DE10238650A1

DE10238650A1 - Winkeleinstellvorrichtung

Info

Publication number: DE10238650A1
Application number: DE2002138650
Authority: DE
Inventors: Peter Kluge
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-24
Also published as: DE10238650B4

Abstract

Eine Winkeleinstellvorrichtung weist ein erstes Element, das eine erste Bezugsfläche trägt, ein zweites Element, an dem eine zweite Bezugsfläche ausgebildet ist und das bezüglich einer Schwenkachse gegenüber dem ersten Element verschwenkbar ist, und eine Fixiereinrichtung auf. Die Fixiereinrichtung ist in diskreten Schritten einstellbar, um diskrete Einstellwinkel zwischen den Bezugsflächen in Stufen vorzugeben und um die Elemente bei dem gewählten Einstellwinkel zu fixieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Winkeleinstellvorrichtung, wie sie insbesondere zur Positionierung von Werkstücken bei der Bearbeitung an Werkzeugmaschinen oder bei der Prüfung verwendet werden kann.

Für einfache Ausricht- und Anreißarbeiten in Werkstätten, werden im Allgemeinen feste Stahlwinkel verwendet, deren Winkelschenkel zwischen einander einen bestimmten Winkel festlegen. Für verschiedene Einstellwinkel muss eine Anzahl unterschiedlicher fester Winkel bereitgehalten werden.

Darüber hinaus sind anzeigende Winkelmessgeräte, wie bspw. der einfache Winkelmesser und der Universalwinkelmesser bekannt. Der einfache Winkelmesser weist im Allge meinen eine Messschiene mit einer ersten Bezugsfläche auf, an der ein Skalenteil in Form eines halbrunden Gradbogens befestigt ist, der eine zweite Bezugsfläche trägt. Der Einstellwinkel zwischen den beiden Bezugsflächen kann an einer an dem Gradbogen vorgesehenen Skala abgelesen werden. Mittels einer an dem Schwenkpunkt angreifenden Feststellschraube kann das Skalenteil an der Messschiene in der festgelegten Lage fixiert werden.

Der einfache Winkelmesser ermöglicht eine stufenlose Einstellung eines Winkels. Durch die relativ grob in einzelne Winkelgrade eingeteilte Skala und Parallaxefehler bei der Ablesung ist eine genaue Vorgabe des gewünschten Winkels nicht möglich. Dies beeinträchtigt bspw. die Qualität des Ergebnisses bei der Bearbeitung oder Messung.

Universalwinkelmesser weisen zusätzlich zu einer Hauptskalenscheibe eine Nebenskala auf, die eine stufenlose Feineinstellung eines Winkels ermöglicht. Zur Schnell- und Feineinstellung sind zugehörige Einstellmittel vorgesehen. Die Einstellgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit ist dennoch begrenzt. Ferner sind Universalwinkelmesser komplizierter und teurer aufgebaut. Deren Handhabung erfordert einige Übung.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Winkeleinstellvorrichtung zu schaffen, die bei einfacher Handhabung ein schnelles und genaues Einstellen bestimmter Winkel ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Winkeleinstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung weist also ein erstes Element, das eine erste Bezugsfläche trägt, sowie ein zweites Element mit einer zweiten Bezugsfläche auf. Beide Elemente sind zueinander um eine Schwenkachse verschwenkbar, wobei sich dann unterschiedliche Einstellwinkel zwischen den beiden Bezugsflächen ergeben. Erfindungsgemäß ist eine in diskreten Schritten einstellbare Fixiereinrichtung vorgesehen, um den Einstellwinkel in Stufen vorzugeben und zu fixieren. Im Gegensatz zu den aus der Technik bekannten Winkelmessern ist hier also keine stufenlose Winkeleinstellung angestrebt, sondern es werden bestimmte Einstellwinkel vorgegeben, bei denen die beiden Bezugsflächen in ihrer Lage zueinander festgesetzt werden können. Durch die schrittweise Einstellmöglichkeit wird eine Grundlage geschaffen, um Fehleinstellungen zu verhindern und eine hohe Einstell- und Wiederholgenauigkeit zu erhalten. Die Einstellung des gewünschten Winkels kann schnell und einfach vorgenommen werden und erfordert kein fachmännisches Können. Parallaxe und andere optische Ablesefehler spielen keine Rolle. Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung erfordert keine Mittel zur Feinjustage, Nebenskalen oder dgl. Sie kann also besonders einfach aufgebaut sein.

Die erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, zur manuellen Positionierung von Werkstücken an Spannvorrichtungen, Schraubstöcken und Magnetplatten verwendet zu werden. Für die Bearbeitung der Werkstücke an Fräs-, Schleif-, Erodiermaschinen und dgl. oder zur Vermessung kann eine lagegenaue Bearbeitungs- bzw. Messstellung sichergestellt werden. Die Vorrichtung kann auch als Anreiß-Hilfsmittel, als Winkellehre- oder Schmiege-Ersatz und für sonstige Anwendungen im allgemeinen Werkstättengebrauch dienen.

Die beiden Elemente sind vorzugsweise aus hochfestem, nichtrostendem Stahl gefertigt sowie ganz gehärtet und entspannt. Die somit stabilen Elemente können zur weiteren Bearbeitung des Werkstücks in der Spannvorrichtung verbleiben, ohne dass Gefahr besteht, dass diese Elemente durch die eingeleiteten Kräfte beschädigt werden. Für Mess- und andere Zwecke können auch andere, günstigere Materialien, bspw. Aluminium, verwendet werden.

Die Form und Ausmaße der Elemente können an das zu positionierende Werkstück und/oder die Spannvorrichtung angepasst sein. Insbesondere kann die Breite der Elemente oder Bezugsflächen viel kleiner sein als deren Länge und/oder Höhe, um auch sehr schmale Werkstücke handhaben zu können. Die Breite kann sogar kleiner als 5 mm sein. Bevorzugterweise liegt sie im Bereich zwischen 2 mm und 3,5 mm.

Die erste und zweite Bezugsfläche sind vorzugsweise senkrecht zu den zugehörigen Flachseiten der Elemente und somit auch senkrecht zu der durch die Schwenkachse definierten Schwenkebene ausgerichtet. Je nach Anwendung kann wenigstens eine der Bezugsflächen aber auch gegen die Flachseiten abgeschrägt oder mit einer Haar-Prüfkante ausgebildet sein.

Um wahlweise eines von mehreren vorgebbaren Einstellwinkeln vorzugeben, ist die Fixiereinrichtung in diskreten Schritten einstellbar. Die Schrittweite muss nicht über den gesamten Einstellbereich einheitlich sein. Es können auch nur wenige Winkel, bspw. wahlweise ein 45°- oder ein 60°-Winkel bzw. andere in der Praxis gebräuchliche und häufig einzustellende Winkel vorgebbar sein.

Vorzugsweise sind aber die Stufensprünge für die einstellbaren Winkelstufen über den gesamten Einstellbereich konstant. Der Stufensprung kann vor allem 1° betragen, um ganzzahlige Winkel, wie sie in den meisten Fällen gebraucht werden, vorgeben zu können. Der Stufensprung kann aber auch einen Bruchteil eines Winkelgrades betragen. Es ist auch möglich, einen Stufensprung von bspw. 1° zu wählen, die Anfangsstufe jedoch bei einem Winkel von bspw. 0,5° festzulegen, um Winkel von 0,5°, 1,5°, 2,5° usw. zu erhalten.

Zu der Fixiereinrichtung gehört im Allgemeinen ein an einem der Elemente vorgesehenes Eingreifmittel sowie ein an dem anderen Element vorgesehenes Formschlussmittel, wobei das Eingreifmittel und das Formschlussmittel zueinander passend gestaltet sind. Es ist z.B. möglich, an einer Flachseite eines der Elemente wenigstens einen vorstehenden Stift vorzusehen, der in in dem anderen Element eingearbeitete Ausnehmungen oder Bohrungen, die für den Formschluss geeignet dimensioniert sind, hineinfindet. Die Ausnehmungen oder Bohrungen sind bspw. auf einem Kreisbogen um die Schwenkachse, z.B. äquidistant zueinander anzuordnen.

In einer vorteilhafen Ausführungsform der Erfindung ist die Fixiereinrichtung in Form von zueinander passenden Verzahnungen ausgebildet, die auf einander gegenüberliegenden, in Bezug auf die Schwenkachse radialen Flächen der Elemente angeordnet sind, und eine Rasterung bilden. Durch die Teilung der Verzahnung bzw. Verzahnungen sind die Winkelstufen für den Einstellwinkel vorgegeben. Es genügt, wenn eine der Verzahnungen lediglich einen Zahn und die andere Verzahnung mehrere zugehörige Zahnlücken aufweist. Eine stabilere Verbindung wird jedoch erhalten, wenn an beiden Elementen die Verzahnungszähne periodisch fortgesetzt sind. Außerdem können herstellungsbedingte Abweichungen ausgeglichen werden.

Die Form der Verzahnungszähne ist beliebig wählbar. Sie können bspw. in Seitenansicht dreieckig oder trapezför mig sein. Rundverzahnungen oder zumindest Abrundungen an den Zahnfüßen und -köpfen werden wegen der geringeren Riss- und Bruchgefahr vorgezogen.

Um die Handhabung zu erleichtern, ist ein Kopfspiel, also ein Spiel zwischen den Zahnköpfen der einen Verzahnung und den Zahnfüßen der anderen Verzahnung vorgesehen, so dass die Zähne im Wesentlichen an den Zahnflanken im Wesentlichen spielfrei oder -arm aneinander gehalten werden. Das Kopfspiel liegt vorteilhafterweise im Bereich von 0,005 mm bis 0,05 mm, vorzugsweise beträgt es etwa 0,02 mm. Das Kopfspiel ermöglicht es, sowohl herstellungsbedingte Abweichungen als auch Längenänderungen infolge bei der Bearbeitung des Werkstücks erzeugter Wärme auszugleichen. Eine Reduzierung des Zahnspiels kann auch dadurch erreicht werden, dass die seitlichen Flanken der Zähne in Bezug auf die Flachseiten leicht konisch, bspw. mit einem Konuswinkel von etwa 0,5° bis 2°, zulaufen. Die Verzahnungen können mittels Drahterosion mit höchster Präzision gefertigt werden.

Die beiden Elemente sind vorzugsweise lösbar miteinander verbunden.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Elemente allein mittels der Fixiereinrichtung miteinander zu verbinden. Zusätzliche Verbindungs- und Haltemittel sind nicht erforderlich. Bspw. ist bei geeigneter Form und ausreichendem Eingriffs-Winkelbereich der Verzahnungen von bspw. mehr als 45°, vorzugsweise mehr als 60°, ein genügender Halt gegeben. Zum Schwenken werden die Zähne der Verzahnungen außer Eingriff gebracht, die Elemente zueinander verdreht und wieder miteinander verklemmt oder verastet. In diesem Sinne umfasst der Begriff "Verschwenken" auch die winkelmäßige Ausrichtung der Elemente relativ zueinander, nachdem die Elemente zuvor voneinander gelöst wurden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind das erste und zweite Element jedoch zusätzlich über einen Gelenkmittel miteinander verbunden, das die Schwenkachse definiert, in Bezug auf die die beiden Elemente relativ zueinander schwenkbar sind. Aus der Technik sind zahlreiche geeignete Gelenkmittel bekannt. Besonders vorteilhaft sind Scharniergelenke, bspw. Schraubscharniere oder gegebenenfalls Nietscharniere, die einfach herzustellen sind.

Es können zusätzliche Feststellmittel, z.B. Feststellschrauben mit Flügelmutter oder dgl., vorgesehen sein, um den eingestellten Winkel an dem Gelenkmittel oder in dessen Nähe zusätzlich zu arretieren. In einer geeigneten Ausführungsform ist das Gelenkmittel aber selbst dazu eingerichtet, die beiden Elemente in Radialrichtung in Bezug auf die Schwenkachse formschlüssig, im Wesentlichen spielfrei zu verbinden und in Axialrichtung einen Reibschluss zu ermöglichen. Dadurch kann ein versehentliches Lösen der Gelenkverbindung wirksam verhindert werden.

Ein derartiges Gelenkmittel kann vorteilhafterweise dadurch geschaffen sein, dass an einem Ende eines der beiden Elemente ein wulstartiger, kreisförmiger Fortsatz ausgebildet ist und an dem anderen Element Klauenglieder vorgesehen sind, die dazu dienen, nach Montage den Fortsatz an dessen Umfangsseite zu umgreifen. Vorteilhafterweise sind die Anlageflächen der Klauenglieder an die Rundung des Fortsatzes angepasst, um eine spielfreie oder zumindest spielarme Lagerung zu schaffen, und die Klauenglieder selbst sind gegen den Fortsatz vorgespannt, um eine Art nachgiebiger Klemmung oder Federklemmung zu ermöglichen.

Zur Vorspannung können zwar zusätzliche Federmittel oder Vorspannelemente vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch die Klauenglieder selbst geringfügig elastisch fle xibel gestaltet und vorgespannt. Die Höhe der Vorspannkraft ist vorzugsweise derart gewählt, um bei gelöster Fixiereinrichtung die beiden Elemente relativ zueinander manuell verschwenken zu können.

Ein derart gestaltetes Gelenkmittel ermöglicht es auch, eine Winkeleinstellvorrichtung zu schaffen, deren Flachseiten jeweils vollständig in einer Ebene liegen. Trotz der geringen Breite ragt kein Teil der Vorrichtung, insbesondere kein Teil des Gelenkmittels oder eines Arretierungsmittels über diese Flachseiten hinweg, was in Bezug auf sehr schmale Werkstücke von Vorteil ist.

Vorzugsweise ist wenigstens eines der beiden Elemente quer zu seinen Flachseiten geringfügig federnd nachgiebig. Dann kann einfach durch seitliche Auslenkung des Elementes die Fixiereinrichtung gelöst, das Element verschwenkt und bei einer anderen Winkelstellung wieder verklemmt werden. Bei ca. 12 cm langen Stahlelementen ist bis zu einer Breite von etwa 4 mm ausreichende Flexibilität gegeben.

Unabhängig von der Breite der Elemente kann eine Freigabevorrichtung vorgesehen sein, um die Gelenkverbindung zu Lösen. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann die Freigabevorrichtung dazu dienen, die Klauenglieder auseinander zu drücken und den Form- und Reibschluss aufzuheben.

Je nach Anwendung sind verschiedene Einstellbereiche möglich, bspw. zwischen 0° (Grundstellung) bis 45° oder sogar darüber. Soll die Höhe der Winkeleinstellvorrichtung in Grenzen gehalten werden, kann bspw. die zur Positionierung des Werkstücks vorgesehene Bezugsfläche in der Grundstellung in Bezug auf die Bezugsfläche des anderen Elements geneigt verlaufen, also einen Anfangswinkel aufweisen, während die Fixiereinrichtung zusätzlich lediglich einen Differenzwinkel vorgibt. Bei einem Anfangswinkel von 0°, also in der Grundstellung zueinander parallelen Bezugsflächen, und möglichen Differenzwinkeln zwischen 0° bis 10° ergibt dies absolute Einstellwinkel zwischen 0° und 10°. Bei einem Anfangswinkel von 10° oder 20° oder dgl. können dann Einstellwinkel zwischen 10° und 20°, zwischen 20° und 30° usw. vorgegeben werden. Es kann also ein Satz von Elementen zur Verfügung gestellt werden, um unterschiedliche Anfangswinkel, Stufensprünge und/oder Einstellbereiche zu ermöglichen. Vorteilhafterweise kann eines der Elemente unverändert bleiben und als Basiselement für die anderen, für den jeweiligen Einstellbereich oder dgl. spezifischen Elemente dienen, die schnell gegeneinander ausgetauscht werden können.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, der Zeichnung sowie der zugehörigen Beschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 einen Schraubstock zum Einspannen eines Werkstücks mit einer Winkeleinstellvorrichtung gemäß der Erfindung, in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung,
2a und 2b die zu der Winkeleinstellvorrichtung nach 1 gehörenden Elemente in einem demontierten Zustand, in einer vereinfachten Darstellung in Draufsicht, in gegenüber 1 vergrößertem Maßstab,
3a und 3b die Winkeleinstellvorrichtung nach 1 im zusammengebauten Zustand, bei einem Einstellwinkel von 0° und von 5° mit darauf positionier tem Werkstück, in Seitenansicht,
4 das Detail A aus 3b, stark vergrößert,
5a und 5b eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung bei unterschiedlichen Einstellwinkeln, in Seitenansicht,
6 und 7 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung in vereinfachter Seitenansicht,
8 eine Anwendung der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung in Verbindung mit einer Magnetspannplatte, und
9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung, die frei von Gelenkmitteln ist, in einer vereinfachten Darstellung in Seitenansicht.
1 zeigt in schematisierter Weise die wesentlichen Teile einer Spannvorrichtung 1 für ein Werkstück, bspw. eines Schraubstocks, in einer perspektivischen Darstellung. In der Darstellung sind ein stabiler Grundkörper 2 bspw. aus Gussstahl sowie eine erste und zweite Spannbacke 3, 4 zu erkennen. An der Oberseite des Grundkörpers 2 ist eine Führung vorgesehen, die hier in Form von längs des Grundkörpers 2 verlaufenden Führungsbahnen 5, 6 ausgebildet ist, die eine im Betrieb waagrechte Auflagefläche 7 für das Werkstück definieren. Die erste Spannbacke 3 ist hier längs der Führungsbahnen 5, 6 verschiebbar gelagert, um auf die hier unbewegliche zweite Spannbacke 4 zu und von dieser weg verschoben zu werden. Mittel zum Verschieben der Spannbacken 3 bzw. 4 sowie Klemmmechanismen sind in 1 der Einfachheit wegen nicht veranschaulicht. Die Spannvorrichtung 1 selbst ist nicht Gegenstand der Erfindung.
Außerdem ist in 1 eine erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 8 veranschaulicht, die hier im aufrechten Zustand, an die hintere, zweite Spannbacke 4 angelehnt dargestellt ist. Zu der Winkeleinstellvorrichtung 8 gehört ein erstes Element 10 sowie ein zweites Element 11, die über ein Gelenkemittel 12 schwenkbar verbunden sind. Die beiden Elemente 10, 11 sind vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt. Sie sind relativ flach, verglichen mit der Länge und Höhe. In 2a und 2b sind die beiden Elemente 10, 11 gesondert und vergrößert dargestellt.
Das erste Element 10 weist hier eine L-förmige Gestalt mit einem langen L-Schenkel 13 und einem einstückig damit ausgebildeten, senkrecht wegragenden kurzen L-Schenkel 14 auf. In 1 und 2b ist lediglich eine Flachseite 15 des ersten Element 10 sichtbar. Der lange L-Schenkel 13 ist in Höhenrichtung durch eine schmale, längliche erste Fläche 16, die eine erste Bezugsfläche darstellt, sowie eine hierzu parallele weitere Fläche 17 begrenzt. An dem freien Ende des langen L-Schenkel 13 geht die Fläche 16 in einen Flächenabschnitt 18 über, der mit der Fläche 16 einen spitzen Winkel einschließt und ausgehend von dieser schräg in Richtung auf die Fläche 17 verläuft. Der Flächenabschnitt 18 mündet in eine Umfangsfläche 20 eines an dem freien Ende des langen L-Schenkels 13 ausgebildeten kreissegmentförmigen Bereichs 23, der über die Fläche 17 hinausragt. Die Umfangsfläche 20 erstreckt sich über einen Kreisbogen von etwa 270° um eine in 2b senkrecht zur Blattebene verlaufende Achse 21 bis zu einer im Querschnitt V-förmigen Nut 22, die an dem Ende der Fläche 17 eingearbeitet ist.
Der kurze L-Schenkel 14 weist eine mit der Fläche 16 verbundene, senkrecht dazu ausgerichtete Fläche 24 sowie eine gegenüberliegende radiale Innenseite 25 auf, die mit der Fläche 17 verbunden ist. Die radiale Innenseite 25 erstreckt sich auf einem Bogenabschnitt von ungefähr 12 bis 13° eines um die Achse 21 angeordneten Kreises und geht an ihrem freien Ende in eine Abschlussfläche 26 über, die mit der Fläche 24 verbunden ist. Die radiale Innenseite 25 ist mit einer Stirnverzahnung in Form von Zähnen 27 versehen, die in Richtung auf die Achse 21 radial nach innen vorstehen und sich quer zu der Flachseite 15 erstrecken. Die Zähne 27 sind auf der radialen Innenseite 25 gleichmäßig voneinander beabstandet und zwar derart, dass der Mittenabstand benachbarter Zähne 27 einer Winkeldifferenz in Bezug auf die Achse 21 von einem Winkelgrad entspricht. Es ist eine Skala 28 vorgesehen, die die Winkelposition der einzelnen Zähne 27 in Bezug auf eine durch die Achse 21 verlaufende, zu der Fläche 16 parallele Ebene veranschaulicht.
Das zweite Element 11 weist eine in 1 und 2a sichtbare Flachseite 30 auf. Die hierzu parallele Flachseite auf der Rückseite ist hier verdeckt. Das zweite Element 11 ist in Höhenrichtung durch zwei zueinander parallele, längliche schmale Flächen 31, 32 begrenzt. An einem Ende der in 2a oberen Fläche 31 ist ein über diese hinausragender Fortsatz 33 ausgebildet, der eine senkrecht auf der Fläche 31 stehende Fläche 34 aufweist, die als Anschlag dient.
An dem gleichen Ende des zweiten Elementes 11, ungefähr der Anschlagfläche 34 gegenüber, ist in der Fläche 32 in Form einer im Wesentlichen kreisförmigen Ausnehmung eine Klaue 35 eingearbeitet, die zwei Klauenglieder 36, 37 aufweist. Das Klauenglied 36 ist zwischen einer quer zu der Fläche 31 verlaufenden Endfläche 38, einer im Anschluss daran ausgebildeten, unter einem Winkel in Richtung auf die Fläche 32 zu rücklaufenden Begrenzungsfläche 39 und einem zwischen der Begrenzungsfläche 39 und der Fläche 32 eingearbeiteten etwa halbkreisförmigen konkaven Abschnitt 40 festgelegt, der einen Krümmungsradius um eine Achse 41 aufweist, der dem Radius des kreissegmentförmigen Bereichs oder Fortsatzes 23 um die Achse 21 entspricht.
Das zweite Klauenglied 37 ist zwischen der Fläche 32 und einem in die Fläche 32 eingearbeiteten weiteren konkaven Abschnitt 42 definiert, der sich an den ersten konkaven Abschnitt 40 anschließt, jedoch einen um wenige Hundertstel Millimeter kleineren Radius um die Achse 41 aufweist. Somit ist der zwischen den konkaven Abschnitten 40, 42 festgelegte Bereich etwas kleiner, als der entsprechende Bereich des runden Fortsatzes 23.
Die beiden Klauenglieder 36, 37 sind durch einen Schlitz 43 voneinander getrennt, der zwischen dem ersten und zweiten konkaven Abschnitt 40 und 42 derart angeordnet ist, dass das Klauenglied 37 eine nur geringe Höhe aufweist und somit leicht flexibel ist. In dem Schlitz 43 ist eine ovale Bohrung 44 vorgesehen, deren Längserstreckung im Wesentlichen mit der Erstreckungsrichtung des Schlitzes übereinstimmt.
Eine der Endfläche 38 gegenüberliegende, die Flächen 31 und 32 verbindende radiale Außenseite 45 ist auf einem Kreissektor von ungefähr 12 bis 13° um die Achse 41 mit einem Durchmesser festgelegt, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der radialen Innenseite 25 des ersten Elements 10 um die Achse 21. Die radiale Außenseite 45 ist hier mit zu den Verzahnungszähnen 27 passenden Zähnen 46 versehen. Wie in 4 vergrößert dargestellt, sind die Füße und Köpfe der im Betrieb ineinander greifenden Verzahnungen 27, 46 zur Erhöhung der Riss- und Bruch festigkeit abgerundet. Zwischen den Köpfen der Zähne 46 und den Füßen der Verzahnung 27 und umgekehrt ist jeweils ein Kopfspiel 47 von ca. 0,02 mm vorgesehen, um die Handhabung zu erleichtern. Somit werden die beide Elemente 10 und 11 im Wesentlichen an den zueinander passenden Flanken der Zähne 27 und 46 miteinander verklemmt bzw. fixiert.
Die Funktionsweise der insoweit beschriebenen Winkeleinstellvorrichtung gemäß der Erfindung ist wie folgt:
Es wird angenommen, dass die beiden Elemente 10 und 11, wie in 2 dargestellt, voneinander gelöst sind. Um sie miteinander zu verbinden, wird ein hier nicht näher veranschaulichter Montageschlüssel, im einfachsten Fall ein Schraubendreher, in die ovale Bohrung 44 eingeführt. Durch Drehen des Montageschlüssels wird die Bohrung 44 quer zu dem Schlitz 43 und somit auch der Schlitz 43 selbst aufgeweitet. Dadurch wird gleichzeitig das flexibel nachgiebige zweite Klauenglied 37 in Richtung von dem ersten Klauenglied 36 elastisch weg gebogen, bis die zwischen den beiden Klauengliedern 36, 37 festgelegte Öffnung ausreichend groß ist, um über den runden Fortsatz 23 in Axialrichtung geschoben zu werden, um die Gelenkverbindung 12 zu schaffen.
Nach Entfernen des Montageschlüssels liegt der Abschnitt 40 der Klaue 36 flächig an der Außenumfangsfläche 20 des runden Fortsatzes 23 an, und der konkave Abschnitt 42 der Klaue 37 ist gegen die Umfangsfläche 20 elastisch vorgespannt. Die Achsen 21 und 41 fallen zusammen. Somit wird in Radialrichtung in Bezug auf die Achse 21, 41 ein Formschluss erzielt und in Umfangsrichtung sowie in Axialrichtung ein Reibschluss ermöglicht, der ein versehentliches Lösen der gebildeten Gelenkverbindung 12 verhindert.
In 3a ist die Winkeleinstellvorrichtung im mon tierten Zustand gezeigt, wobei die erste Bezugsfläche 16 des ersten Elements 10 und die zweite Bezugsfläche 31 des zweiten Elements 11 zueinander parallel verlaufen. Anhand der Fläche 32 und der Skala 28 lässt sich der eingestellte Winkel, hier 0° (Grundstellung), ablesen. Die Zähne 27 und 46 greifen ineinander ein. Die Fixiereinrichtung 48 ist also arretiert.
Zum Einstellen eines gewünschten Winkels wird die Fixiereinrichtung 48 gelöst, indem die beiden dünnen Stahlelemente 10, 11 mit geringem Kraftaufwand in einer Richtung quer zu den Flachseiten 15, 30 gegeneinander ausgelenkt werden, bis die Verzahnungen 27, 46 außer Eingriff gelangen und die beiden Elemente 10 und 11 in unterschiedlichen Ebenen liegen. Die Elemente 10, 11 lassen sich dann gegen die Reibschlusskraft der Klauenglieder 36, 37 auf die Umfangsfläche 20 um die Schwenkachse 21, 41 gegeneinander verschwenken, um den Winkel zwischen den Bezugsflächen 16 und 31 zu vergrößern. Der Einstellwinkel kann hier schrittweise in Stufen, die sich jeweils um 1° unterscheiden, festgelegt werden. Hierzu werden die Verzahnungen 27, 46 bei der gewünschten Winkelbeziehung durch leichtes Ineinanderdrücken wieder miteinander in Eingriff gebracht. In 3b ist ein Zustand gezeigt, bei dem ein Einstellwinkel von 5° entsprechend eingestellt worden ist. Der erste Zahn 46 im Anschluss an die Fläche 32 ist in der sechsten Zahnlücke des zweiten Elements 10, gemessen ausgehend von der Fläche 17, verklemmt. Durch derartiges Auseinanderdrücken, Verschwenken und Wiedereindrücken der beiden Elemente lassen sich beliebige der diskreten Einstellwinkel präzise, schnell und leicht vorgeben.
Wenn die Dicke der Elemente 10, 11 zu groß ist bzw. die Elemente 10, 11 nicht elastisch biegbar genug sind, wird die durch die Bohrung 44 in Verbindung mit dem Mon tageschlüssel gegebene Freigabeeinrichtung dazu verwendet, um die Klauenglieder auseinander zu drücken und die Gelenkverbindung 12 zu lösen.
Mit dem präzise vorgegebenen Einstellwinkel kann die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung 8 in einer Spannvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, bspw. in dem Schraubstock 1 gemäß 1 platziert werden. Hier wird die Bezugsfläche 16, die als Basis dient, auf die Auflagefläche 7, die eine Referenzfläche darstellt, gestellt, so dass die weitere Bezugsfläche 31 in 1 nach oben weist, und als Positionierfläche für das Werkstück dient. Das Werkstück wird mit seiner Unterseite 50 auf die Positionierfläche 31 gelegt (vgl. 3b), wobei dessen eine Seite gegen die Anschlagfläche 34 des Fortsatzes 33 angelehnt werden kann. Dann wird das Werkstücks mittels der Spannbacken 3, 4 verklemmt, um anschließend die Oberseite 51 des Werkstücks durch Schleifen, Fräsen oder dgl. zu bearbeiten. Wenn die Bearbeitungsebene der Werkzeugmaschine parallel zur Auflagefläche 7 des Schraubstocks verläuft, werden in der Oberseite 51 des Werkstücks 52 automatisch ebene Bereiche geschaffen, die zu der Unterseite 50 des Werkstücks um den eingestellten Einstellwinkel geneigt verlaufen. Bei der Bearbeitung des Werkstücks 52 kann die Winkeleinstellvorrichtung 8 in dem Schraubstock 1 verbleiben, da sie stabil genug ausgebildet ist, um auch die Bearbeitungskräfte aufnehmen zu können. Das Werkstück 52 ist folglich auch von der Unterseite her bei der Bearbeitung gestützt.
Die hier veranschaulichte erfindungsgemäße Winkeleinstellvorrichtung 8 ist vorteilhafterweise sehr schmal ausgebildet, ungefähr gleich oder schmäler als 3,5 mm. Die Elemente 10, 11 liegen quasi in einer Ebene, d.h. genauer die Flachseiten 30 und 15 liegen in einer Ebene, und die in 1 verdeckten Rückseiten der beiden Elemente 10, 11 liegen auch in einer Ebene. Das Gelenkmittel 12 beeinträchtigt diese Ebenheit nicht, ragt also nicht über die Flachseiten hinaus. Das Gelenkmittel 12 verhindert wirksam ein versehentliches Lösen der Verbindung, ohne dass zusätzliche Verriegelungs- oder Klemmungsmechnismen erforderlich sind. Vorteilhafterweise sind hier sowohl das Gelenkmittel 12 als auch die Fixiereinrichtung 48 durch an den Elementen 10, 11 angeformte Bereiche gebildet sind. Der Aufbau ist einfach, und die Herstellungskosten sind gering.
Die einstellbaren diskreten Winkelstufen sind von der Höhe des Anfangswinkels, also des Einstellwinkels bei der Grundstellung, und der Schrittweite der Fixiereinrichtung 48, hier der Teilung der Verzahnungen 27, 46 abhängig. Bei der Ausführungsform nach 1 bis 3 sind durch die gewählte Konfiguration Einstellwinkel zwischen 0° und 11 bzw. 12° in Schritten von 1° vorgebbar. Die der Fläche 18 gegenüberliegende Begrenzungsfläche 39 begrenzt den Winkeleinstellbereich, um Einstellungen außerhalb des vorgesehenen Winkelbereichs, hier bspw. über 10°, zu verhindern. In 5a und 5b ist eine Ausführungsform mit einem Einstellbereich zwischen 10 und 20° und 1°-Stufensprüngen veranschaulicht. Soweit Übereinstimmungen mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung in Bau und/oder Funktion bestehen, wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Dies gilt auch für die nachfolgenden Ausführungsformen gemäß 6-9.
Im Unterschied zu der Winkeleinstellvorrichtung nach 1 bis 3 ist bei der in 5a und 5b gezeigten Ausführungsform die als Positionierfläche für das Werkstück dienende Bezugsfläche 31 hier nicht parallel zu der Fläche 32 und somit in der in 5b gezeigten Grundstellung nicht parallel zu der Bezugsfläche 16 des ersten Elements 11 ausgebildet, sondern sie verläuft unter einem Anfangs- oder Neigungswinkel von 10° in Bezug auf diese. Die Anschlagfläche 34 des Fortsatzes 33 steht senkrecht auf der Bezugsfläche 31. Bei der in 5a gezeigten Stellung ist in der oben beschriebenen Weise ein Differenzwinkel von 5° eingestellt, was einen durch die Summe aus Anfangs- und Differenzwinkel gebildeten gesamten Einstellwinkel von 15° ergibt.
In 6 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, die einen Einstellbereich von 20 bis 30° aufweist. Die Positionierfläche 31 ist hier um 20° geneigt zu ihrer Bezugsfläche 32 bzw. zu der weiteren Bezugsfläche 16 in der Grundstellung gemäß 6. Um die Bauhöhe gering zu halten verläuft die Fläche 31 hier nur etwa bis zur Mitte der Längserstreckung des Elementes 11 schräg geneigt und geht dort in eine Fläche 31' über, die parallel zu der Fläche 32 angeordnet ist.
Es können weitere zweite Elemente 11 zur Verfügung gestellt werden, die bspw. mit einem Anfangswinkel von 30°, 40°, 50° oder anderen versehen sind. Somit erhält man einen Satz von zweiten Elementen, die gegeneinander ausgetauscht werden können, um unterschiedliche Einstellbereiche abdecken zu können. Vorteilhafterweise ist das hier als Basiselement dienende erste Element 10 stets gleich ausgebildet. Es können weitere Sätze von Elementen 10, 11 für unterschiedliche Winkelstufen, bspw. Vielfache eines Bruchteils eines Winkelgrades bereitgestellt werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen der die Verzahnung 26 aufweisende L-Schenkel 14 samt der radialen Innenseite 25 und der darin vorgesehen Verzahnung 27 derart verlängert, dass Differenzwinkel zwischen 0° und hier 45°, aber ansonsten auch darüber, möglich sind. Die Umfangsseite 20 des runden Fortsatzes 23 weist eine geeignete Bogenlänge auf, d.h. die Fläche 18 und die Begrenzungsfläche 39 lassen entsprechend große Winkeleinstellungen zu. Das zweite Element ist hier wie in 1 bis 3, also mit einem Anfangswinkel von 0° ausgebildet. Selbstverständlich kann auch hier der Anfangswinkel größer als 0° sein.
Im allgemeinen reicht die Adhäsionskraft aus, um die an der Spannbacke 4 anliegende Vorrichtung 8 in Anlage zu halten (vgl. 1). Es könnten aber auch für die jeweilige Spannvorrichtung geeignete Abstützfüße, nasenförmige Vorsprünge oder dgl. vorgesehen sein, um ein Verkippen der Winkeleinstellvorrichtung im Gebrauch zu verhindern. Sollen dickere Werkstücke bearbeitet werden, können zwei derartige Winkeleinstellvorrichtungen im Abstand zueinander angeordnet werden, wobei es möglich ist, dazwischen Distanzbolzen oder Ähnliches vorzusehen. An der Bezugsfläche 16 könnte auch eine Anschlagleiste vorgesehen sein.
In 8 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung 8 zur Aufspannung eines Werkstücks an einer Magnetspannplatte 54 gezeigt, wenn auch das Werkstück aus einem magnetischen Material besteht. Die Magnetspannplatte 54 weist in bekannter Weise einen Dauermagneten auf, wobei die Magnetkraft zur Abnahmeerleichterung auch ein- und ausschaltbar sein kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 8 liegt mit der zu den Flachseiten 15, 30 parallelen Rückseite auf der lamellenartigen Spannfläche 55 der Magnetspannplatte 54 auf, wobei sich die Bezugsfläche 16 gegen eine an der Längsseite der Magnetspannplatte 54 vorgesehene Anschlagleiste 56 abstützt. Das Werkstück 52 ist zwischen der Anschlagfläche 34 und der Bezugsfläche 31 in der für die Bearbeitung bzw. Vermessung geeigneten Stellung lagerichtig positioniert.
In 9 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Winkeleinstellvorrichtung 8 veranschaulicht, die im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungen ohne ein Gelenkmittel 12 auskommt. Das erste Element 10 ist in Form eines Sockels ausgebildet, der die Bezugsfläche 16 als Bezugsfläche trägt. Die in Bezug auf die Achse 21, 41 radiale Innenseite ist hier nicht auf einem senkrecht vorragenden Schenkel, sondern in der zu der Bezugsfläche 16 parallelen Seite 17 eingearbeitet, und zwar derart, dass sich ein Winkelbereich von 120° oder sogar darüber ergibt. Die in der Fläche 25 eingearbeiteten Zähne 27 haben vorliegend eine Winkelteilung von 2°. Das zweite Element 11 ist hier durch eine kreissegmentartige Scheibe gebildet, deren in Bezug auf die Achse 21, 41 radiale Außenfläche eine zu der Verzahnung 27 passende Verzahnung 46 trägt. Die Sehne des Kreissegments bildet die Bezugsfläche 31. Die beiden Elemente 10, 11 werden allein mittels der durch die Verzahnungen 27, 46 gebildeten Fixiereinrichtung 48 aneinander gehalten.
Zum Einstellen eines Winkels, werden die beiden Elemente 10, 11 in Axialrichtung gegeneinander verschoben oder ausgelenkt, bis die Zähne 27, 46 außer Eingriff kommen. Danach werden die voneinander gelösten Elemente zueinander verdreht und in der gewünschten Winkelstellung wieder miteinander in Eingriff gebracht. In diesem Sinne bezeichnet das Wort "Verschwenken" auch ein Verdrehen der beiden Elemente 10, 11 relativ zueinander, nachdem sie zuvor voneinander getrennt worden sind.
Obwohl hier besonders bevorzugte Ausführungsformen der Winkeleinstellvorrichtung 8 veranschaulicht und beschrieben sind, sind im Rahmen der Erfindung selbstverständlich zahlreiche Modifikationen möglich. Bspw. kann eines der Elemente 10, 11 mit einer Verzahnung versehen sein, während das andere Element lediglich einen einzelnen Zahn enthält. Die Fixiereinrichtung 48 kann auch durch passende Bolzen und Bohrungen gebildet sein. Es kann eine Einrastvorrichtung vorgesehen sein, derart, dass ein Widerstand beim Fixieren der Fixiereinrichtung 48 oder bei deren Lösen überwunden werden muss. Die beiden Elemente 10 und 11 müssen nicht notwendigerweise in einer Ebene liegen. Als Gelenkmittel können beliebige aus der Technik bekannte Gelenke und Scharniere verwendet werden. Die Verwendung der hier gezeigten Ausführungsformen wird jedoch wegen der günstigen, schlanken Gestalt, der einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung und der Möglichkeit beliebige Einstellwinkel mit feinster Präzision und Wiederholgenauigkeit wieder einstellen zu können, bevorzugt.
Eine Winkeleinstellvorrichtung 8 weist ein erstes Element 10, das eine erste Bezugsfläche 16 trägt, ein zweites Element 11, an dem eine zweite Bezugsfläche 31 ausgebildet ist und das bezüglich einer Schwenkachse 21, 41 gegenüber dem ersten Element 10 verschwenkbar ist, und eine Fixiereinrichtung 48. Die Fixiereinrichtung 8 ist in diskreten Schritten einstellbar, um diskrete Einstellwinkel zwischen den Bezugsflächen 16 und 31 in Stufen vorzugeben und um die Elemente 10, 11 bei dem gewählten Einstellwinkel zu fixieren.

Claims

Winkeleinstellvorrichtung (8), insbesondere zur Positionierung von Werkstücken bei der Bearbeitung und/oder Prüfung, mit einem ersten Element (10), das eine erste Bezugsfläche (16) trägt, mit einem zweiten Element (11), an dem eine zweite Bezugsfläche (31) ausgebildet ist und das bezüglich einer Schwenkachse (21, 41) gegenüber dem ersten Element (10) verschwenkbar ist, und mit einer in diskreten Schritten einstellbaren Fixiereinrichtung (48), um den Einstellwinkel zwischen den Bezugsflächen (16, 31) in Stufen zu fixieren.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente (10, 11) aus gehärtetem Stahl gefertigt sind.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Element (10, 11) und insbesondere die erste und zweite Bezugsfläche (16, 31) eine längliche Ausdehnung aufweisen, die die Breite der Elemente (10, 11) bzw. Bezugsflächen (16, 31) wesentlich übersteigt.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Bezugsfläche (16, 31) senkrecht zu zugehörigen Flachseiten (15, 30) der Elemente (10, 11) und zu einer durch die Schwenkachse (21, 41) definierten Schwenkebene angeordnet sind.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung (48) dazu eingerichtet ist, wahlweise eines von mehreren Einstellwinkeln bei gleichbleibenden Stufensprüngen festzusetzen.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstufen ganzzahlige Vielfache eines Winkelgrades oder eines Bruchteils eines Winkelgrades betragen.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung (48) ein an einem der Elemente (10, 11) vorgesehenes Eingreifmittel (27, 46) sowie ein an dem anderen Element (10, 11) vorgesehenes Formschlussmittel (27, 46) aufweist, die zueinander passend gestaltet sind.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingreifmittel und das Formschlussmittel in Form von Verzahnungen (27, 46) ausgebildet sind, die auf einander zugewandten, in Bezug auf die Schwenkachse (21, 41) radialen Seiten (25, 45) der Elemente (10, 11) angeordnet sind.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungen (27, 46) Rundverzahnungen sind.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Verzahnungen (27, 46) ein Kopfspiel vorgesehen ist, das vorzugsweise zwischen 0,005 mm und 0,05 mm, vorzugsweise etwa 0,02 mm beträgt.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente (10, 11) lösbar miteinander verbunden sind.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente (10, 11) allein mittels der Fixiereinrichtung (48) miteinander verbindbar sind und gehalten werden.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelenkmittel (12), vorzugsweise ein Scharniermittel, vorgesehen ist, um das erste Element (10) mit dem zweiten Element (11) um die Schwenkachse (21, 41) schwenkbar zu verbinden.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkmittel (12) dazu eingerichtet ist, die beiden Elemente (10, 11) in Radialrichtung in Bezug auf die Schwenkachse (21, 41) formschlüssig, im Wesentlichen spielfrei, und in Axialrichtung reibschlüssig zu verbinden.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkmittel (12) durch einen die Schwenkachse definierenden kreisförmigen Fortsatz (23) an einem Ende eines der beiden Elemente (10, 11) und durch Klauenglieder (36, 37) an dem anderen Element (10, 11) gebildet ist, die dazu eingerichtet sind, den Fortsatz (23) nachgiebig zu umgreifen.
Winkeleinstellvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Klauenglieder (36, 37) gegen den Fortsatz (23) derart bemessen ist, um bei gelöster Fixiereinrichtung (48) ein Verschwen ken der beiden Elemente (10, 11) relativ zueinander zu ermöglichen.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Elemente (10, 11) quer zu der durch die Schwenkachse (21, 41) definierten Schwenkebene geringfügig federnd nachgiebig ist.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabeeinrichtung (44) vorgesehen ist, um die Gelenkverbindung (12) zu lösen.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Bezugsfläche (16, 31) in einer Grundstellung zueinander parallel sind.
Winkeleinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bezugsflächen (16, 31) der beiden Elemente (10, 11) in einer Grundstellung zwischen einander einen von Null verschiedenen Anfangswinkel festlegen.
Satz von mehreren ersten und/oder zweiten Elementen (10, 11) nach Anspruch 19 und 20 zur Bildung einer Winkeleinstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elemente (10, 11) für unterschiedliche Einstellwinkel und/oder unterschiedliche Einstellbereiche eingerichtet sind.