schrauben lässt sich gleichzeitig die Lagerschale drehfest fixieren.
Es ist günstig, wenn das Sicherungselement über eine Äquatorialebene des Haltekopfs hinausragt, wenn diese als Kugelkopf ausgebildet ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Sperrwirkung erreichen. Ferner lässt sich nach Außen ein Zwischenraum zwischen dem Haltekopf und dem Haltekopf-Aufnahmeraum abdichten, um einen Abfluss von Schmiermittel zu verhindern.
Insbesondere ist das Sicherungselement als Abdichtung für einen Raum zwischen dem Haltekopf-Aufnahmeraum und dem Haltekopf nach außen ausgebildet und/oder weist eine Abdichtung für diesen Raum auf. Dadurch lässt sich auf effektive und einfache Weise ein Schmiermittelabfluss verhindern. Eine zusätzliche Abdichtung, welche in dem Sicherungselement angeordnet ist, lässt sich beispielsweise über eine oder mehrere umlaufende Dichtlippen erreichen. Durch solche Dichtlippen kann auch erreicht werden, dass eine bestimmte Position des Anlageelements relativ zum Haltekopf kraftschlüssig fixiert ist, und ein entsprechender Kraftaufwand notwendig ist, um eine andere Schwenkposition bzw. Drehposition herzustellen.
Insbesondere weist das Sicherungselement eine Öffnung auf, durch welche der Haltekopf durchgeführt ist. Das Heraustauchen des Haltekopfs aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum ist dann dadurch gesperrt, dass der Haltekopf gegen eine Begrenzung der Öffnung stößt.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lagerschale spanlos hergestellt ist. Dadurch erhält man eine hohe Oberflächengüte mit entsprechend geringerer Reibung. Dadurch wiederum lässt sich mit einfacher Herstellbarkeit ein geringer Spannkraftverlust über die Anzahl der Spannvorgänge erreichen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lagerschale durch Pressung hergestellt ist. Dadurch ist eine Herstellung auf einfache und kostengünstige Weise möglich.
Eine hohe Lebensdauer der Lagereinrichtung mit höchstens geringer Verschlechterung der Spannkraft lässt sich erreichen, wenn der Lagerbereich als Sinterlagerbereich hergestellt ist. Der Lagerbereich kann dabei an der Lagerschale ausgebildet sein oder direkt an dem Anlageelement, ohne dass eine Lagerschale vorgesehen ist. Wenn der Lagerbereich als Sinterlagerbereich ausgebildet ist, dann lässt sich eine hohe Oberflächengüte mit entsprechend geringer Reibung erhalten.
Insbesondere ist der Lagerbereich ein pulvermetallurgischer Bereich. Er ist pulvermetallurgisch hergestellt. Beispielsweise wird er durch Pressen und anschließendes Ausbacken hergestellt.
Beispielsweise ist der Lagerbereich aus Sinterstahl hergestellt, welcher beispielsweise einsatzgehärtet ist. Man erhält dadurch eine hohe Oberflächenhärte und auch hohe Oberflächengüte.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Lagerbereich aus einem porösen Material hergestellt ist. Beispielsweise wird ein poröses Sintermaterial eingesetzt.
Es ist dann möglich, dass die Poren mit Schmiermittel getränkt sind. Dadurch erhält man geringe Reibungswerte und damit eine hohe Lebensdauer mit geringen Spannkraftverlusten über die Lebensdauer. Außerdem erhält man Notlaufeigenschaften, d.h. die Funktionsfähigkeit bleibt nach Auswaschen von Schmiermittel erhalten (da Schmiermittel kapillarisch in den Poren gebunden ist).
Insbesondere ist die Lagerschale ein pulvermetallurgisches Teil. Ein solches pulvermetallurgisches Teil lässt sich auf einfache Weise durch Pressen und Ausbacken herstellen. Es lässt sich eine hohe Oberflächengüte mit entsprechend geringer Reibung realisieren. Dadurch wiederum ist es möglich, über die Lebensdauer einen relativ geringen Spannkraftverlust zu erreichen.
Günstig ist es, wenn die Lagerschale eine im Wesentlichen gleichmäßige Wanddicke aufweist. Dadurch lässt sich die Lagerschale auf einfache Weise als Pressteil herstellen. Dadurch wiederum ist der Herstellungsaufwand minimierbar.
Es kann vorgesehen sein, dass das Anlageelement einen Anlagebereich aus schweißbarem Material aufweist. Dadurch ist es möglich, das Anlageelement bei der Anwendung an ein entsprechendes Werkstück anzuschweißen. Insbesondere wenn der Lagerbereich über eine Lagerschale realisiert ist, lässt sich dann für das Anlageelement ein entsprechendes Material verwenden, ohne dass Kompromisse bezüglich der Lagereinrichtung eingegangen werden müssen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lagereinrichtung so ausgebildet ist, dass das Anlageelement abnehmbar ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise beispielsweise ein Spindelaustausch durchführen bzw. es lässt sich ein abgenutztes Anlageelement auf einfache Weise austauschen. Es ist ferner auch möglich, ein an eine Anwendung angepasstes Anlageelement zu benutzen. Beispielsweise kann dann ein Anlageelement mit an die Anwendung angepasster Größe der Anlagefläche verwendet werden.
Die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung ist insbesondere als Spannwerkzeug zum Spannen von einem oder mehreren Werkstücken ausgebildet. Beispielsweise liegt eine Ausbildung als Zwinge (wie Schraubzwinge oder Hebelzwinge) vor.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Halteeinrichtung eine Spindel (wie eine Schraubspindel) ist oder an einer Spindel ausgebildet ist.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

Figur 1: eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Spannwerkzeugs als Beispiel einer erfindungsgemäßen Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung; und
Figur 2: eine seitliche Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel einer Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung ist ein Spannwerkzeug, welches in Figur 1 gezeigt und dort als Ganzes mit 10 bezeichnet. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Schraubzwinge. Die Schraubzwinge 10 ist ein Handwerkzeug und umfasst eine Schiene 12, an welcher ein Festbügel 14 angeordnet ist. Der Festbügel 14 weist einen Anlagebereich 16 für ein Werkstück auf. Dieser Anlagebereich 16 umfasst eine im Wesentlichen ebene Anlagefläche 18.
An der Schiene 12 ist ein Gleitbügel 20 geführt. Der Gleitbügel 20 umfasst eine Ausnehmung 22, die an einem Halteelement 24 gebildet ist. Über das Halteelement 24 ist der Gleitbügel 20 an der Schiene 12 geführt. Das Halteelement 24 ist dabei so ausgebildet, dass es sich an der Schiene 12 verkanten kann.
Der Festbügel 14 und der Gleitbügel 20 sind mindestens näherungsweise parallel zueinander ausgerichtet.
Der Gleitbügel 20 umfasst an einem dem Halteelement 24 gegenüberliegenden Ende ein Gewindeelement 26 mit einem Innengewinde 28. In dem Innengewinde 28 ist eine Schraubspindel 30 geführt. An der Schraubspindel 30 sitzt ein Griffelement 32.
Die Schraubspindel 30 weist an einem dem Griffelement 32 gegenüberliegenden Ende einen Haltekopf 34 auf (Figur 2), welcher insbesondere als Kugelkopf 36 ausgebildet ist. Die Schraubspindel 30 erstreckt sich längs einer Achse 38, welche koaxial zu einer Drehachse der Schraubspindel 30 ist. Ein Mittelpunkt 40 des Kugelkopfes 36 liegt auf der Achse 38.
Der Kugelkopf 36 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen ebene Stirnseite 42 auf, so dass er in diesem Bereich kugelabschnittsförmig ist.
An dem Haltekopf 34 ist ein insbesondere manuell abnehmbares Anlageelement 46 angeordnet. Diese weist einen Anlagebereich 48 auf, welcher mit einer Anlagefläche 50 an ein Werkstück anlegbar ist. Die Anlagefläche 50 ist im Wesentlichen eben. Sie ist auf die Anlagefläche 18 des Festbügels 14 ausgerichtet.
Über die Schraubspindel 30 lässt sich eine Druckkraft auf ein Werkstück ausüben, welches mit einer Seite an dem Festbügel 14 anliegt. Dadurch lässt sich das Werkstück einspannen. (In diesem Sinne kann die Druckkraft auch als Spannkraft angesehen werden.)
Das Anlageelement 46, welches insbesondere in Form einer Druckkappe ausgebildet ist, ist über eine Lagereinrichtung, welche als Ganzes mit 52 in Figur 2 bezeichnet ist, an einer Halteeinrichtung 54 gehalten. Die Halteeinrichtung 54 ist die Schraubspindel 30 oder ist an der Schraubspindel 30 gehalten. Die Halteeinrichtung 54 umfasst den Haltekopf 34.
Das Anlageelement 46 weist eine Stirnscheibe 56 auf, an welcher der Anlagebereich 48 gebildet ist. An der Stirnscheibe 56 ist eine umlaufende Wand 58 angeordnet und insbesondere einstückig gebildet. Die Wand 58 umgibt eine Ausnehmung oder einen Raum 60. Dieser Raum 60 ist rotationssymmetrisch zu einer Achse 62. (Es ist möglich, dass bei entsprechender Ausrichtung des Anlageelements 46 die Achse 62 und die Achse 38 zusammenfallen.)
Der Raum 60 ist durch einen quer und insbesondere senkrecht zu der Achse 62 liegenden ersten Bereich 64 begrenzt. Dieser erste Bereich 64 weist als Umrisslinie einen Kreis auf. An den ersten Bereich 64 schließt sich ein zweiter Bereich 66 an, welcher zu dem ersten Bereich 64 geneigt ist. Die Neigung ist rotationssymmetrisch zur Achse 62 mit einer (gedachten) Kegelspitze auf der Achse 62 außerhalb des Anlageelements 46 (vor der Anlagefläche 50).
Die umlaufende Wand 58, welche von der Stirnscheibe 56 absteht, weist ein Außengewinde 68 auf. Sie hat einen Stirnbereich 70, welcher ringförmig ist. Dieser Stirnbereich 70 ist an einer Seite des Anlageelements 46 gebildet, welche der Anlagefläche 50 abgewandt ist.
In dem Raum 60 ist eine Lagerschale 72 positioniert. Dieser Raum 60 ist ein Aufnahmeraum für die Lagerschale 72. Diese Lagerschale 72 ist ein von dem Haltekopf 34 und dem Anlageelement 46 getrennt hergestelltes Teil, welches bei der Herstellung der Lagereinrichtung 52 in dem Raum 60 positioniert und dort drehfest gehalten wird.
Die Lagerschale 72 weist eine erste Seite 74 auf, welche dem ersten Bereich 64 und dem zweiten Bereich 66 der Begrenzung des Raumes 60 zugewandt ist. Ferner weist sie eine zweite Seite 76 auf, welche dem Haltekopf 34 zugewandt ist. Die erste Seite 74 hat die Oberfläche eines Kegelstumpfs mit der gleichen Kegelneigung wie der zweite Bereich 66. Über die erste Seite 74 ist die Lagerschale 72 an den ersten Bereich 64 und den zweiten Bereich 66 anlegbar. Die zweite Seite 76 hat eine sphärische Oberfläche zur Bildung eines sphärischen Lagers für den Kugelkopf 36.
Die Lagerschale 72 umfasst ein Schmiermittelreservoir 78, welches Schmiermittel aufnehmen kann. Dieses Schmiermittelreservoir 78 ist insbesondere in einem zentralen Bereich der Lagerschale um die Achse 62 (zu welcher die Lagerschale 72 rotationssymmetrisch ist) durch eine entsprechende Ausnehmung 80 gebildet.
Die Lagerschale 72 hat einen oberen Randbereich 82, mit welchem sie den Stirnbereich 70 der umlaufenden Wand 58 überlappt.
Durch die Lagerschale 72 ist ein Lagerbereich 84 definiert, welcher in mechanischen Kontakt mit dem Haltekopf 34 kommen kann. Der Lagerbereich 84 begrenzt einen Haltekopf-Aufnahmeraum 86, in welchem der Haltekopf 34 zumindest teilweise sitzt.
An der Wand 58 ist ein Sicherungselement 88 fixiert. Dieses Sicherungselement 88 verhindert, dass der in dem Haltekopf-Aufnahmeraum 86 positionierte Haltekopf 34 aus diesem ausgetaucht werden kann. Das Sicherungselement 88 ist insbesondere eine Mutter 90, welche mit einem Innengewinde 92 auf die Wand 58 aufgeschraubt ist.
Es sind auch andere Möglichkeiten der Verbindung und Fixierung des Sicherungselements 88 mit der Wand 58 möglich. Beispielsweise ist eine Verbindung über Verrastung oder Verbördelung möglich.
Das Sicherungselement 88 weist eine Öffnung 94 auf, durch welche der Haltekopf 34 durchgeführt ist. Die Öffnung 94 ist an die Form des Haltekopfs 34 und insbesondere an seine Kugelform derart angepasst, dass ein Zwischenraum zwischen der Lagerschale 72 und dem Haltekopf 34 nach außen (zu der Schraubspindel 30 hin) abgedichtet ist, so dass der Schmiermittelaustritt gesperrt oder zumindest vermindert ist. Zusätzlich kann noch eine Abdichtung beispielsweise über eine oder mehrere Dichtlippen 96 vorgesehen sein.
Das Sicherungselement 88 mit seiner Öffnung 94 ragt über eine Äquatorialebene 98 des Haltekopfs 34 hinaus, so dass dessen Austauchbarkeit aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum 86 durch Formschluss (durch Anliegen an dem Sicherungselement 98 im Bereich der Öffnung 94) gesperrt ist.
Das Sicherungselement 88 hat ferner einen Anlagebereich 100, welcher insbesondere ringförmig ausgebildet ist. Dieser dient zur Anlage an den oberen Randbereich 82 der Lagerschale 72. Über das Sicherungselement 88, welches dann als Gegenelement für die Lagerschale 72 wirkt, lässt sich diese in den Aufnahmeraum 60 pressen und dadurch über Kraftschluss drehfest bezüglich des Anlageelements 46 halten.
Die Lagereinrichtung 52 ist so ausgebildet, dass der Haltekopf 34 und das Anlageelement 46 relativ zueinander drehbar und schwenkbar sind. Das Anlageelement 46 ist um eine Drehachse koaxial zur Achse 62 drehbar. Ferner ist das Anlageelement 46 um jede jeweilige Schwenkachse, welche senkrecht zur Achse 62 ist und durch den Mittelpunkt 40 geht, schwenkbar. Der maximale Schwenkwinkel liegt beispielsweise in der Größenordnung von ca. 35°.
Durch eine Schraubverbindung des Sicherungselements 88 mit der Wand 58 ist das Anlageelement 46 lösbar mit der Halteeinrichtung 54 verbunden. Es kann abgenommen werden und ausgetauscht werden.
Die Lagerschale 72 ist insbesondere durch spanlose Bearbeitung hergestellt. Um den Lagerbereich ohne zusätzliche Lagerschale 72 mit einer sphärischen Oberfläche herzustellen, ist ein relativ hoher Bearbeitungsaufwand notwendig. Es muss eine Kugeloberfläche durch spanabhebende Materialbearbeitung ausgearbeitet werden, wobei eine Nachbearbeitung notwendig ist. Entsprechende Drehteile, welche mit einem Formstahl bearbeitet wurden, weisen eine mittlere oder grobe Oberflächengüte auf. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist eine zusätzliche Lagerschale 72 vorgesehen, welche getrennt hergestellt ist. Diese lässt sich beispielsweise mittels Pressen mit hoher Oberflächengüte spanlos herstellen. Der Bearbeitungsaufwand ist dadurch deutlich verringert.
Die Lagerschale 72 wird insbesondere so hergestellt, dass sie eine im Wesentlichen gleichmäßige Wanddicke aufweist. Dadurch ist eine Herstellung durch Verpressung auf einfache Weise möglich.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Lagerschale 72 so hergestellt ist, dass ein Sinterlager gebildet ist. Die Lagerschale 72 ist ein pulvermetallurgisch hergestelltes Teil, welches insbesondere aus einsatzgehärtetem Sinterstahl hergestellt ist. Beispielsweise wird bei der Herstellung ein entsprechender Vorkörper durch Pressung hergestellt, welcher dann ausgebacken wird.
Es ist dabei möglich, dass das Material der Lagerschale 72 eine Porosität aufweist. Die Poren lassen sich mit Schmiermittel tränken, um eine Dauerschmierung der Lagereinrichtung 52 zu ermöglichen.
Durch die Verwendung einer Lagerschale 72, welche insbesondere ein pulvermetallurgisch hergestelltes Teil ist, lassen sich neben der einfacheren Fertigung bessere Reibwerte erzielen. Die Haftreibung und die Gleitreibung lässt sich verringern. Dadurch erhält man auch nach einer hohen Anzahl von Spannvorgängen eine im Wesentlichen unveränderte Spannkraft. Versuche haben beispielsweise ergeben, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung auch nach 50 Spannvorgängen die Spannkraft nicht wesentlich abnimmt. (Die Versuche wurden durchgeführt mit einer Schraubzwinge mit einer Spannhöhe von 150 mm und einem Anzugsmoment von 40 Mm. Es wurde eine 30/50-Schiene eingesetzt. Die Spannkraft betrug dabei 12000 N. Auch nach 50 Spannvorgängen konnte noch eine Spannkraft von 12000 N gemessen werden.)
Da die Lagerschale 72 sich spanlos herstellen lässt, erhält man eine höhere Oberflächengüte als für ein entsprechendes Drehteil.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es auch möglich, dass beispielsweise der Anlagebereich 48 des Anlageelements aus einem schweißbaren Baustahl hergestellt ist. Der Lagerbereich 84 lässt sich aufgrund der Lagerschale 72 durch ein entsprechendes für die Lagerung vorteilhafteres Material herstellen. (Schweißbarer Baustahl ist grundsätzlich weich, so dass eine hohe Reibung vorliegt und die Haltbarkeit verringert ist.)
Erfindungsgemäß wird eine Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung bereitgestellt, welche einfach herstellbar ist und welche auch bei einer hohen Anzahl von Spannvorgängen keinen merklichen Spannkraftverlust aufweist, d.h. keine merkliche Reibungserhöhung aufgrund Lagerverschleiß aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich ein Spannwerkzeug wie beispielsweise eine Schraubzwinge oder eine Hebelzwinge auf einfache Weise realisieren. Das Anlageelement 46 (welches insbesondere als Druckkappe ausgebildet ist) lässt sich auf einfache Weise austauschen.
Die Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung kann auch eine Mehrzahl von Anlageelementen an einer Halteeinrichtung oder an mehreren Halteeinrichtungen aufweisen.
Bei dem Ausführungsbeispiel 10 ist der Haltekopf 34 an der Halteeinrichtung 54 ausgebildet und der Haltekopf-Aufnahmeraum 86 ist an dem Anlageelement 46 ausgebildet. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass der Haltekopf-Aufnahmeraum an der Halteeinrichtung ausgebildet ist und der Haltekopf an dem Anlageelement 46 ausgebildet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Lagerbereich der Lagereinrichtung 52, welcher in Kontakt mit dem Haltekopf 34 kommt, durch ein pulvermetallurgisches Material und insbesondere Sinterstahl gebildet. Es ist ein Sinterlager zur Lagerung des Haltekopfs 34 bereitgestellt. Der Lagerbereich kann dabei direkt an dem Anlageelement 46 einstückig oder mehrstückig angeordnet sein. Es muss dabei keine separate Lagerschale vorgesehen sein. Beispielsweise können eine Mehrzahl von getrennten Lagerbereichselementen vorgesehen sein, welche an dem Anlageelement fixiert sind und gemeinsam den Lagerbereich bilden.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass das Anlageelement aus dem entsprechenden Material einstückig hergestellt ist.

Claims

Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung, umfassend ein Anlageelement (46) an ein Werkstück, eine Halteeinrichtung (54) und eine Lagereinrichtung (52), über die das Anlageelement (46) an der Halteeinrichtung (54) gelagert ist, wobei die Lagereinrichtung (52) einen Haltekopf (34) und einen Haltekopf-Aufnahmeraum (86) aufweist, und wobei der Haltekopf-Aufnahmeraum (86) einen Lagerbereich (84) für den Haltekopf (34) aufweist,
dadurch gekennzeichnet , dass die Lagereinrichtung (52) eine Lagerschale (72) umfasst, welche ein von dem Haltekopf (34) und dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) getrenntes Teil ist, und dass die Lagerschale (72) an dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) fixiert ist und den Lagerbereich (84) bildet.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf-Aufnahmeraum (86) an dem Anlageelement (46) gebildet ist und der Haltekopf (34) an der Halteeinrichtung (54) gebildet ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf-Aufnahmeraum an der Halteeinrichtung gebildet ist und der Haltekopf an dem Anlageelement gebildet ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (72) drehfest bezüglich des Haltekopf-Aufnahmeraums (86) positioniert ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (72) durch Kraftschluss und/oder Formschluss drehfest gehalten ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (72) einen oberen Randbereich (82) aufweist, welcher eine Wand (58) überlappt, welche einen Aufnahmeraum (60) für die Lagerschale (72) begrenzt.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf-Aufnahmeraum (86) durch den Lagerbereich (84) begrenzt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen durch eine umlaufende Wand begrenzten Aufnahmeraum (60) für die Lagerschale (72).
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Wand (58) einen Stirnbereich (70) aufweist, welcher von der Lagerschale (72) überlappbar ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Wand (58) mit einem Außengewinde (68) versehen ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (84) dem Haltekopf (34) zugewandt eine sphärische Oberfläche aufweist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf (34) als Kugelkopf (36) ausgebildet ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf (34) in dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) schwenkbar und/oder drehbar gelagert ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf (34) in dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) mit Spiel gelagert ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (84) ein Schmiermittelreservoir (78) aufweist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelreservoir (78) durch mindestens eine Ausnehmung (80) gebildet ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelreservoir (78) zentral an einer Symmetrieachse (62) des Haltekopf-Aufnahmeraums (86) angeordnet ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf (34) gegen Austauchen aus dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) durch ein Sicherungselement (88) gesichert ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) als Gegenelement für die Lagerschale (72) ausgebildet ist, welches auf die Lagerschale (72) drückt.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) einen Anlagebereich (100) für die Lagerschale (72) aufweist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) mit einer Wand (58), welche den Haltekopf-Aufnahmeraum (86) umgibt, verbunden ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) mit der Wand (58) verschraubt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) eine Mutter (90) ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) über eine Äquatorialebene (98) des Haltekopfs (34) hinausragt, wenn dieser als Kugelkopf (36) ausgebildet ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) als Abdichtung für einen Raum zwischen dem Haltekopf-Aufnahmeraum (86) und dem Haltekopf (34) nach außen ausgebildet ist und/oder eine Abdichtung (96) für diesen Raum aufweist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (88) eine Öffnung (94) aufweist, durch welche der Haltekopf (34) durchgeführt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (72) spanlos hergestellt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (72) durch Pressung hergestellt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (84) als Sinterlagerbereich hergestellt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (84) ein pulvermetallurgischer Bereich ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (84) aus Sinterstahl hergestellt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich (84) aus einem porösen Material hergestellt ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass Poren mit Schmiermittel getränkt sind.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (72) ein pulvermetallurgisches Teil ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (72) eine im Wesentlichen gleichmäßige Wanddicke aufweist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (46) einen Anlagebereich (48) aus schweißbarem Material aufweist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (52) so ausgebildet ist, dass das Anlageelement (46) abnehmbar ist.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Spannwerkzeug.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Zwinge.
Werkstück-Druckbeaufschlagungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (54) eine Spindel ist oder an einer Spindel angeordnet ist.