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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannbacke für den bevorzugten Einsatz in einem Maschinenschraubstock, die beim Aufbringen der Spannkraft, das Werkstück gleichzeitig gegen die Auflage unter dem Werkstück, und gegen den Seitenanschlag neben dem Werkstück drückt um dieses exakt zu positionieren. In einer weiterführenden Ausführungsform wird eine Möglichkeit beschrieben, zwei Werkstücke gleichzeitig parallel zu spannen, wobei jedes der Werkstücke beim Spannen gegen eine Parallelunterlage, und gegen einen Seitenanschlag gedrückt wird. Unterschiede bei den Abmessungen in Spannrichtung werden dabei ausgeglichen.
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Durch den Druck, den herkömmliche Spannbacken beim Spannen im Schraubstock auf das Werkstück ausüben, tendiert das Werkstück sich unkontrolliert von der Auflage abzuheben. Als Folge befindet sich das Werkstück nach dem Spannen in einer relativ zur Auflage, undefinierten Lage.
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Entsprechend verhält es sich auch beim Einsatz von Seitenanschlägen, die eine seitlich genau definierte Position des Werkstückes nach dem Spannen gewährleisten sollen. Dazu wird das Werkstück von Hand während des Spannvorganges gegen den Seitenanschlag gedrückt. Aufgrund der durch das Spannen auftretenden hohen Kräfte kann jedoch oft nicht verhindert werden, daß sich das Werkstück geringfügig vom Seitenanschlag wieder entfernt. Dies führt zu einer undefinierten Position des Werkstückes, im Bezug auf den Seitenanschlag, nach dem Spannen.
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Gerade bei Werkstücken, die bereits zuvor bearbeitet wurden, und für einen weiteren Bearbeitungsschritt umgespannt werden müssen, führt dies zu Ungenauigkeiten, die oftmals nicht innerhalb der geforderten Maßtoleranzen liegen. So eingespannte Werkstücke können dann nur Bearbeitungsschritten unterzogen werden, die keinen besonderen Genauigkeitsanforderungen genügen müssen. Für genauere Arbeiten wird deshalb auf den Einsatz eines Seitenanschlages verzichtet. Dann muß von der Werkzeugmaschine mittels eines speziell dafür vorgesehenen Werkzeuges die seitliche Körperkante des Werkstückes ermittelt werden, um einen exakten geometrischen Bezug zu der anschließenden Bearbeitung herstellen zu können. Das führt insbesondere bei Serienarbeiten zu erheblichen, weil immer wiederkehrenden Zeitverlusten.
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Darüber hinaus kommt einer Reduzierung der Nebenzeiten in den einzelnen Fertigungsschritten immer mehr Bedeutung zu. So finden vielfach Spanneinheiten Verwendung, bei denen mehrere Werkstücke hintereinander gespannt werden, wobei zwischen den Werkstücken schwimmend gelagerte Spannbacken die Spannkraft auf das jeweils nächste Werkstück übertragen. Die Anschaffung solcher Spanneinheiten sind mit größeren Investitionen verbunden, und steht oftmals der Nutzung bereits vorhandener Schraubstöcke gegenüber.
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Die hinlänglich auf dem Markt bekannten Niederzugbacken, dienen dazu, das Werkstück während des Spannvorganges gegen die Parallelunterlagen zu drücken. Das Werkstück wird dadurch parallel zu der Basisführung des Maschinenschraubstockes, und in eine genau definierte Distanz dazu positioniert. Den Einsatz von zeitsparenden Seitenanschlägen, bei genauen Bearbeitungsanforderungen, unterstützen sie jedoch nicht, da das Werkstück hier nicht gegen den Seitenanschlag gedrückt wird.
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Somit ist es Ziel der vorliegenden Erfindung eine Spannbacke zu schaffen, die während des Spannvorganges sowohl das Werkstück auf die Parallelunterlage, als auch gegen den Seitenanschlag drückt, um auch bei genauer, serieller Bearbeitung einen zeitsparenden Seitenanschlag einsetzen zu können. Zusätzlich soll es ermöglicht werden zwei oder mehr Werkstücke nebeneinander spannen zu können bei gleichzeitiger Nutzung der beschriebenen Nieder- und Seitenzugfunktion.
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Dazu sieht die vorliegende Erfindung eine fest mit dem Schraubstock verbundene Basisplatte, und eine Spannplatte vor, welche die Spannkraft auf das Werkstück überträgt. Basis- und Spannplatte sind mittels Führungseinheit miteinander verbunden, die die Spannbewegung des Schraubstockes in eine Bewegung der Spannplatte umwandelt, die unter einem horizontalen und einem vertikalen Winkel zur Spannrichtung geneigt, verläuft. Dabei kann die Bewegungsbahn der Spannplatte, je nach Ausführungsform, sowohl geradlinig, als auch gewölbt sein.
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Basisplatte und Spannplatte werden von Federelementen im ungespannten Zustand von zwischen ihnen angeordneten Federelementen auseinander gedrückt. Begrenzt wird diese Bewegung durch mindestens eine entsprechende geometrische Ausbildung an mindestens einem der beschriebenen Elemente.
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Beim Spannen drückt das Werkstück auf die Spannplatte, die dabei entgegen der Federkraft der Federelemente, parallel zur Basisplatte, auf der bereits beschriebenen Bewegungsbahn hin zur Basisplatte gedrückt wird. Dabei vollzieht die Spannplatte relativ zur Schraubstockbasis eine nach unten und zur Seite gerichtete Bewegung, die das Werkstück gegen die Unterlage und gegen den Seitenanschlag drückt. Das Werkstück liegt dabei an der Spannplatte an und bewegt sich mit der Spannplatte bis es am Seitenanschlag anliegt, bzw. auf der Parallelunterlage aufliegt. Mit dem Berühren von Seitenanschlag bzw. Parallelunterlage ist die Bewegung des Werkstückes quer zur Spannrichtung beendet. Auf diese Weise wird das Werkstück beim Spannen in eine genau definierte und absolut wiederholbare Position gebracht.
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Je nach Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muß sich die Spannplatte, während des Spannvorganges, nicht im gleichen Maß auf die Parallelunterlage und auf den Seitenanschlag zu bewegen. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Führungseinheit lassen sich die Winkel und die Führungsbahn unter denen sich die Spannplatte auf Parallelunterlage und Seitenanschlag zu bewegt, unterschiedlich ausgestalten.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine dreidimensionale Schrägansicht eines handelsüblichen Schraubstockes mit zwei erfindungsgemäßen Spannbacken.
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2 eine dreidimensionale Schrägansicht mit einem zur Horizontalen schräg verlaufenden Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spannbacke.
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3 eine dreidimensionale Schrägansicht mit einem schräg zur Horizontalen verlaufenden Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spannbacke.
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4 zeigt eine dreidimensionale Explosionsansicht des Ausführungsbeispiels aus 3.
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5 eine Frontalansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spannbacke. Die Spannplatte ist hier nicht dargestellt.
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6 eine dreidimensionale Schrägansicht des Ausführungsbeispiels aus 5, mit schräg zu einer vertikalen, entlang der Spannrichtung verlaufendem Schnitt.
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1 zeigt eine dreidimensionale Gesamtansicht eines Schraubstockes (1), auf dem zwei erfindungsgemäße Spannbacken (2) montiert sind. Beim Spannen des Werkstückes, das auf den Parallelunterlagen (50) aufliegt, wird die Spannkraft von der Spannplatte (10) auf das Werkstück übertragen. Dadurch bewegt sich die Spannplatte (10) relativ zur Basisplatte (20) auf der Bewegungsbahn (300), die unter einem horizontal verlaufenden Winkel α, und einem vertikal verlaufenden Winkel β zur Spannrichtung (400) geneigt ist. So vollzieht die Spannplatte (10) relativ zum Werkstück gleichzeitig eine zur Parallelunterlage (50) und zum Seitenanschlag (40) hin gerichtete Bewegung. Aufgrund der Reibungskräfte zwischen Spannplatte (10) und dem Werkstück wird dadurch das Werkstück solange auf der Bewegungsbahn (300) mitbewegt, bis es sowohl am Seitenanschlag (40) und auf der Parallelunterlage (50) anliegt. Für den Rest der Bewegung der Spannplatte (10) reibt diese an dem Werkstück, bis sie mit der dem Werkstück abgewandten Seite auf der Basisplatte (20) anliegt.
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Um ein Verkippen des Werkstückes beim Spannen zu verhindern, werden auf beiden Seiten des Werkstückes, mit denen es gespannt wird, erfindungsgemäße Spannbacken eingesetzt. Somit erfolgt die bereits beschriebene seitlich und nach unten gerichtete Kraft, mit der das Werkstück hin zu Seitenanschlag (40) und zu Parallelunterlage (50) gedrückt wird gleichmäßig und gleichgerichtet relativ zum Werkstück.
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Um eine möglichst vom Kraftverlauf her günstige Position des Seitenanschlages (40) zu schaffen, ist eine Aufnahmeöffnung (24) auf der seitlichen Stirnseite der Basisplatte (20), sowie eine Arretiereinrichtung (41) zum Fixieren des Seitenanschlages (40) angeordnet.
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2 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannbacke. Um eine genaue Ansicht der Funktionseinheit (30) zu erlangen, wurde hier eine Schnittdarstellung gewählt, bei der die erfindungsgemäße Spannbacke (2) unter dem Winkel (β) geschnitten wurde.
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Die Bewegungsbahn (300) ist hier geradlinig ausgebildet, und ist durch den horizontal verlaufenden Winkel (α) und den vertikal verlaufenden Winkel (β) zur Spannrichtung (400) geneigt. Somit bewegt sich die Spannplatte (10) auf einer schräg im Raum verlaufenden Gerade, die gleichzeitig auf die Basisplatte (20), den Anschlag (40) und vertikal nach unten gerichtet ist.
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Als Führungselement (31) ist hier eine zylindrische Welle vorgesehen, die mittels einer Abstufung und einem Gewinde fix mit der Spannplatte (10) verbunden ist. Auf der, der Spannplatte (10) abgewandten Seite des Führungselements (31) ist eine stufenartige Verjüngung vorgesehen, an der sich die Rückstellfeder (32) auf der, der Spannplatte (10) zugewandten Seite, abstützt. Auf der Seite der Basisplatte (20) stützt sich die Rückstellfeder (32) auf der, der Spannplatte (10) zugewandten Seite des Vorsprunges (21), der Führungsgeometrie (22), ab.
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Begrenzt wird die durch die Rückstellfeder (32) hervorgerufene Rückstellbewegung durch das Begrenzungselement (33), das hier als handelsüblicher Sicherungsring vorgesehen ist, der in eine dafür vorgesehene Nut des Führungselements (31) eingreift, und auf der, der Spannplatte (10) abgewandten Seite des Vorsprunges (21) der Führungsgeometrie (22) anliegt. Sobald beim Spannen das Werkstück gegen die Spannplatte (10) drückt, wird diese entgegen der Federkraft der Rückstellfeder (32), auf der Bewegungsbahn (300) zur Basisplatte (20) hin gedrückt. Damit hebt das Begrenzungselement (33) von dem Vorsprung (21) ab.
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Um ein Verkippen der Spannplatte (10) beim Spannen des Werkstückes zu verhindern, sind hier die Führungseinheiten (30) jeweils an den Ecken der Spannbacke angeordnet.
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Da die Spannplatte (10) beim Spannen des Werkstückes, am Ende der Bewegungsbahn (300), auf der Basisplatte (20) aufliegt, wird die gesamte Spannkraft des Schraubstockes (1) nie nur von den Führungseinheiten (30) übertragen. Vielmehr wird nur derjenige Teil der Kraft übertragen, der von den Rückstellfedern (32) auf die Spannplatte (10) wirkt. Dadurch kann hier die Ausdehnung in Spannrichtung (400) der Spannplatte (10) entsprechend reduziert werden.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannbacke. Auch hier, wie in 2, verläuft der Schnitt, wegen der besseren Anschaulichkeit unter dem Winkel (β) zur horizontalen Ebene. Diese Ausführungsform dient zum Spannen von zwei Werkstücken, die in Spannrichtung (400) unterschiedliche Abmessungen haben können.
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Die Spannplatte (10) ist hier geteilt in Spannplatte (10a) und (10b), wobei der Spannplatte (10a) die Bewegungsbahn (300a), und der Spannplatte (10b) der Bewegungsbahn (300b) zugeordnet ist. Beide Bewegungsbahnen (300a) und (300b) können parallel zueinander verlaufen. In dieser Ausgestaltungsform jedoch wurden die beiden Bewegungsbahnen so gewählt, daß sie an einer vertikalen, entlang der Spannrichtung (400) verlaufenden Ebene gespiegelt wurden. Dadurch bewegt sich die Spannplatte (10a) zur einen Seite der Spannbacke (2) und die Spannplatte (10b) zur anderen Seite der Spannbacke (2). Da die Bewegungsbahnen (300a) und (300b) nicht nur zu einer vertikalen, in Spannrichtung (400) verlaufenden Ebene, sondern auch zu einer horizontal verlaufenden Ebene, geneigt sind, vollziehen beiden Spannplatten (10a) und (10b) beim Spannen auch gleichzeitig eine Relativbewegung im Bezug auf das Werkstück, senkrecht nach unten.
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Senkrecht zur Spannrichtung (400) ist ein Stellglied (60) angeordnet, das relativ zu den Spannplatten (10a) und (10b) und relativ zur Basisplatte (20), quer zur Spannrichtung (400) auf einer horizontal verlaufenden Bahn, beweglich ist. Auf der, der Funktionseinheit (30) zugewandten Seite des Stellgliedes (60) sind Vertiefungen (61) angeordnet, die jeweils einer Funktionseinheit (30) zugeordnet sind. Jeweils eine Flanke (65) der Vertiefung (61) ist zur Spannrichtung (400) geneigt.
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Das Begrenzungselement (33) ist endseitig konisch ausgeformt und greift in die Vertiefung (61) ein. Durch den Spannvorgang wird die Spannplatte (10b) zur Basisplatte (20) gedrückt, wodurch der konische Teil des Begrenzungselementes (33) entlang der zur Spannrichtung (400) geneigten Flanke (65) gleitet. Dadurch wird das Stellglied (60) quer zur Spannrichtung (400) bewegt.
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4 zeigt eine dreidimensionale Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Spannbacke. Die Vertiefungen in dem Stellglied (60) sind spiegelbildlich zu einer vertikal verlaufenden Ebene ausgebildet. Die Begrenzungselemente (33) der, der Spannplatte (10a) zugeordneten Funktionseinheiten greifen ihrerseits in die gespiegelten Vertiefungen (63) und (64) des Stellgliedes (60) ein. Das Stellglied (60) bewegt sich dadurch solange bis sich die Spannkraft auf die beide Spannplatten (10a) und (10b) ausgeglichen hat.
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Somit gleichen automatisch die beiden Spannplatten (10a) und (10b) unterschiedliche Abmessungen in Spannrichtung (400) der zu spannenden Werkstücke aus, so daß stets der gleiche Spanndruck auf beide Werkstücke ausgeübt wird.
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5 zeigt eine erfindungsgemäße Spannbacke in Frontansicht, bei der aus Anschauungsgründen die Spannplatte nicht dargestellt ist. Die Basisplatte (20) hat hier längliche, schräg zur Horizontalen verlaufende Vertiefungen (23), in denen jeweils eine Zylinderrolle (70) angeordnet ist.
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6 zeigt die erfindungsgemäße Spannbacke aus 5, in einer dreidimensionalen Schnittansicht. Der Schnitt verläuft dabei quer zu den Zylinderrollen (70). Begrenzungselement (33) und Rückstellfeder (32) sind hier nicht dargestellt. Jeder Vertiefung (23) der Basisplatte (20), in der eine Zylinderrolle (70) angeordnet ist, ist eine Ausnehmung (13) der Spannplatte (10) zugeordnet.
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Im ungespannten Zustand befindet sich die Spannplatte (10) in einer Position, in der die Zylinderrolle (70) den Rand (12) der Ausnehmung (13) berührt. Beim Spannen bewegt sich der Rand (12), der Ausnehmung (13), auf dem Umfang der Zylinderrolle (70), bis die, der Basisplatte (20) zugewandte Seite der Spannplatte (10) auf der, der Spannplatte (10) zugewandten Seite der Basisplatte (20) anschlägt. Dadurch entsteht eine gekrümmte Bewegungsbahn (300), die in jedem Bereich ihres Verlaufes, unter einem horizontal verlaufenden Winkel (α), und einem vertikal verlaufenden Winkel (β) zur Spannrichtung (400) geneigt ist.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Spannplatte (10) in zwei Spannplatten (10a) und (10b) geteilt werden und mittels eines Stellgliedes (60) die Relativbewegungen der Spannplatten (10a) und (10b) koordiniert werden, so daß zwei Werkstücke mit verschiedenen Abmessungen in Spannrichtung, gespannt werden können.
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Entsprechend dem Ausführungsbeispiel in 5 und 6 lassen sich eine Vielzahl von Wirkgeometrien finden, die dem Hauptanspruch genügen. Die Bewegungsbahn kann dabei kreisrund, unter verschiedenen Radien mehrfach gekrümmt, gerade, oder auch eine Mischung aus den verschiedenen Möglichkeiten sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubstock
- 2
- Spannbacke
- 3
- Horizontale Linie
- 4
- Vertikale Linie
- 10
- Spannplatte
- 10a
- Spannplatte a
- 10b
- Spannplatte b
- 11
- Spannfläche
- 12
- Rand
- 13
- Ausnehmung
- 20
- Basisplatte
- 21
- Vorsprung
- 22
- Führungsgeometrie
- 23
- Vertiefung
- 30
- Funktionseinheit
- 31
- Führungselement
- 32
- Rückstellfeder
- 33
- Begrenzungselement
- 34
- Absatz
- 40
- Seitenanschlag
- 41
- Fixiereinheit
- 42
- Gestänge
- 43
- Anschlagelement
- 50
- Parallelunterlage
- 60
- Stellglied
- 61
- Vertiefung
- 62
- Vertiefung
- 63
- gespiegelte Vertiefung
- 64
- gespiegelte Vertiefung
- 300
- Bewegungsbahn
- 400
- Spannrichtung
- α
- horizontaler Winkel
- β
- vertikaler Winkel