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Die
Erfindung betrifft eine Spannanordnung für ein Spannelement,
insbesondere Schraubstock, mit einer Grundbacke und einer an der
Grundbacke befestigbaren, auswechselbaren Spannbacke.
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(Maschinen-)Schraubstocke
werden in Werkzeugmaschinen zum Spannen unterschiedlicher Werkstücke
eingesetzt. Sie weisen ein feste und eine bewegliche oder auch zwei
bewegliche Spannbacken auf, die zum Spannen des Werkstücks
aufeinander zubewegt werden. Die Spannbacken können auch
zweiteilig ausgebildet sein, nämlich mit einer Grundbacke
und der eigentlichen Spannbacke, die das Werkstück spannt.
Der Einfachheit halber wird die eigentliche, an der Grundbacke befestigbare Spannbacke
im Rahmen dieser Anmeldung als Spannbacke und die Baugruppe aus
der Grundbacke und der daran angebrachten Spannbacke als Spannanordnung
bezeichnet.
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Je
nach Art des zu spannenden Werkstücks werden an der Grundbacke
unterschiedliche Spannbacken befestigt. Auch wird ein und dieselbe
Spannbacke oft gedreht, um die Spannanordnung an unterschiedliche
Werkstücke anzupassen. Bei herkömmlichen Schraubstöcken
werden die Spannbacken an der Grundbacke mit zwei oder mehr Schrauben
angeschraubt. Diese Art der Befestigung ist aufwendig und kostet
beim Wechseln der Spannbacken viel Zeit. Um dieses zu vereinfachen
wurde in der
DE 102 05
601 A1 eine Befestigung über eine keilförmig
zulaufende Schwalbenschwanzverbindung mit selbsthemmendem Keilwinkel
vorgeschlagen. Zum Auswechseln der Spannbacke brauchen keine Schrauben
mehr gelöst oder befestigt zu werden. Allerdings ist diese
Art der Befestigung der Spannbacke an der Grundbacke nicht für
alle Anwendungen geeignet. So muss die Spannbacke immer von der
Seite in die Grundbacke eingesetzt werden. Aus Platzgründen
ist dieses aber nicht immer möglich, sondern eine Montage
der Spannbacke von Oben erforderlich. Ferner gibt es auch Anwendungen,
bei der es auf die genaue seitliche Positionierung (quer zur Spannrichtung)
ankommt. Ein genaue seitlich Positionierung ist aber mit der Schwalbenschwanzverbindung
nach der
DE 102 05
601 A1 ebenfalls nicht möglich.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Spannelement
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Spannbacke
schnell und ohne großen Aufwand auswechselbar ist und das
Spannelement auch in Anwendungen, bei denen die Schwalbenschwanzverbindung nach
der
DE 102 05 601
A1 nicht einsetzbar ist, verwendet werden kann. Insbesondere
soll eine Montage von Oben möglich sein.
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Zur
Lösung dieses Problem ist die erfindungsgemäße
Spannanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Grundbacke eine
T-Nut aufweist und der Spannbacke ein zur T-Nut korrespondierender
Nutenstein zugeordnet ist, welcher zum Verbinden der Spannbacke
mit der Grundbacke in die T-Nut eingreift, wobei der Nutenstein
in der T-Nut drehbar ist.
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Zum
Befestigen der Spannbacke wird der Nutenstein in die T-Nut der Grundbacke
eingesetzt und um 90° gedreht. Dadurch hintergreift er
die T-Nut und die Spannbacke ist befestigt. Der Nutenstein ist zu
diesem Zweck so ausgebildet, dass er sich in der T-Nut drehen lässt.
Die Spannbacke wird mittels des Nutensteins bajonettverschlussartig
mit der Grundbacke verbunden. Zum Lösen der Spannbacke
wird der Nutenstein wieder gedreht, so dass er frei kommt und aus
der T-Nut herausgenommen werden kann. Die Spannbacke lässt
sich so ebenfalls sehr schnell auswechseln. Jedoch ist kein seitliches
Verschieben der Spannbacke mehr erforderlich. Sie lässt
sich von oben montieren und auch nach oben wieder abnehmen.
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Zum
erleichterten Montieren bzw. Abnehmen der Spannbacke kann ein Anschlag
vorgesehen sein. Vorzugsweise ist sowohl dem Montieren als auch dem
Abnehmen der Spannbacke ein Anschlag zugeordnet. Diese sind nach
einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung dem Nutenstein zugeordnet. Insbesondere
ist an einem dem oberen, schmaleren Bereich der T-Nut zugeordneten
Bereich des Nutensteins ein Ansatz vorgesehen, der die Anschläge
aufweist. Dieser Ansatz sollte etwas breiter sein als die Breite
des Abschnitts des Nutensteins, der in den unteren breiteren Bereich
der T-Nut eingreift. Damit ist dieser Abschnitt schmaler als der
obere, schmalere Bereich der T-Nut und die Spannbacke kann leicht nach
oben von der Grundbacke abgenommen werden, ohne dass sich der Nutenstein
in der T-Nut verhakt.
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Der
Nutenstein ist nach einer Weiterbildung der Erfindung an der Spannbacke
angeschraubt. Die Gewinderichtung der Befestigungsschraube ist dabei an
die Drehrichtung des Nutensteins zum Befestigen der Spannbacke angepasst.
Bei einer Schraube mit Rechtsgewinde wird auch der Nutenstein zum
Befestigen der Spannbacke nach rechts gedreht und zum Lösen
nach links. Bei einer Schraube mit Linksgewinde wird entsprechend
umgekehrt verfahren. Dieses hat folgenden Hintergrund: Ist der Nutenstein
in der T-Nut eingesetzt, weist der Nutenstein in der T-Nut eine
geringere Reibung als in der Gewindepaarung zwischen der Befestigungsschraube
und dem Nutenstein auf. Wird nun die Schraube angezogen, dreht sich
der Nutenstein zunächst mit, bis die Anschläge an
die Seitenwände am Grund der T-Nut anschlagen. Der Nutenstein
ist nun blockiert und die Schraube dreht sich im Mutterngewinde
des Nutensteins. Die Schraube wird angezogen und dadurch die Spannbacke
fest mit der Grundbacke verschraubt. Zum Lösen wird die
Befestigungsschraube gelöst. Aufgrund anfangs höherer
Reibung zwischen Nutenstein und T-Nut dreht sich die Schraube im
Gewinde des Nutensteins und wird dadurch gelöst. Sobald
die Reibung zwischen Nutenstein und T-Nut kleiner wird als die Reibung
im Gewinde, dreht sich der Nutenstein mit und gerät außer
Eingriff mit der T-Nut. Die Spannbacke ist gelöst und kann
von der Grundbacke abgenommen werden.
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Das
Drehen des Nutensteins in der T-Nut wird erleichtert, wenn der Nutenstein
beispielsweise durch eine Feder in Richtung weg von der Spannbacke
vorgespannt ist. Beim Montieren der Spannbacke ist hierdurch ein
ausreichendes Spiel gewährleistet und der Nutenstein verhakt
sich nicht so leicht. Beim Lösen der Spannbacke lösen
sich die Kontaktflächen zwischen T-Nut und Nutenstein durch
die Vorspannung leichter voneinander. Gegebenenfalls reicht hierfür
aber schon die auf den Nutenstein wirkende Schwerkraft aus, so dass
die Feder hierfür nicht unbedingt erforderlich ist.
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Reicht
die Reibung im Gewinde nicht aus, den Nutenstein mit der Befestigungsschraube
mitzudrehen, kann die Feder hierfür vorteilhaft eingesetzt werden.
Die Feder übertragt dann aufgrund ihrer Vorspannung die
Drehbewegung von der Befestigungsschraube auf den Nutenstein. In
diesem Fall kann zwischen der Feder und dem Nutenstein noch eine Hülse
vorgesehen werden, die die Federkraft auf den Nutenstein überträgt.
Hierdurch werden auch Reibkräfte zwischen dem Nutenstein
und der Hülse übertragen. Bei einer gegenüber
der Befestigungsschraube unverdrehbaren Hülse überträgt
die Hülse so auch die Drehbewegung der Befestigungsschraube auf
den Nutenstein. Gegebenenfalls kann auch ein Formschluss anstelle
des Reibschlusses zwischen Nutenstein und Hülse vorgesehen
sein.
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Die
Hülse ist nach einer konstruktiven Ausgestaltung formschlüssig
unverdrehbar aber längsverschieblich mit der Befestigungsschraube
verbunden. Dieses lässt sich leicht durch einen Stift realisieren.
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Damit
der Benutzer auch bemerkt, dass die Befestigungsschraube zum Abnehmen
der Spannbacke von der Grundbacke ausreichend gelöst ist,
wozu oft schon eine Drehung um 180° ausreicht, ist ein
Anschlag vorgesehen, der das Herausschrauben der Befestigungsschraube
aus dem Nutenstein begrenzt. Dieses kann durch eine Sicherungsschraube
realisiert werden, die von unten, also in die dem Nutenstein zugeordnete
(dem Kopf der Befestigungsschraube gegenüberliegende) Stirnseite
eingeschraubt ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Spannanordnung für ein Spannelement mit den Erfindungsmerkmalen
in perspektivischer Darstellung,
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2 die
Spannanordnung gemäß 1 in Draufsicht,
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3 die
Spannanordnung gemäß 1 im Längsschnitt
in der Ebene III-III gemäß 2,
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4 eine
Spannbacke der Spannanordnung gemäß 1 in
perspektivischer Unteransicht,
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5 einen
Nutenstein mit Befestigung der Spannbacke gemäß 4 in
perspektivischer Draufsicht,
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6 den
Nutenstein gemäß 5 in perspektivischer
Draufsicht.
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Die
dargestellte Spannanordnung weist eine Grundbacke 10 und
eine an der Grundbacke 10 befestigte Spannbacke 11 auf.
Die Grundbacke 10 kann als feste Backe auf einem Schlittenbett
oder als bewegliche Backe auf einem Schlitten eines Schraubstocks
aufgeschraubt werden. Zu diesem Zweck sind in der Grundbacke 10 vier
Bohrungen 12 für Befestigungsschrauben vorgesehen.
An ihrer dem Schlitten bzw. dem Schlittenbett abgewandten Oberseite
weist die Grundbacke 10 eine T-Nut 13 und eine
quer zu dieser T-Nut 13 verlaufende Quernut 14 auf.
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Die
Spannbacke 11 weist in der üblichen Weise eine
oder mehrere Auflageflächen und eine entsprechende Anzahl
von Spannflächen für das zu spannende Werkstück
auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Spannbacke 11 mit
zwei Auflageflächen 15 und 16 und zwei
zugehörigen Spannflächen 17 und 18 gezeigt.
Im Bereich der Auflagefläche 16 ist die Spannbacke 11 mit
einer Stufenbohrung 19 zur Aufnahme einer Befestigungsanordnung,
wie sie in 5 näher gezeigt ist,
versehen. Ferner weist die Spannbacke 11 an ihrer der Grundbacke 10 zugewandten
Unterseite zwei Führungsvorsprünge 20 und
seitlich zur Stufenbohrung 19 zwei Positionierungsvorsprünge 21 auf
(4). Mit den Führungsvorsprüngen 20 wird
die Spannbacke 11 in der T-Nut 13 der Grundbacke 10 seitlich
geführt. Die Positionierungsvorsprünge 21 korrespondieren
mit der Quernut 14 und positionieren die Spannbacke 11 auf
der Grundbacke 10 in Längsrichtung der T-Nut 13.
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Die
in 5 näher gezeigte Befestigungsanordnung
für die Spannbacke 11 weist einen Nutenstein 22 und
eine Befestigungsschraube 23 auf. Die Befestigungsschraube 23 ist
mit ihrem Bolzengewinde 24 in ein Mutterngewinde 25 im
Nutenstein 22 eingeschraubt (3). Ferner
ist von unten eine Sicherungsschraube 26 in die Befestigungsschraube 23 eingeschraubt.
Diese Sicherungsschraube 26 verhinderte, dass die Befestigungsschraube 23 zu
weit aus dem Nutenstein 22 herausgeschraubt wird. Dadurch bildet
sie einen Anschlag, der dem Benutzer signalisiert, dass die Spannbacke 11 von
der Grundbacke 10 abgenommen werden kann. Ferner weist
die Befestigungsanordnung eine Feder 27 auf, welche sich einerseits
am Kopf 28 der Befestigungsschraube 23 und andererseits
an einer Hülse 29 abstützt. Mit Hilfe der
Feder 27 wird der Nutenstein 22 über
die Hülse 29 nach unten, also vom Kopf 28 der
Befestigungsschraube 26 weg vorgespannt. Die Hülse 29 wird
dabei durch einen Zylinderstift 30 geführt, welcher
in einer Querbohrung 31 in der Befestigungsschraube 23 gehalten
ist. Die Hülse 29 weist zu diesem Zweck zwei einander
diametral gegenüberliegende Langlöcher 32 auf.
Hierdurch dreht die Hülse 29 mit der Befestigungsschraube 23 mit
und überträgt aufgrund der von der Feder 27 von
der Hülse 29 auf den Nutenstein 22 übertragenen
Reibkräfte diese Drehung auch auf den Nutenstein 22.
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Der
Nutenstein 22 selbst weist ebenfalls eine von üblichen
Nutsteinen abweichende Gestaltung auf und ist in 6 näher
gezeigt. Der Nutenstein 22 weist einen unteren Halteabschnitt 33 auf,
der im wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist, jedoch
an zwei einander diametral gegenüberliegenden Kanten abgerundet
ist (Abrundungen 34). Die Abrundungen 34 gehen
an den schmaleren Stirnseiten in gerade Stirnwände 35 über.
Die Länge des Halteabschnitts 33 ist so gewählt,
dass sie geringfügig schmaler ist, als die Breite des unteren,
breiteren Bereichs der T-Nut 13. Die Breite des Halteabschnitts 33 ist
so gewählt, dass sie geringfügig schmaler ist,
als der lichte Durchmesser des oberen Bereichs der T-Nut 13,
so dass der längsgerichtete Nutenstein 22 von
oben in die T-Nut 13 eingeführt werden kann.
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Oberhalb
des Halteabschnitts 33 weist der Nutenstein 22 einen
Zentrierabschnitt 36 auf. Dieser Zentrierabschnitt 36 ist über
3/4 seines Umfangs mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche 37 versehen. Der
Durchmesser dieser Mantelfläche 37 entspricht der
Breite des oberen, schmaleren Abschnitts der T-Nut 13,
so dass die Spannbacke in einer Richtung quer zur Längsrichtung
der T-Nut 13 zentriert wird. Ferner ist der Durchmesser
der Mantelfläche 37 etwas größer
als die Breite des Halteabschnitts 33, wie gut aus 6 erkennbar.
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An
die Mantelfläche 37 schließen sich jeweils eine
Anschlagfläche 38 und 39 an, wobei die
Anschlagflächen 38, 39 tangential an
die Mantelfläche 37 anschließen und rechtwinklig
zueinander stehen, so dass sie eine gemeinsame Kante bilden. Die
Anschlagfläche 38 verläuft parallel zu
den Stirnwänden 35. Die Anschlagfläche 39 verläuft
parallel zu Seitenwänden 40 des Halteabschnitts 33.
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Wird
die Spannbacke 11 auf der Grundbacke 10 montiert,
so wird der Nutenstein 22 zunächst mittels der
Befestigungsschraube 23 so gedreht, dass er in Längsrichtung
der T-Nut 13 weist. Der Nutenstein 22 kann so
von oben in die T-Nut eingeführt werden. Dabei greift wenigstens
einer der Führungsvorsprünge 20 in die
T-Nut 13 und die Positionierungsvorsprünge 21 in
die Quernut 14 ein. Die Spannbacke 11 ist hierdurch
sowohl in Spannrichtung als auch quer zur Spannrichtung positioniert.
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Nun
wird die Befestigungsschraube 23 angezogen. Da zwischen
der Hülse 29 und dem Nutenstein 22 aufgrund
der Federkräfte (Feder 27) eine relativ hohe Reibung
herrscht, wird der Nutenstein 22 zunächst mitgedreht,
bis die Stirnwände 35 und/oder der Anschlag 38 an
der T-Nut 13 anschlägt. Der Nutenstein 22 lässt
sich nun nicht mehr weiter drehen und wird aufgrund der Gewinde 24, 25 nach
oben gegen die Kraft der Feder 27 in Richtung auf den Kopf 28 gezogen.
Dabei hintergreift der Halteabschnitt 33 die T-Nut 13 und
die Spannbacke 11 wird dadurch mit der Grundbacke 10 verspannt.
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Zum
Lösen der Spannbacke 11 wird zunächst
die Befestigungsschraube 23 gelöst. Dabei ist zunächst
noch die Reibung zwischen dem Nutenstein 22 und der T-Nut 13 größer
als die Reibung zwischen der Hülse 29 und dem
Nutenstein 22. Der Nutenstein 22 dreht hierdurch
nicht mit und die Schraubverbindung zwischen der Befestigungsschraube 23 und
dem Nutenstein 22 gelöst. Sobald die Reibung zwischen
dem Nutenstein 22 und der T-Nut 13 soweit herabgesetzt
ist, dass die Reibung zwischen der Hülse 29 und
dem Nutenstein 22 größer geworden ist, dreht
der Nutenstein 22 mit, bis der Anschlag 39 an der
T-Nut 13 anschlägt. Die Spannbacke 11 kann
nun nach oben aus der Grundbacke 10 ausgehoben werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht nur für Schraubstöcke,
sondern auch für andere Spannelemente, bei denen ein schneller
Wechsel von zum Beispiel Spanneisen oder Backe gewünscht
ist, einsetzbar. Auch sind innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung
Abwandlungen möglich. So kann in Fällen, in denen
Bereits die Reibung zwischen den Gewinden 24, 25 von
Befestigungsschraube 23 und Nutenstein 22 ausreicht,
auf die Feder 27 und die Hülse 29 verzichtet
werden.
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- 10
- Grundbacke
- 11
- Spannbacke
- 12
- Bohrung
- 13
- T-Nut
- 14
- Quernut
- 15
- Auflagefläche
- 16
- Auflagefläche
- 17
- Spannfläche
- 18
- Spannfläche
- 19
- Stufenbohrung
- 20
- Führungsvorsprung
- 21
- Positionierungsvorsprung
- 22
- Nutenstein
- 23
- Befestigungsschraube
- 24
- Bolzengewinde
- 25
- Mutterngewinde
- 26
- Sicherungsschraube
- 27
- Feder
- 28
- Kopf
- 29
- Hülse
- 30
- Stift
- 31
- Querbohrung
- 32
- Langloch
- 33
- Halteabschnitt
- 34
- Abrundung
- 35
- Stirnwand
- 36
- Zentrierabschnitt
- 37
- Mantelfläche
- 38
- Anschlag
- 39
- Anschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10205601
A1 [0003, 0003, 0004]