[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung, insbesondere auf einen Schraubstock,
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Solche Spannvorrichtungen sind seit Jahrzehnten hinlänglich bekannt und werden erfolgreich
zur Abstützung von zu bearbeitenden Werkstücken verwendet. Üblicherweise weisen die
Spannvorrichtungen eine oder zwei in einem Gehäuse gelagerte Spannbacken auf, zwischen
denen das zu bearbeitende Werkstück eingespannt werden kann. Einer der beiden Spannbacken
kann dabei auch ortsfest als Bestandteil eines Gehäuses des Schraubstockes vorgesehen
sein. Die Spannbacken sind mit einer Antriebsspindel trieblich gekoppelt, und die
Rotation der Antriebsspindel wird in eine lineare und synchrone Zustellbewegung der
Spannbacken umgewandelt.
[0003] Um die Spannweite der Spannbacken individuell an die Geometrie der einzuspannenden
Werkstücke anpassen zu können, sind die Spannbacken oftmals an einer Grundbacke, beispielsweise
mittels Schrauben, befestigt, so dass die Spannbacken an unterschiedlichen Positionen
auf der Oberseite der Grundbacke montierbar sind, so dass der vorgegebene Abstand
einstellbar ist.
[0004] Die Grundbacke ist jeweils in einer linearen Führungsnut verschiebbar eingesetzt,
die in zwei parallel zueinander verlaufende Seitenwänden in dem Gehäuse eingearbeitet
sind. Um die Grundbacken hin und her bewegen zu können, sind diese mit einer Antriebsspindel
verbunden. Die Antriebsspindel weist für jede Grundbacke ein Gewinde auf, das in eines
in die Grundbacken eingearbeiteten Innengewindes eingreift, so dass beim Verdrehen
der Antriebsspindel und aufgrund der Linearführung der Grundbacken in dem Gehäuse
eine axiale Verschiebung der Grundbacken relativ zu dem Gehäuse in dessen Längsrichtung.
Die Antriebsspindel ist beispielsweise mittels einer Kurbel von außen manuell betätigbar
und kann im oder entgegen des Uhrzeigersinns in Abhängigkeit von der gewünschten Positionierung
der Spannbacken verdreht werden.
[0005] Die Antriebsspindel ist dabei in dem Gehäuse drehbar gelagert und verläuft koaxial
zu der Längsachse des Gehäuses, also mit einem gleich groß bemessenen seitlichen Abstand
zu den in der Innenwand des Gehäuses eingearbeiteten Führungsnuten für die Grundbacken.
Allerdings kann die Antriebsspindel in dem Gehäuse aufgrund dessen Lagerung an diesem
nicht verschoben oder bewegt werden, sondern ebenfalls eine Rotationsbewegung vollziehen.
Die Steigungen der Gewindepaarungen sind identisch, weist jedoch eine gegenläufige
Richtung auf, so dass beim Verdrehen der Antriebsspindel eine synchrone Zustellbewegung
für die Grundbacken und Spannbacken entsteht.
[0006] Als nachteilig bei solchen bekannten Spannvorrichtungen hat sich herausgestellt,
dass die Gewindegänge zwischen der Antriebsspindel und der Grundbacken aufgrund von
Kühl- oder Schmierflüssigkeiten sowie aufgrund von bei der Bearbeitung des Werkstückes
anfallende Späne bzw. sonstige Partikel verunreinigt werden oder sogar eine Festsetzung
der Gewindepaarungen erfolgt, da die eingedrungenen Späne die Relativbewegung zwischen
den beiden Gewinden der Antriebsspindel und der Grundbacken blockieren. Dieses Problem
wurde zwar erkannt, jedoch haben die bislang bekannten Lösungen lediglich vorgesehen,
die Gewinde teilweise zu kapseln, so dass insbesondere bei einer extrem äußeren oder
inneren Stellung der Grundbacken bezogen auf das Gehäuse und dessen Mittelachse eine
oder mehrere der Gewindegänge frei zugänglich sind und daher in diese Verschmutzungen
oder Späne eindringen können.
[0007] Zudem sind die Positionen der Spannbacken bzw. der Grundbacken an die Geometrie der
einzuspannen Werkstücke rasch und ohne komplexe Umrüstmaßnahmen anzupassen. Da jedoch
die Werkstücke erhebliche unterschiedliche Baulängen aufweisen können, ist es bei
Umrüstungen zwischen äußerst klein zu äußerst bemessenen Werkstücken bzw. umgekehrt
erforderlich, die Grundbacken und/oder die Spannbacken auszutauschen. Solche Umrüstungszeiten
sind jedoch zeitaufwendig und da die Schaubstöcke eine hohe Wiederholungsgenauigkeit
im Hinblick gleich groß bemessener Werkstücke aufweisen sollen, sind durch diese Umrüstmaßnahmen
erneute Kalibrierungen oder Ausmessungen des Schaubstockes notwendig.
[0008] Für bestimmte Einspannzustände sind zudem unterschiedliche Funktionsweisen der Spannvorrichtungen
notwendig. Die bekannten Spannvorrichtungen, insbesondere Schraubstöcken, weisen entweder
zwei sich synchron aufeinander zu- oder wegbewende Grundbacken bzw. Spannbacken auf
oder eine der Spann- bzw. Grundbacken dient als Anschlag und die dazu gegenüberliegende
Spannbacke bewegt sich zur Einspannung eines Werkstückes auf diese zu. Folglich kann
in solchen Schraubstöcken lediglich ein Werkstück zuverlässig zwischen zwei Spannbacken
gehalten sein. Sobald mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeitet oder arretiert werden
sollen, müssen diese zwingend eine identische Länge aufweisen. Unterschiedlich groß
bemessene Werkstücke können in einem der bekannten Schraubstöcke nicht gleichzeitig
eingespannt sein.
[0009] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten
Gattung derart weiterzubilden, dass zum einen die an der Antriebsspindel eingearbeiteten
Gewinde, durch die die Drehmomente von der Kurbel zur linearen Verschiebung der Grundbacken
übertragen sind, unabhängig von der Stellung der Grundbacken bzw. der Antriebsspindel
permanent wasser- und luftdicht gekapselt sind, und dass zum anderen der Verstellweg
der Grundbacken oder Spannbacken möglichst groß bemessen ist, um Werkstücke einzuspannen,
deren Bauformen völlig unterschiedlich bemessen sein können, ohne dass zeitaufwendige
und komplizierte Umrüstmaßnahmen anfallen.
[0010] Darüber hinaus soll durch die erfindungsgemäße Spannvorrichtung für die Benutzer
die Möglichkeit zur Verfügung gestellt sein, dass zum einen zwei unterschiedlich groß
bemessene Werkstücke gleichzeitig durch die Spannvorrichtung lageorientiert und selbstzentrierend
gehalten sind und dass zum anderen eine der Grund- oder Spannbacken als Anschlag für
das einzuspannende Werkstück dient und ausschließlich die gegenüberliegende Grund-
oder Spannbacke relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist.
[0011] Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils
von Patentanspruch 1 gelöst.
[0012] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0013] Dadurch, dass an der Antriebsspindel bereichsweise ein rechts- und ein linksgängiges
Gewinde angearbeitet ist, dass das jeweilige Gewinde der Antriebsspindel durch eine
Abdeckhülse verschlossen oder gekapselt ist, dass die Abdeckhülse ein rechts- und
ein linksgängiges Innengewinde aufweist, das mit dem jeweiligen Gewinde der Antriebsspindel
trieblich gekoppelt ist, dass an der Abdeckhülse ein rechts- und ein linksgängiges
Außengewinde vorgesehen ist, das mit dem jeweiligen Innengewinde der Grundbacke in
Eingriff steht, ist erreicht, dass die Gewinde zwischen der Antriebsspindel und der
Grundbacke unabhängig von der Stellung der Grundbacke in dem Gehäuse permanent gekapselt,
also wasser- und luftdicht verschlossen sind.
[0014] Zudem können die Grundbacken in unterschiedliche Positionen bezogen auf deren Abstand
zu der Mittelachse des Gehäuses verfahren bzw. angeordnet sein, so dass zum einen
unterschiedlich groß bemessene Werkstücke gleichzeitig zwischen jeweils einem der
Spannbacken und dem Anschlag und andererseits einer der Spannbacken als Anschlag für
das zu bearbeitende Werkstück dient. Die entsprechend erforderlichen Umrüstmaßnahmen
sind rasch und unkompliziert durchführbar, da lediglich wenige Bauteile auszuwechseln
sind bzw. eine der Grundbacken an dem Gehäuse zu fixieren ist.
[0015] Durch den an dem Gehäuse zu befestigenden Fixierungsbocks, erfolgt eine Festsetzung
des an der Antriebsspindel befestigten Halteringes, so dass die Antriebsspindel bezogen
auf die Längsachse des Gehäuses arretiert ist, ohne dass die Rotation der Antriebsspindel
hierdurch behindert bzw. eingeschränkt ist. Gleichzeitig ist der Haltering vorteilhafter
Weise exakt mittig zwischen den beiden rechts- und linksgängigen Gewinden der Antriebsspindel
montiert, so dass durch die synchrone Zustellbewegungen der Grundbacken bzw. Spannbacken
eine Selbstzentrierung des einzuspannen Werkstückes erfolgt, denn dieses wird durch
die jeweilige Spannbacke, die zuerst auf das Werkstück auftrifft, so lange zur gegenüberliegenden
Spannbacke geschoben, bis diese auf das einzuspannende Werkstück auftrifft. Folglich
können unterschiedlich groß bemessene Werkstücke, ohne dass Kalibrierungen oder sonstige
Kontrollabmessungen durchzuführen sind, an der Spannvorrichtungen selbstzentrierend
eingespannt werden. Somit stellt die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ein sogenanntes
Nullpunkspannsystem dar.
[0016] Sobald der Fixierungsbock ausgebaut ist, ist die Antriebsspindel relativ zu der Längsachse
des Gehäuses bewegbar, denn diese ist ausschließlich über die Abdeckhülsen und die
jeweiligen Grundbacke an dem Gehäuse gelagert. Demnach kann fluchtend zu der Mittelachse
des Gehäuses ein Anschlag vorgesehen sein, durch den zwei Spannabschnitte zu der jeweils
dazu gegenüberliegend angeordneten Spannbacke gebildet sind. Folglich kann jede der
beiden Spannbacken ein Werkstück an den Anschlag andrücken. Da die Länge des einzuspannenden
Werkstückes die Position der jeweiligen Spannbacke bezogen auf das Gehäuse vorgibt
und die Antriebsspindel relativ zu dem Gehäuse verschiebbar ist, kann zwischen der
jeweiligen Spannbacke und dem Anschlag ein Werkstück eingespannt sein, dessen Länge
zu dem benachbarten eingespannten Werkstück unterschiedlich lang ist. Die Position
der Spannbacke, die als erste auf das länger bemessene Werkstück auftrifft, wird durch
das Werkstück festgesetzt und die Antriebsspindel dreht sich und die Abdeckhülse weiter,
so dass die dazu benachbarten Spannbacke in Richtung des Anschlages weiter bewegt
werden kann.
[0017] Es ist für eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung vorgesehen,
eine der Grundbacken an dem Gehäuse mittels Befestigungsschrauben zu arretieren, und
zwar vorzugsweise die Grundbacke, die von der Kurbel am weitesten entfernt angeordnet
ist. Folglich dient die arretierte Grundbacke als Anschlag für die weiterhin relativ
zu dem Gehäuse verschiebbar in diesem gelagerte Spannbacke, so dass zwischen den beiden
Paaren von Spannbacken ein Werkstück eingespannt werden kann. Die Länge des Werkstückes
gibt dabei die Position der fahrbaren Spannbacke vor. Vorteilhafterweise kann die
verfahrbare Spannbacke bis zu der festgesetzten Spannbacke zugestellt sein, da die
Antriebsspindel aus dem Gehäuse herausgedreht werden kann, so dass der Abstand zwischen
der festgesetzten und der frei beweglichen Spannbacke vollständig durch Verdrehen
der Antriebsspindel überwunden werden kann.
[0018] In der Zeichnung sind drei Anwendungen eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
eines Schraubstockes, der als Spannvorrichtung dient, dargestellt, die nachfolgend
näher erläutert sind. Im Einzelnen zeigt:
- Figur 1
- eine erste Anwendung einer Spannvorrichtung in Form eines Schraubstockes, mit einem
Gehäuse, in das zwei parallel zueinander verlaufende Führungsbahnen eingearbeitet
sind, mit zwei Grundbacken, die beweglich in den Führungsnuten gehalten sind und jeweils
einer an der Grundbacke befestigten Spannbacke, mit einer im Inneren des Gehäuses
gelagerten Antriebsspindel sowie zwei die Antriebsspindel teilweise kapselnde Abdeckhülsen,
und mit einem in der Mittelachse des Gehäuses angeordneter Fixierungsbocks zur Festsetzung
der Antriebsspindel relativ zur Längsachse des Gehäuses, in perspektivischer Ansicht,
- Figur 2
- die Spannvorrichtung gemäß Figur 1, mit ihren einzelnen Teilen in Explosionsdarstellung,
- Figur 3a
- die Spannvorrichtung gemäß Figur 1, entlang der Schnittlinie IIIa-IIIa,
- Figur 3b
- die Spannvorrichtung gemäß Figur 1, entlang der Schnittlinie IIIb-IIIb,
- Figur 4
- die Antriebsspindel gemäß Figur 1, mit zwei gegenläufig zueinander verlaufenden Gewinden
und ein der Mittelachse des Gehäuses der Spannvorrichtung zugeordnete Anschlag, in
Seitenansicht,
- Figur 5
- die Spannvorrichtung gemäß Figur 3a, in einem vergrößerten Ausschnitt,
- Figur 6a
- die Spannvorrichtung gemäß Figur 1, in der Ausgangsposition,
- Figur 6b
- die Spannvorrichtung gemäß Figur 1, in einer Zwischenposition, wobei die Abdeckhülse
an dem Anschlag anliegt,
- Figur 6c
- die Spannvorrichtung gemäß Figur 1, in einer maximalen Endposition und
- Figur 6d
- die Spannvorrichtungen gemäß Figur 1, während die Spannbacken in ihre Ausgangsposition
zurückgefahren sind,
- Figur 7
- eine zweite Anwendung einer Spannvorrichtung gemäß Figur 1, mit einem an dem Gehäuse
befestigten Anschlag,
- Figur 8
- ein Schnitt durch den Anschlag gemäß Figur 7 entlang der Schnittlinie IIX-IIX,
- Figur 9a
- die Anwendung der Spannvorrichtung gemäß Figur 7, in der Ausgangsposition,
- Figur 9b
- die Anwendung der Spannvorrichtung gemäß Figur 7, in der Spannstellung und
- Figur 10
- eine dritte Anwendung der Spannvorrichtung gemäß Figur 1, mit einer an dem Gehäuse
festgesetzten Grundbacken, in perspektivischer Ansicht.
[0019] In Figur 1 ist eine Spannvorrichtung 1 in Form eines Schraubstockes abgebildet. Durch
die Spannvorrichtung 1 soll ein Werkstück 20 lageorientiert und selbstzentriert im
Raum gehalten sein. Dies bedeutet, dass die Symmetrieachsen des Werkstückes 20 koaxial
zu der von einem Gehäuse 2 der Spannvorrichtung 1 gebildeten Mittelachse 3 ausgerichtet
ist, und zwar soll diese Spannposition für alle Werkstücke 20 geschaffen sein, unabhängig
von dessen Längenabmessungen. Das durch die Spannvorrichtung 1 fixierte Werkstück
20 soll während des Spannzustandes durch eine nicht dargestellte Werkzeugmaschine
bearbeitet werden können. Der Schraubstock 1 ist demnach an einem Werkzeugtisch lageorientiert
fixiert und um Wiederholungsgenauigkeiten beim Auswechseln der Werkstücke 20 zu erreichen,
ist es erforderlich, dass die Position des Schraubstockes 1 zu der Werkzeugmaschine
beibehalten ist und dass die an dem Schraubstock 1 abgestützten Werkstücke 20 eine
identische räumliche Position während des Spannzustandes einnehmen, wenn diese eine
identische Länge aufweisen.
[0020] Die Spannvorrichtung 1 besteht dabei aus dem Gehäuse 2, dessen Querschnitt U-förmig
ausgestaltet ist. Somit weist das Gehäuse 2 zwei parallel zueinander verlaufende Schenkel
5 und 6 sowie einen zwischen diesen angeordneten Boden oder Steg 7 auf. In die beiden
parallel zueinander verlaufenden Schenkel 5 und 6 ist jeweils eine Führungsnut 8 eingearbeitet,
die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Der Querschnitt der Führungsnuten
8 kann U-, schwalbenschwanz- oder T-förmig ausgestaltet sein.
[0021] In die Führungsnuten 8 ist eine Grundbacke 11 eingesetzt, die relativ zu dem Gehäuse
2 in diesem bewegbar ist und in den Führungsnuten 8 gelagert ist. Auf der Oberseite
der Grundbacke 11 sind mehrere Reihen von Gewindebohrungen vorgesehen, in denen Befestigungsschrauben
19 eindrehbar sind, um durch diese jeweils eine Spannbacke 13 auf der Oberseite der
Grundbacke 11 zu befestigen. Somit können die Spannbacken 13 an unterschiedliche Positionen
an der Grundbacke 11 eingebracht sein, wodurch sich zunächst die Spannweite oder der
Verstellweg Δs der Spannbacken 13 auf die Geometrie des Werkstückes 20 einstellen
lässt.
[0022] Um die Grundbacken 11 und die daran befestigten Spannbacken 13 linear zuzustellen
oder auseinanderzuschieben, ist eine Antriebsspindel 9 vorgesehen, die parallel zu
den beiden Schenkeln 5 und 6 und dem Steg 7 des Gehäuses 2 verläuft. Eines der freien
Enden der Antriebsspindel 9 ragt aus dem Gehäuse 2, so dass an diesem von außen frei
zugänglichen Ende der Antriebsspindel 9 eine Kurbel 18 angesetzt werden kann, um die
Antriebsspindel 9 zu drehen.
[0023] Insbesondere aus Figur 2 ist ersichtlich, dass an der Antriebsspindel 9 zwei Gewinde
10 eingearbeitet sind, deren Gewindesteigungen gegenläufig zueinander ausgerichtet
sind. Eines der Gewinde 10 ist demnach rechts- und das gegenüberliegende Gewinde 10
linksgängig. In der Mitte zwischen diesen beiden Gewinden 12 ist ein Haltering 24
auf der Außenseite der Antriebswelle 9 befestigt, der im montierten Zustand der Antriebsspindel
9 exakt fluchtend zu der Mittelachse 3 des Gehäuses 2 ausgerichtet ist.
[0024] Der Haltering 24 weist eine Symmetrieachse 28 auf, die im montierten Zustand des
Halteringes 24 auf der Antriebsspindel 9 fluchtend zu der Mittelachse 3 ausgerichtet
ist. Durch die Position des Halteringes 24 ist die Selbstzentrierung der Spannvorrichtung
1 erreicht, denn der Haltering 24 ist exakt mittig zwischen den beiden rechts- und
linksgängigen Gewinden 10 der Antriebsspindelspindel 9 positioniert.
[0025] Darüber hinaus sind zwei Abdeckhülsen 21 vorgesehen, die teilweise auf die Antriebsspindel
9 aufgeschoben sind und durch die die Gewinde 10 der Antriebsspindel 9 vollständig
nach außen verschlossen bzw. wasser- /luftdicht verschlossen sind. Um den Haltering
24 positionsgenau an der Antriebsspindel 9 zu befestigen, ist es erforderlich, die
Abdeckhülsen 21 auf die Gewinde 10 der Antriebsspindel 9 aufzuschrauben und wenn die
Abdeckhülsen 21 manuell aufeinander zubewegt sind, und zwar solange bis das jeweilige
Ende der Gewinde 10 erreicht ist, halten die beiden gegenüberliegenden Abdeckhülsen
21 den bereits auf die Antriebsspindel 9 aufgeschobenen Haltering 24 exakt mittig
zwischen diesen. Somit ist der Abstand des Halteringes 24 von den beiden Abdeckhülsen
21 gleich groß und der Haltering 24 kann mithilfe von Befestigungsschrauben 19 an
der Antriebsspindel 9 arretiert sein. Zudem ist in den Haltering 24 eine Nut 34 eingearbeitet.
Die Symmetrieachse 28 des Halteringes 24 verläuft dabei fluchtend zu der Mitte der
Nut 34.
[0026] Den Figuren 2, 3a, 4 und 5, ist zu entnehmen, dass jede der Abdeckhülsen 21 ein rechts-
und linksgängiges Innengewinde 22 aufweist, das ganz oder teilweise in Eingriff mit
dem jeweiligen an der Antriebsspindel 9 eingearbeiteten rechts- oder linksgängigen
Gewinde 10 steht. Es ist technisch zwingend erforderlich, dass das rechtsgängige Gewinde
10 der Antriebsspindel 9 einem rechtsgängigen Innengewinde 22 der Abdeckhülse 21 und
das linksgängige Gewinde 10 der Antriebsspindel 9 einem linksgängigen Innengewinde
22 der Abdeckhülse 21 zugeordnet ist.
[0027] Darüber hinaus weist jede der Abdeckhülsen 21 ein rechts- und linksgängiges Außengewinde
23 auf, das in Eingriff mit einem an den Grundbacken 11 angearbeiteten Gewinde 12
steht. Ebenso verhält es sich mit der Zuordnung zwischen dem jeweiligen Außengewinde
23 der Abdeckhülse 21 und dem Gewinde 12 in der jeweiligen Grundbacke 11 im Hinblick
auf die jeweilige Rotationsrichtung der derart gebildeten Gewindepaare 23 und 12.
[0028] Somit ist sowohl zwischen der Antriebsspindel 9 und jeder der Abdeckhülsen 21 sowie
zwischen den Abdeckhülsen 21 und den Grundbacken 11 eine triebliche Wirkverbindung
und eine mechanische Kopplung sowie Lagerung geschaffen, durch die die Antriebsspindel
9 an dem Gehäuse 2 drehbar abgestützt ist. Die von der Kurbel 18 erzeugte Rotation
der Antriebsspindel 9 ist folglich von dieser über die Gewindepaare 10 und 22 an die
Abdeckhülse 21 übertragen. Ob die Abdeckhülse 21 relativ zu der Antriebsspindel 9
oder relativ zu der Grundbacke 11 bewegt ist, hängt -wie nachfolgend näher erläutert
- von der mechanischen Kopplung zwischen der Abdeckhülse 21 und der Antriebsspindel
9 einerseits bzw. der Abdeckhülse 21 und der Grundbacke 11 andererseits ab.
[0029] Aus den Figuren 3a und 3b ist zudem ersichtlich, dass an dem Gehäuse 2 mithilfe der
Befestigungsschrauben 19 ein Fixierungsbock 14 eingebaut werden kann. Der Fixierungsbock
14 ist in seinem Querschnitt U-förmig ausgestaltet. Somit besteht dieser aus zwei
parallel zueinander verlaufenden Schenkeln 31 und 32 und einem zwischen diesen angeordneten
Steg 33. Der Steg 33 ist dabei der offenen Seite des Gehäuses 2 zugewandt und die
Schenkel 31, 32 ragen in das Innere des Gehäuses 2, verlaufen also im Bereich der
beiden parallel zueinander angeordneten Führungsbahnen 8.
[0030] Im montierten Zustand des Fixierungsbockes 14 an dem Gehäuse 2 umgreifen die beiden
Schenkel 31, 32 und der Steg 33 den Haltering 24, und zwar greifen die Schenkel 31,
32 und der Steg 33 in die Nut 34 des Halteringes 24 ein. Demnach wird die Position
der Antriebsspindel 9 über den Haltering 24 relativ zu dem Gehäuse 2 festgesetzt.
Die Antriebsspindel 9 kann somit ausschließlich in dem Gehäuse 2 rotieren, verändert
jedoch ihre Relativposition zu dem Gehäuse 2 aufgrund der Arretierung des Fixierungsbockes
14 mit dem Haltering 24 nicht.
[0031] Wenn demnach der Haltering 24 einen exakt gleichgroßen Abstand zu dem jeweiligen
Beginn der rechts- und linksgängigen Gewinden 10 der Antriebsspindel 9 einnimmt und
die Position der Antriebsspindel 9 mithilfe der formschlüssigen Wirkverbindung zwischen
dem an der Antriebsspindel 9 befestigten Halterings 24 und dem Fixierungsbock 14 festgesetzt
ist, entsteht zum einen eine Ausrichtung des Werkstückes 20 durch die synchrone Linearbewegung
der sich aufeinander zu bewegenden Spannbacken 13 und zum anderen kann die Antriebsspindel
9 nicht relativ in Längsrichtung 4 des Gehäuses 2i zu diesem bewegt werden. Ferner
verläuft die Symmetrieachse 28 des Halteringes exakt fluchtend zu der Mittelachse
3, wodurch erreicht ist, dass jedes eingespannte Werkstück 20 mittig zu der Mittelachse
3 ausgestattet ist. Der Steg 33 ragt dabei mittig über die von dem Gehäuse 2 gebildete
Oberfläche hinaus, so dass das Werkstück 20 auf diese Oberfläche aufliegen kann.
[0032] In den Figuren 4 und 5 ist die Ausgestaltung sowie die Zuordnung der vorhandenen
und zur Kraftübertragung erforderlichen Kopplung der Gewindepaarungen zwischen der
Antriebsspindel 9 und der Abdeckhülse 21 einerseits sowie der Abdeckhülse 21 und der
Grundbacke 11 andererseits zu entnehmen. Die Rotation der Antriebsspindel 9 wird dabei
aufgrund der entgegengesetzten Steigungsrichtungen der an dieser eingearbeiteten Gewinde
10 in eine synchrone Zustellbewegung der Abdeckhülsen 21 aufeinander zu oder vice
versa umgewandelt. Dabei ist jeder der Gewindepaarungen 10 und 22 bzw. 23 und 12 gemeinsam,
dass deren Rotationsrichtung rechts- bzw. linkgängig, also identisch ist.
[0033] In den Figuren 6a, 6b, 6c sowie 6d ist nunmehr der Bewegungsablauf der Abdeckhülse
21 sowie der mit dieser mechanisch gekoppelten Grundbacken 11 und der daran befestigten
Spannbacken 13 gezeigt. Die in Figur 6a abgebildete Ausgangsposition zeichnet sich
dadurch aus, dass die Abdeckhülse 21 teleskopartig über das freie Ende der Antriebsspindel
9 übersteht und das Gewinde 10 der Antriebsspindel 9 vollständig durch die Abdeckhülse
21 verschlossen ist. Der Abstand zwischen der Abdeckhülse 21 und dem Haltering 24
ist am größten und mit Δs gekennzeichnet. Auch die Grundbacke 11 weist den größtmöglichen
Abstand zu dem Haltering 24 auf, der der Spannmitte oder der Mittelachse 3 zugeordnet
ist.
[0034] Wird nunmehr die Antriebsspindel 9 mittels der Kurbel 18 in Rotation versetzt, so
bewegen sich zunächst die beiden Abdeckhülsen 21 über die jeweilige Gewindepaarung
10 und 22 in Richtung des Halteringes 24, da die Rotation der Abdeckhülse 21 durch
die Grundbacke 11 festgesetzt ist und folglich das von der Antriebsspindel 9 zur Verfügung
gestellte Drehmoment in eine Linearbewegung der Abdeckhülse 21 und der Grundbacke
11 umgewandelt ist.
[0035] Die synchronen Zustellbewegungen der Abdeckhülsen 21 sowie der Grundbacken 11 aufeinander
zu bzw. in Richtung der Mittelachse 3 ist dadurch erreicht, dass die Steigungen der
gegenüberliegenden Gewinde 10, 12, 22 und 23 identisch sind; somit ist die Rotationsgeschwindigkeit
der Antriebsspindel 9 in eine betragsmäßig gleich große lineare Zustellgeschwindigkeit
umgewandelt.
[0036] Sobald die Abdeckhülse 21 gemäß Figur 6b an dem Haltering 24 der Antriebsspindel
9 anliegt, kann diese nicht mehr linear bewegt werden. Nunmehr ist die Abdeckhülse
21 an dem Haltering 24 festgesetzt und kann sich nicht mehr relativ zu der Antriebsspindel
9 bewegen, so dass die Rotation der Antriebsspindel 9 über die Gewindepaarungen 10
und 22 auf die Antriebshülse 21 derart übertragbar ist, dass nunmehr die Abdeckhülse
21 mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit bewegt ist, wie die Antriebsspindel 9.
Da die Grundbacke 11 in den Führungsbahnen 8 drehfest gehalten ist und folglich keine
Rotationsbewegung erfolgen kann, wird die Rotation der Abdeckhülse 21 über die Gewindepaarungen
23 und 12 an die Grundbacke 11 übertragen, wodurch diese linear in Richtung des Halteringes
24 bewegt ist.
[0037] An dem freien Ende der Abdeckhülse 21, die dem Haltering 24 zugewandt ist, ist ein
ringförmiger Anschlag 25 angespornt, der radial nach außen absteht. Aus Figur 6c ist
ersichtlich, dass der Verstellweg der Grundbacke 13 durch diesen Anschlag 25 begrenzt
ist, denn die Grundbacke 13 liegt an dem Anschlag 25 an, so dass die an der Spannbacke
13 vorgesehene Standfläche fluchtend zu der Mittellängsachse 3 ausgerichtet ist. Die
zwei gegenüberliegenden Spannbacken 13 berühren sich demnach in dieser Stellung.
[0038] Um die Spannbacken 13 gemäß Figur 6d voneinander zu entfernen, ist zunächst die Grundbacke
11 durch eine entgegengesetzte Rotation der Antriebsspindel 9 und somit der Abdeckhülse
21 zu bewegen. Wenn die Antriebsspindel 9 in entgegengesetzter Richtung durch die
Kurbel 18 gedreht ist, wird zunächst die jeweilige Abdeckhülse 21 von dem Haltering
24 wegbewegt. Sobald die Abdeckhülse 21 am Ende ihres Innengewindes 22 angelangt ist,
dreht die Abdeckhülse 21 mit der identischen Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsspindel
9, wodurch in dem Gewinde 12 der jeweiligen Grundbacke 11 eine Drehbewegung entsteht.
Demnach bewegen sich die Grundbacke 11 in ihre Ausgangsposition zurück und die beiden
gegenüberliegenden Spannbacken 13 sind am weitesten voneinander entfernt. Die Rückstellung
der Grundbacke 11 und der Abdeckhülsen 21 erfolgt demnach umgekehrt zu deren Zustellbewegungen.
[0039] Aus den Figuren 7, 8 sowie 9a und 9b soll eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung 1 zu entnehmen sein. Dabei ist zunächst der Fixierungsbock 14 durch
einen an dem Gehäuse 2 befestigten Anschlag 15 ersetzt. Der Anschlag 15 weist im Querschnitt
eine U-förmige Kontur auf. Die beiden parallel zueinander verlaufenden Schenkel des
Anschlags 15 sind mit den Bezugsziffern 36 und 37 und der dazwischen angeordnete Steg
mit der Bezugsziffer 38 gekennzeichnet. Im Gegensatz zu den Schenkeln 31, 32 und des
Steges 33 des Fixierungsbockes 14 nehmen die Schenkel 36, 37 und 38 des Anschlages
15 einen Abstand von dem Haltering 14 ein. Somit wird die Linearbewegung des Halteringes
14 und damit der Antriebsspindel 9 durch den Anschlag 15 nicht blockiert, sondern
ist vielmehr freigegeben. Dies bedeutet, dass der zwischen den Schenkeln 36, 37 und
dem Steg 38 des Anschlages 15 vorhandene Luftspalt 39 die Linearbewegung der Antriebsspindel
9 freigibt bzw. diese nicht festsetzt. Die Position der Antriebsspindel 9 ist demnach
relativ zu der Längsachse 4 des Gehäuses 2 verschiebbar. Zudem ragt der Anschlag 15,
insbesondere dessen Steg 38, in den Spannbereich der Spannbacken 13, wodurch diese
in zwei Spannabschnitte unterteilt ist.
[0040] Wie insbesondere den Figuren 9a und 9b zu entnehmen ist, kann zwischen dem Anschlag
15 und der dazu jeweils benachbarten Spannbacke 13 ein unterschiedlich lang bemessenes
Werkstück 20 eingespannt werden, da die unterschiedlichen Längen der Werkstücke 20
durch die Relativposition der Antriebsspindel ausgleichbar sind.
[0041] Sobald nämlich die Spannbacke 13, die dem längeren Werkstück 20 zugewandt ist, auf
dieses auftrifft, wird deren Grundbacke 11 festgesetzt und die Antriebsspindel 9 kann
aufgrund der teleskopartigen Auskragung der Abdeckhülse 21 in dieser weiter relativ
bewegt werden. Folglich sind die Mittelachse 3 und die Symmetrieachse 34 des Halteringes
24 voneinander beanstandet. Die dem kleineren Werkstück 20 zugewandte Spannbacke 13
kann solange in Richtung des einzuspannenden kleineren Werkstückes 20 zugestellt sein,
bzw. dieses zwischen dem Anschlag 15 und der Spannbacke 13 lageorientiert festgesetzt.
Diese Position der beiden unterschiedlich groß bemessenen Werkstücke 20 an der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung 1 ist in Figur 9b abgebildet.
[0042] Eine weitere vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 ist
in Figur 10 gezeigt. Dort ist die der Kurbel 18 abgewandte Grundbacke 11 mittels der
Befestigungsschrauben 19 an den Gehäuse 2 festgesetzt. Folglich kann sich diese Grundbacke
11 nicht relativ in Richtung der Längsachse 4 des Gehäuses 2 bewegen und die an dieser
befestigten Spannbacken 13 dient ausschließlich als Anschlag. Die dazu gegenüberliegende
Grundbacke 11 kann bis zu der festgesetzten Grundbacke 11 bzw. Spannbacke 13 zu gestalten
sein, da die Relativposition der Antriebsspindel bezogen auf das Gehäuse 2 verschiebbar
ist. Das der Kurbel 18 gegenüberliegende freie Ende der Antriebsspindel 9 kann nämlich
aus dem Gehäuse 2 heraustreten bzw. an diesem herausgedreht sein.
[0043] Durch die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 1 können somit drei völlig unterschiedliche
Einspannsituationen vorgesehen sein, ohne dass die jeweiligen Benutzer der Spannvorrichtung
1 zeitaufwendige und komplizierte Umrüstungskosten vorzunehmen haben. Gleichzeitig
sind die Gewindepaarungen 10 und 22 einerseits sowie 23 und 12 andererseits permanent
verschlossen, so dass Verunreinigungen in Form von Spänen, Hydraulikflüssigkeiten
oder dergleichen in diese Gewindegänge nicht eindringen können.
[0044] Der erfindungsgemäße Schraubstock 1 kann folglich ohne zeitaufwendige und komplizierte
Umrüstmaßnahmen für unterschiedliche Einspannsituationen verwendet werden. Die Antriebsspindel
9 kann nämlich einerseits durch den Fixierungsbock 14 festgesetzt und andererseits
freilaufend über die Mittelachse 3 entlang der Längsachse 4 des Gehäuses 2 verschoben
sein. Zudem sind die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses offen ausgestaltet.
Dies bedeutet, dass sowohl die Führungsbahnen 8 als auch die Antriebsspindel 9 sowie
die Abdeckhülsen 21 aus der von den Stirnseiten des Gehäuses 2 gebildeten Ebenen hinaustreten
können. Demnach ist die Bewegungsfreiheit der Antriebsspindel 9, der Grundbacken 11
sowie der Abdeckhülsen 21 durch das Gehäuse 2 vollständig freigegeben.
[0045] Zwischen der Antriebsspindel 9 und der Grundbacke 11 bzw. dem Gehäuse 2 sind mehrere
Distanzringe 16 eingebaut, durch die zum einen die Antriebsspindel 9 in Richtung der
Längsachse 4 gepuffert und zum anderen in dieser Richtung festgesetzt sein kann, sobald
einer der Distanzringe 16 sowohl an der Antriebsspindel 9 als auch an der Grundbacke
11 oder dem Gehäuse 2 zur lösbaren Anlage oder Eingriff gelangt.
1. Spannvorrichtung (1), insbesondere Schraubstock,
- mit einem im Querschnitt U-förmig ausgestalteten Gehäuse (2), in dem eine oder zwei
linear verlaufende Führungsbahn (8) eingearbeitet ist,
- mit mindestens einer in der Führungsbahn (8) gelagerten Grundbacke (11), in der
ein Innengewinde (12) vorgesehen ist,
- und mit einer in dem jeweiligen Gehäuse (2) drehbar gelagerten Antriebsspindel (9),
die parallel zu der Führungsbahn (8) angeordnet und mit der jeweiligen Grundbacke
(11) trieblich gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Antriebsspindel (9) bereichsweise ein rechts- und ein linksgänges Gewinde
(10) angearbeitet ist, dass das jeweilige Gewinde (10) der Antriebsspindel (9) durch
eine Abdeckhülse (21) verschlossen oder gekapselt ist, dass die Abdeckhülse (21) ein
rechts- und ein linksgängiges Innengewinde (22) aufweist, das mit dem jeweiligen Gewinde
(10) der Antriebsspindel (9) trieblich gekoppelt sind, dass an der Abdeckhülse (21)
ein rechts- und ein linksgängiges Außengewinde (23) angearbeitet ist, das mit dem
jeweiligen Innengewinde (12) der Grundbacke (11) in Eingriff steht,
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Antriebsspindel (9) ein Haltering (24) befestigt ist, dass an dem Gehäuse
(2) ein Fixierungsbock (14) lösbar arretiert ist, dessen Querschnitt U-förmig in Form
von zwei parallel zueiander verlaufenden Schenkeln (31, 32) und einem senkrecht zu
diesen ausgerichteten Steg (33) ausgestaltet ist, dass in den Haltering (14) eine
umlaufende Nut (34) eingearbeitet ist und dass die Schenkel (31, 32) und der Steg
(33) im montierten Zustand des Fixierungsbocks (14) in die Nut (34) eingreifen und
diese in Längsrichtung (4) fixieren.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steg (33) im montierten Zustand des Fixierungsbocks (14) fluchtend zu der Oberfläche
des Gehäuses (2) verläuft.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Haltering (24) eine umlaufende Symmetrieachse (28) aufweist, die in der Mitte
der Nut (34) verläuft, und dass der Abstand der Symmetrieachse (28) von dem Beginn
der rechts- und linksgängigen Gewinde (10) der Antriebsspindel (9) im montierten Zustand
des Halteringes (24) jeweils identisch ist.
5. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellweg (Δs) der Abdeckhülse (21) relativ zu der Antriebsspindel (9) in Richtung
der Mittelachse (3) des Gehäuses (2) begrenzt ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Gehäuse (2) ein im Querschnitt U-förmig ausgestalteter Anschlag (15) befestigt
ist, der zwischen zwei Grundbacken (11) vorgesehen ist, und dass die Antriebsspindel
(9) den Anschlag (15) durchgreift.
7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlag (15) aus zwei zueinander parallel verlaufenden Schenkeln (36, 37) und
einem dazwischen angeordneten Steg (38) gebildet sind und dass die Innenwände der
Schenkel (36, 37) und des Steges (38) von dem Außenumfang des Halterings (24) beabstandet
sind, derart, dass zwischen diesen ein Luftspalt (39) vorhanden ist.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Steg (38) des Anschlages (15) aus dem Gehäuse (2) übersteht und den Spannbereich
der Spannbacken (13) in zwei getrennte Spannabschnitte unterteilt.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass einer der Grundbacken (11) mittels Befestigungsschrauben (19 an dem Gehäuse (2) arretiert
ist.
10. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innen- und das Außengewinde (22, 23) der Abdeckhülse (21) räumlich versetzt zueinander
angeordnet sind.
11. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge der Abdeckhülse (21) grö0er bemessen ist als die Länge des Gewindes (10)
der Antriebsspindel (9).
12. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannbacke (13) an mehreren unterschiedlichen Positionen an der Grundbacke (11)
befestigbar ist.
13. Spannvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei Abdeckhülsen (21) fluchtend zueinander bzw. koaxial zu der Längsachse (4) des
Gehäuses (2) ausgerichtet oder angeordnet sind.
14. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungsbahnen (8) und/oder die Grundbacken (11) an den jeweiligen Außenstirnseiten
offen sind, derart, dass die Grundbacke (11) und/oder die Antriebsspindel (9) und
die Abdeckhülse (21) an dem Gehäuse (2) auskragen bzw. überstehen.