DE1106582B - Clamping device for elastic clamping of workpieces - Google Patents

Description

Spannvorrichtung zum elastischen Spannen von Werkstücken Bei neuzeitlichen Handspannzeugen wird zunehmend ein elastisches, kraftgerechtes Spannen und die selbsttätige Verhinderung fehlerhafter Werkstückbestimmungen gefordert. Damit sollen die physischen und psychischen Belastungen der arbeitenden Menschen weitgehend vermindert und die Arbeitsleistung gesteigert werden. Die übliche Schraubenspannung, die bis 90'°;o der Handkraft durch Reibung vernichtet, zeitraubend und unsicher spannt, ist nicht imstande, die neuen Forderungen zu erfüllen.Clamping device for elastic clamping of workpieces Manual clamping tools are increasingly becoming elastic, force-based clamping and automatic ones Prevention of incorrect workpiece definitions required. This is supposed to be the physical and psychological stress on working people largely reduced and the Work performance can be increased. The usual screw tension, which is up to 90 °; o the hand force destroyed by friction, time-consuming and insecure tension is not able to meet the new demands.

Es sind bereits Bohrspanner bekannt, die mit Handhebel über Zahnstangengetriebe, Drehstab- und Schraubenfedern spannen und eine Einstellvorrichtung für die Spannkraft besitzen. Aber bei den bisherigen Ausführungen sind wichtige Forderungen unbeachtet geblieben.Drilling jigs are already known which, with hand lever via rack and pinion gears, Tension torsion bar and coil springs and an adjustment device for the tensioning force own. But important requirements have not been taken into account in what has been said so far remained.

In einem Fall wird das Drehmoment des Handhebels über eine Stabfeder auf die Ritzelwelle des Spanntriebes übertragen und durch ein Rollengesperre blockiert. Aber die sehr steife Stabfeder hat nur die Aufgabe, eine zusätzliche Drehbewegung des Handhebels zum Blockieren des Zahnstangengetriebes über das Rollengesperre zu ermöglichen. Mit elastischem Spannen und Lösen hat sie nichts zu tun, denn beide Vorgänge sind nach wie vor harte Funktionen mit entsprechend schlechtem Wirkungsgrad. Besonders nachteilig ist das Rollengesperre, das einerseits den Spannbetrieb mit großer Reibung blockieren und ihn andererseits beim Entspannen mit geringem Widerstand freigeben soll. Naturgemäß kann die bekannte Kompromißlösung keine der beiden Aufgaben befriedigend erfüllen. Zudem fehlt die Einstellbarkeit der jeweils günstigsten Spannkraft und die selbsttätige Verhinderung falscher Werkstückbestimmungen, die in Verbindung mit dem Rollengesperre nicht erreichbar sind.In one case, the torque of the hand lever is provided by a bar spring transferred to the pinion shaft of the tensioning drive and blocked by a roller lock. But the very stiff bar spring only has the task of an additional rotary movement of the hand lever to block the rack and pinion via the roller lock enable. It has nothing to do with elastic tensioning and loosening, because both Processes are still hard functions with correspondingly poor efficiency. Particularly disadvantageous is the roller lock, which on the one hand the clamping operation with block with high friction and, on the other hand, with little resistance when relaxing should release. Naturally, the known compromise solution cannot do either of the two tasks meet satisfactorily. In addition, there is no adjustability of the most favorable clamping force in each case and the automatic prevention of incorrect workpiece determinations that are associated with cannot be reached with the roller lock.

Bei einem anderen Bohrspanner mit einem Stabfederbündel ist wohl ein hochelastisches Spannen und Lösen möglich, aber auch hier fehlt die Einstellbarkeit der Spannkraft und eine gute Höheneinstellung der Bohrplatte. Besonders nachteilig ist die Herstellung der Stabfederbündel, weil es für die beiderseitige Fassung der Federstäbe keine befriedigende Fertigungsynethode gibt.Another drill jig with a bundle of rod springs is probably a highly elastic clamping and releasing possible, but here too there is no adjustability the clamping force and a good height adjustment of the drilling plate. Particularly disadvantageous is the production of the rod spring bundle because it is for the mutual setting of the Spring bars are no satisfactory manufacturing method.

Bei einer dritten Art ähnlicher Bohrspanner sind die beiden Zahnstangentriebe gegenläufig mit einem Steigungswinkel von etwa 45° verzahnt. Auf der Hebelwelle sitzt ein festes und ein axial verschiebbares Ritzel. Zwischen beiden spannt sich eine einstellbare Druckfeder, die dafür sorgen soll, daß beide Zahnstangentriebe gleich belastet werden. Dies führt jedoch zu einer Schiefstellung der Bohrplatte, wenn diese außermittig auf das Werkstück drückt. Außerdem hat die Konstruktion acht Reibstellen, durch die - vorsichtig gerechnet - immer noch die Hälfte der Handkraft nutzlos verzehrt wird. Schließlich ist die vorhandene Einstellvorrichtung für die Spannkraft fast wertlos, weil sie im Betrieb nicht zugänglich ist.A third type of similar drill jig has the two rack and pinion drives toothed in opposite directions with a pitch angle of about 45 °. On the lever shaft there is a fixed and an axially movable pinion. Between the two stretches an adjustable compression spring, which should ensure that both rack and pinion drives will be charged immediately. However, this leads to a misalignment of the drilling plate, if this presses off-center on the workpiece. In addition, the construction has eight Friction points through which - calculated carefully - still half the hand strength is uselessly consumed. Finally, the existing adjustment device for the Tension almost worthless because it is not accessible during operation.

Eine vierte Bauart besitzt wohl eine einwandfreie Führung der Bohrplatte und eine zugängliche Einstellvorrichtung für die Spannkraft, aber die zum elastischen Spannen gebrauchte Schraubenfeder in der hohlen Spannwelle führt zu großen Ritzeln mit schlechter Hebelübersetzung. Außerdem ist es nachteilig, die axial wirkende Federkraft über einen steilgängigen, kraftverzehrenden Gleitschraubentrieb in ein Drehmoment für die Spannritzel umzuformen.A fourth type probably has a perfect guidance of the drilling plate and an accessible adjustment device for the clamping force, but the one for the elastic Tensioning used coil springs in the hollow tensioning shaft leads to large pinions with poor leverage. It is also disadvantageous that it acts axially Spring force via a steep, force-absorbing sliding screw drive To convert torque for the tensioning pinion.

Schließlich fehlt bei allen bekannten Bohrspannern eine praktische Schnell- und Feineinstellung der Bohrplattenhöhe.Finally, all known drill jigs lack a practical one Quick and fine adjustment of the drilling plate height.

Um die eingangs erwähnten Forderungen, ohne die Mängel der bekannten Konstruktionen, erfüllen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Drehmoment vom Handhebel über eine schnellverstellbare Reibungskupplung, eine raumsparende Tellerfedernsäule und einen steilgängigen Wälzschraubtrieb, vorzugsweise mit 45° Steigungswinkel, auf die durchgehende, gerade verzahnte Ritzelwelle zu übertragen. Die Tellerfedernsäule kann bequem in der hohlen Ritzelwelle oder am linken Ende derselben untergebracht werden. Alle praktisch nötigen Spannkräfte und Federkennzahlen sind mit genormten, handelsüblichen Tellerfedern zu erreichen. Es zeigt Fig. 1 Schnitt längs der Linie A-B-C-D-E-F der Fig. 2, Fig. 2 Sicht in Richtung R der Fig. 1, Fig. 3 Schnitt längs der Linie G-H-T-K der Fig. 4, Fig. 4 Sicht in Richtung S der Fig. 1 bei abgenommener Bohrplatte, Fig. 5 Sicht in Richtung T der Fig. 4 auf das Steilgewinde und die Wälzkörper in gespanntem Zustand. Die Seitenwände 1 (Fig. 3) sind durch die geschlitzten Rohre 2, Muttern 3, heile 4 und Schrauben 5 fest bzw. verstellbar miteinander verbunden. Mutter 3 ist gegenüber Keil 4 durch zwei (nicht gezeichnete) Stifte gegen Verdrehung und gegen das Abfallen nach unten gesichert. In den Bohrungen 6 und den Büchsen 7 sind die verzahnten Säulen 8 leicht verschiebbar gelagert. Auf dem Säulenkopf 9 mit den Bestimmungskegeln 10 ist die Bohrplatte 11 durch Schrauben 12 befestigt. Die Bohrplatte ihrerseits trägt die Bohrbüchsen 13 (Fig. 1) und die Prismen 14, die das Werkstück 15 in der Längsrichtung bestimmen und spannen. Die Prismen 16 sind auf den Schienen 17 als verstellbareAnschläge befestigt. Auf dem Ring 18 ist Handhebel 19 um die Achse der Schraube20 etwa 4° schwenkbar gelagert j zum Ein- und Ausklinken beim Spannen und Lösen. Im selbstlösenden Kegel 21 sitzt die Spannscheibe 22 mit der durchgehenden Schraube 23, die ihr Muttergewinde im Steilgewindestück 24 hat. Die Stifte 25 sichern die Teile 22 und 24 gegen Verdrehung. Beim Festziehen der Schraube 23 entstehen zwischen den Stirnflächen 26 und im Kegel 21 die zum Übertragen der Spannkraft notwendigen Reibungsmomente. Steilgewindestück 24 ist in der Bohrung 27 der Ritzelwelle 28 dreh- und verschiebbar gelagert. Der Kugelkranz 29 in den Ringnuten 30 und 31 begrenzt die Axialbewegung des Steilgewindestücks. Zur Axialsicherung der Ritzelwelle dient der Bund an ihrem rechten Ende und der Federring 32.To meet the requirements mentioned above, without the shortcomings of the known Constructions, to be able to meet, is proposed according to the invention, the torque from the hand lever via a quickly adjustable friction clutch, a space-saving one Disc spring column and a steep pitch screw drive, preferably at 45 ° Helix angle to be transferred to the continuous, straight-toothed pinion shaft. The disc spring column can be conveniently placed in the hollow pinion shaft or on the left end the same are housed. All practically necessary clamping forces and spring parameters can be achieved with standardized, commercially available disc springs. It shows Fig. 1 section along the line A-B-C-D-E-F of FIG. 2, FIG. 2, view in the direction R of FIG. 1, FIG. 3 section along the line G-H-T-K of FIG. 4, FIG. 4 view in direction S of FIG. 1 with the drilling plate removed, FIG. 5 view in the direction T of FIG. 4 onto the coarse thread and the rolling elements in the clamped state. The side walls 1 (Fig. 3) are tight through the slotted tubes 2, nuts 3, 4 and screws 5 or adjustably connected to each other. Nut 3 is opposite wedge 4 by two (not shown) pins secured against twisting and falling down. In the bores 6 and the sleeves 7, the toothed columns 8 are easily displaceable stored. The drilling plate 11 is on the column head 9 with the determination cones 10 fastened by screws 12. The drilling plate in turn carries the drill sleeves 13 (Fig. 1) and the prisms 14 which define the workpiece 15 in the longitudinal direction and tension. The prisms 16 are mounted on the rails 17 as adjustable stops. On the ring 18, the hand lever 19 can be pivoted about 4 ° about the axis of the screw 20 stored j for engaging and disengaging when tightening and releasing. In the self-releasing cone 21 sits the tension washer 22 with the through screw 23, which its nut thread has 24 in the steep thread. The pins 25 secure the parts 22 and 24 against rotation. When tightening the screw 23 arise between the end faces 26 and in the cone 21 the frictional torques required to transmit the clamping force. Steep thread piece 24 is rotatably and displaceably mounted in the bore 27 of the pinion shaft 28. Of the Ball ring 29 in the annular grooves 30 and 31 limits the axial movement of the steep thread piece. To axially secure the pinion shaft, the collar at its right end and the Spring washer 32.

An der inneren Stirnseite des Steilgewindestückes 24 (Fig. 5) befindet sich die rechte Flanke 33 des Steilgewindeganges. Zwischen dieser und der linken Gewindeflanke 35 liegt die Kugel 34 mit dem von der Federsäule 39 abhängigen Berührungsdruck. Fig. 5 zeigt den Wälzschraubentrieb in gespanntem Zustand. Bei der An- und Abstellbewegung der Bohrplatte liegen die Stirnflächen 36 und 37 aneinander. Gewinde-,tück 24 ist mit Zugstange 38 fest verbunden; diese reicht bis zum linken Ende der Ritzelwelle, gibt den Tellerfedern 39 die notwendige Führung und überträgt deren Spannkraft auf den Wälzschraubentrieb. Mit Gewinde 40, Mutter 41 und Skala 42 ist jede Spannkraft von Null bis zur maximalen Federlast einstellbar. Zum Blockieren des Handhebels in der Spannstellung ist die Klinkenscheibe 43, die mit Schraube 44 am Handhebel befestigt ist, mit der Klinke 45 vorgesehen. An den Zähnen der Ritzelwelle ist während der ganzen Bohrarbeit die axiale Spannkraft der Tellerfedern wirksam, welche der Verzahnung über den Wälz--#chraubentrieb zugeleitet wird. Gibt das Werkstück unter dem Arbeitsdruck nach, so folgt die Spannkraft <dem Werkstück mit absoluter Sicherheit. Ein Loswerden, wie bei den üblichen Spannzeugen ohne elastisches Zwischenglied, ist nicht möglich. Zum Befestigen der Werkstück-unterlagen, z. B. der Schienen 17, dienen die prismatischen Muttern 48 mit der Schraube 49.Located on the inner face of the steep thread piece 24 (Fig. 5) the right flank 33 of the steep thread. Between this one and the one on the left On the thread flank 35, the ball 34 lies with the contact pressure dependent on the spring column 39. Fig. 5 shows the rolling screw drive in the tensioned state. During the on and off movement the end faces 36 and 37 of the drilling plate lie against one another. Thread, piece 24 is firmly connected to tie rod 38; this extends to the left end of the pinion shaft, gives the plate springs 39 the necessary guidance and transfers their clamping force the rolling screw drive. With thread 40, nut 41 and scale 42, every clamping force is adjustable from zero to the maximum spring load. To block the hand lever In the clamping position, the pawl washer 43, which with screw 44 on the hand lever is attached, provided with the pawl 45. On the teeth of the pinion shaft is during the entire drilling work, the axial clamping force of the disc springs is effective, which of the The toothing is supplied via the roller # screw drive. Specifies the workpiece According to the working pressure, the clamping force follows the workpiece with absolute certainty. Getting rid of it, as with the usual grips without an elastic intermediate member, can not. To attach the workpiece supports, e.g. B. the rails 17, the prismatic nuts 48 with the screw 49 serve.

Die Vorgänge sind folgende: Beim Einlegen des Werkstückes 15 steht der Spannhebel im allgemeinen enkrecht, so daß dic Bohrplatte je nach Größe der Spanner bis 50 mm angehoben ist. Das Werkstück 15 tvird auf die vorteilhaft nach vorn verlängerten Schienen gelegt und gegen die Anschläge 16 geschoben. Anchließend wird der Handhebel am drehbaren Ballengriff gefaßt und nach vorn gedreht. Dabei dreht sich die Ritzelwelle 28 mit allen ein- und angebauten Teilen derart mit, als wäre sie mit dem Handhebel fest ver-1@unden. Sobald die Prismen 14 das Werkstück erreiclicii, bestimmen sie selbsttätig die genaue Arbeitsstellung. Im vorliegenden Fall ist allerdings nur die Breitciil)rstininiung angedeutet. Haben die Säulen 8 mit der Bohrplatte 11 und den Prismen 14 die Spannstellung erreicht, dann hört auch die Bewegung der Ritzelwelle auf. In diesem Augenblick steht die Klinkenscheibe 43 etwa 8° über der Klinke 45. Um einklinken, d. 1i. die Spannkraft blockieren zu können, ist der Handhebel entsprechend tiefer zu drücken. Aber nur das mit dem Handhebel verbundene Gewindestück 24 macht die Bewegung mit. Dabei tritt mit der Drehbewegung auch eine axiale Verschiebung von gleichem Ausmaß ein. Gewindestück 24 rückt nach rechts und nimmt Zugstange 38, die Tellerfedern 39 und die Mutter 41 mit. Dementsprechend steigt die Federspannung bis zum Blockieren in der Raststellung etwas an. Die Blockierung ist derart, daß ein unbeabsichtigtes Lösen während der Arbeit ausgeschlossen ist. Die Kugeln 34 zwischen den Schraubflächen 33 und 35 sichern eine fast reibungsfreie Kraftübertragung, während das elastische Spannen und Lösen das Ermüden der Arbeiter weitgehend vermindert.The processes are as follows: When the workpiece 15 is inserted, it is stationary the clamping lever is generally perpendicular, so that the drilling plate depending on the size of the Clamp is raised up to 50 mm. The workpiece 15 is on the advantageous after placed in front of elongated rails and pushed against the stops 16. Afterwards the hand lever is gripped on the rotatable ball handle and turned forward. Included the pinion shaft 28 rotates with all installed and attached parts in such a way as it would have been permanently lost with the hand lever. As soon as the prisms 14 reach the workpiece ereiclicii, they automatically determine the exact working position. In the present In this case, however, only the broad structure is indicated. Have the pillars 8 reached the clamping position with the drilling plate 11 and the prisms 14, then also hears the movement of the pinion shaft. At this moment the pawl is ready 43 about 8 ° above the pawl 45. To latch, d. 1i. to block the clamping force the hand lever has to be pushed deeper accordingly. But only with the hand lever connected threaded piece 24 makes the movement with. It occurs with the rotary motion an axial displacement of the same amount. Threaded piece 24 moves up right and takes the pull rod 38, the disc springs 39 and the nut 41 with it. Accordingly the spring tension increases slightly until it locks in the detent position. The blocking is such that unintentional loosening during work is impossible. The balls 34 between the screw surfaces 33 and 35 ensure an almost frictionless Power transmission, while the elastic tensioning and loosening fatigue of the workers largely reduced.

Beim Lösen ist die Arbeitsfolge umgekehrt: Ausklinken des Handhebels, Rücklauf des Wälzschraubentriebs in die Anfangsstellung, dann Hochschieben der Bohrplatte in die Ladestellung bei etwa senkrechter Handhebelstellung und schließlich Wegnahme des Werkstückes.When loosening the work sequence is reversed: releasing the hand lever, Return of the rolling screw drive to the starting position, then pushing up the drilling plate in the loading position with approximately vertical hand lever position and finally removal of the workpiece.

Zur Schnell- und Feineinstellung der Spannhöhe wird die Innensechskantschraube 23 mit der ScheibL 22 im Kegel 21 gelöst, so daß Ring 18 mit dem Spannhebel und seiner Nabe 19 gegenüber der Ritzelwelle und dem Wälzschraubentrieb frei drehbar sind. Jetzt wird die Bohrplatte mit den beiden Säulen von Hand auf die gewünschte Spannhöhe gebracht und der Spannhebel um einige Grade über der waagerechten Spannstellung wieder durch Schraube 23 mit den Teilen 22 und 24 verbunden. Um wieviel der Spannhebel über der waagerechten Spannstellung einzustellen ist, hängt von den Toleranzen der Werkstücke ab. Werden diese beim Einstellen sachgemäß beachtet, so kann der Spannhebel nur bei richtiger Werkstücklage gesperrt werden. Bei mangelhaft eingelegtem Werkstück dagegen wird der Arbeiter durch die Unmöglichkeit des Sperrens gezwungen, die Werkstücklage zu berichtigen.The hexagon socket screw is used for quick and fine adjustment of the clamping height 23 loosened with the ScheibL 22 in the cone 21, so that ring 18 with the clamping lever and its hub 19 freely rotatable relative to the pinion shaft and the rolling screw drive are. Now the drilling plate with the two pillars is manually adjusted to the desired one The clamping height is brought and the clamping lever is a few degrees above the horizontal clamping position again connected to parts 22 and 24 by screw 23. By how much the cocking lever above the horizontal clamping position depends on the tolerances of the Workpieces. If these are properly observed when setting, the clamping lever can can only be blocked if the workpiece is in the correct position. In the case of a poorly inserted workpiece on the other hand, the worker is forced by the impossibility of locking to change the workpiece position to correct.

Zum Einstellen der Spannkraft wird die Innensechskantmutter 41 mit ihrer Kilogrammteilung 42 auf die gewünschte Zahl gedreht, die beim Spannen je nach der Werkstücktoleranz um einige Prozent steigt. Die Vorausbestimmung der Spannkraft entbindet den Arbeiter von der Verantwortung für das kraftgerechte Spannen, vermindert seine Ermüdung und verhindert unzuläs-Ci?P Verformungen der Werkstücke.The hexagon socket nut 41 is used to adjust the clamping force their kilogram graduation 42 rotated to the desired number, which depends on the tensioning the workpiece tolerance increases by a few percent. The predetermination of the elasticity Relieves the worker of the responsibility for the correct tensioning, reduced its fatigue and prevents inadmissible deformations of the workpieces.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Spannvorrichtung zum elastischen Spannen von Werkstücken, bei der über einen Handhebel, ein elastisches Zwischenglied, stirnverzahnte Ritzel und Zahnstangensäulen eine auf diesen befestigte Bohrplatte mit einstellbarer Spannkraft auf das Werkstück gepreßt und der Handhebel durch die Axialbewegung eines Federgegenlagers und die Wirkung eines steilgängigen Schraubentriebes blockiert werden kann, gekennzeichnet durch einen ein- oder mehrgängigen Wälzschraubentrieb (33, 34, 35) zur Umwandlung der axialen Federkraft (39) in ein Drehmoment zum Erzeugen der Spannkraft. PATENT CLAIMS: 1. Clamping device for elastic clamping of workpieces, in which a drill plate attached to this is pressed onto the workpiece with an adjustable clamping force via a hand lever, an elastic intermediate link, spur-toothed pinion and rack columns and the hand lever is pressed onto the workpiece by the axial movement of a spring counter bearing and the effect of a steep-running Screw drive can be blocked, characterized by a single or multiple-turn rolling screw drive (33, 34, 35) for converting the axial spring force (39) into a torque for generating the clamping force. 2. Spanngerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzschraubentrieb mit Kugeln (34) und entsprechenden Schraubflächen (36, 37) in den Stirnseiten der Teile (24, 28) gebildet wird 3. Spanngerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bewegung der Schraubteile (24, 28) durch einen Kugelkranz (29) in Nuten (30, 31) begrenzt wird. 4. Spanngerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende Element (24) des Wälzschraubentriebes durch eine beliebig verstellbare Reibungskupplung mit dem Handhebel verbunden ist. 5. Spanngerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Zwischenglied als raumsparende Tellerfedernsäule (39) mit großem Spannbereich in der hohlen Ritzelwelle (28) untergebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 906 280, 863 438; Z i e g e n e r , »Berechnung und Konstruktion von Vorrichtungen«, Verlag Technik, Berlin, 1954; Zeitschrift »Werkstattstechnik und Maschinenbau«, 42. Jahrgang, Heft 6, Juni 1952, S. 236 bis 239.2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the rolling screw drive with balls (34) and corresponding screw surfaces (36, 37) in the end faces of the Parts (24, 28) is formed 3. Clamping device according to claim 1 and 2, characterized in that the axial movement of the screw parts (24, 28) by a ball ring (29) is limited in grooves (30, 31). 4. Clamping device according to claim 1 to 3, characterized in that the driving element (24) of the rolling screw drive is connected to the hand lever by an adjustable friction clutch. 5. Clamping device according to claim 1 to 4, characterized in that the resilient intermediate member as a space-saving disc spring column (39) with a large clamping range in the hollow pinion shaft (28) is housed. Publications considered: German Patent Specifications No. 906 280, 863 438; Z e g e n e r, »Calculation and construction of devices«, Verlag Technik, Berlin, 1954; Magazine »workshop technology and mechanical engineering«, 42nd year, issue 6, June 1952, pp. 236 to 239.