DE3108258A1

DE3108258A1 - Stuetzelement zum abstuetzen von werkstuecken

Info

Publication number: DE3108258A1
Application number: DE19813108258
Authority: DE
Inventors: Werner 7959 Achstetten Halder
Original assignee: HALDER ERWIN FA
Current assignee: HALDER ERWIN FA
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1982-09-16

Description

Stützelement-zum Abstützen von Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Stützelement zum Abstützen von Werkstücken an insbesondere Auflage- und Spannvorrichtungen mit einem um einen Schwenkmittelpunkt allseitig schwenkeinstellbar gelagerten Stützkörper, der eine ebene Stützfläche für die Anlage am Werkstück aufweist.
Stützelemente der vorgeschilderten Bauart sind in verschiedener Ausführung bekannt. Dabei ist in der Regel der Stützkörper mittels einer teilsphärischen Außenfläche in einem Stützgehäuse gelagert, das hin und wieder durch eine Einstell- oder Spannschraube gebildet wird, also nachstellbar angeordnet ist. Stützelemente werden einerseits in der Auflagevorrichtung und andererseits in der Spannvorrichtung für das Werkstück angebracht. Dabei kann die Auflage auch eine etwa senkrechte Anlage sein, und es können Stützelemente längs oder quer zur Hauptspannebene angesetzt werden. Stets legt sich dabei die ebene Stützfläche tangential an die Kontur des Werkstückes im Abstützpunkt an.
Unter dem Begriff "Werkstück" sollen hier alle einstellbar abzustützende bzw. einzuspannende Gegenstände verstanden werden, beispielsweise auch Werkzeuge.
Der Hauptzweck der Schwenkeinstellbarkeit der Stützkörper liegt darin, die Abstützung möglichst ohne Einleiten von Zwangskräften zu bewerkstelligen, um eine möglichst ver- spannungsfreie Auflage oder Einspannung zu ermöglichen.
Dies wird jedoch mit den bekannten Stützelementen nicht im erwünschten Ausmaß erreicht, weil die ebene Stützfläche beispielsweise an einem gegasenen oder gepreßten Werkstück oft keine hinreichende ebene Gegenfläche findet. Da die Lage des Werkstückes durch andere Stützelemente vorgegeben ist, bewirkt die bene Stützfläche eine Art Richt-Preßvorgang und damit eine örtliche Verspannung im Stützbereich, die sich nach der Entlastung des Werkstückes als Verformung auswirkt.
Zwar handelt es sich dabei meist um Verformungen unter 0,1 mm, aber dies ist für verschiedene Zwecke nicht zulässig.
Die Erfindung verfolgt daher die Aufgabe, ein Stützelement der eingangs genannten Gattung auf möglichst einfache Weise so weiterzubilden, daß die Gefahr einer Verspannung an der Stützfläche weiter herabgemindert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß drei vom Stützkörper bis in dessen Stützfläche vorragende und diese mit ihren Enden bestimmende Stützwarzen, die rings um eine vom Schwenkmittelpunkt auf die Stützebene gelegte Mittelachse verteilt angeordnet sind.
Hier greift der allseitig einstellbare Stützkörper an drei zum Umfang seiner Stützfläche hin verteilten Stellen annähernd punktförmig am Werkstück an. Die spezifischen Anlagekräfte werden dadurch kaum verändert, da auch eine große ebene Stützfläche nur in sehr begrenzten Flächenbereichen einer Gegenfläche zur Anlage gebracht werden kann.
Jetzt erfolgt aber die Anlage nicht in denjenigen Flächenbereichen des Werkstückes, die in Richtung auf den Schwenkmittelpunkt am stärksten vorgewölbt sind, was mitunter eine instabile Anlage zur Folge hat, sondern alle drei mit größerem Querabstand voneinander vorgesehene Warzen kommen, unabhängig voneinander mit ihren freien Enden an der nahezu nach Belieben zu gestaltenden Werkstück-Oberfläche zur Anlage und gewährleisten dadurch eine wesentlich zuverlässigere stabilere Schwenkausrichtung des Stützkörpers. Da die Stützkräfte einzeln an den Stützwarzen übergeleitet werden, läßt sich die gesamte Stützkraft wesentlich gleichmäßiger verteilen und dadurch die Gefahr einer Verspannung erheblich mindern.
Vorzugsweise haben die drei auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordneten Stützwarzen kreisförmigen Querschnitt. Sie können zylindrisch mit weitgehend unveränderlichem Querschnitt oder auch verjüngt beispielsweise kegelförmig ausmlln gebildet sein und sollten/in der gemeinsamen Stützebene liegenden ebenen oder nur leicht allseitig gewölbten Stützflächenelementen enden. Die leichte Wölbung ergibt zwar gegenüber der ebenen Endfläche eine geringfügig vergrößerte Flächenpressung, aber die Gleichförmigkeit der Anlage an unebenen Gegenflächen wird verbessert, und es wird mit größerer Zuverlässigkeit gewährleistet, daß nicht eine Kante der Stützwarzen in die Werkstoffoberfläche eindringen kann. Aus diesem Grunde wird zweckmäßigerweise auch der Rand der Stützflächenelemente abgerundet.
Zweckmäßigerweise beträgt die Höhe der Stützwarzen über einer ebenen Stütz-Grundfläche 4 bis 7 Oo des Durchmessers dieser Grundfläche. Wenn dabei die Summe der Stützflächenelemente 8 bis 15 Oo der Stütz-Grundfläche beträgt, tritt keine sehr wesentliche Steigerung der Flächenpressung gegenüber Ausführungen mit völlig ebener Stützfläche in Erscheinung.
Vorzugsweise ist der Stützkörper mit einer kugelförmigen Außenfläche in einer wenigstens rotationssymmetrischen Lagerhöhlung eines Stützgehäuses gelagert und von einem etwas zur Stützfläche hin versetzten Dichtungsring umspannt. Er kann dann durch Einpressen entlang des Dichtungsringes in seine Betriebsstellung gebracht werden und ist zudem gegen das Eindringen von Schmutz geschützt.
Das Stützgehäuse kann an sich beliebig beschaffen und dem jeweiligen Rerwendungszweck angepaßt sein So können beispielsweise an einem eine körperliche Einheit bildenden bzw. einstückig ausgeführten Stützgehäuse drei räumlich getrennte Lagerhöhlungen für Stützkörper vorgesehen sein.
Zweckmäßigerweise ist das Stützgehäuse jedoch als Kopfschraube oder Kopfstift mit zentrisch im Kopf angebrachter Lagerhöhlung für den Stützkörper ausgebildet, so daß man beliebige Auflage- oder Spannvorrichtungen mit auswechselbaren Stützelementen dadurch bilden kann, daß man verschiedenartige Gewinde anschlüsse vorsieht.
Die Zeichnung gibt eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise wieder. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Stützelement, Fig. 2 eine Ansicht dieses Stützelementes von oben in Fig. 1 gesehen, Fig. 3 in vergrößertem Maßstab drei verschiedene Ausführungen von Stützwarzen, Fig. 4 im Längsschnitt eine abgewandelte Ausführung des Stützelementes nach Fig. 1, Fig. 5 eine Ansicht dieses Stützgehäuses von unten in Fig. 4 gesehen und die Fig. 6 und 7 zwei weitere, den Fig. 1 und 4 entsprechende Längsschnitte nach einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 8 im Teilschnitt die erfindungsgemäße Ausbildung eines Spanneisens etwa zum Einspannen eines Drehstahles.
Das in der Zeichnung dargestellte Stützelement wird gebildet durch ein Stützgehäuse 1, einen Stützkörper 2, einen Anschlagstift 3 und einen als O-Ring ausgebildeten Dichtungsring.4.
Das Stützgehäuse T ist als Kopfschraube mit einem kurzen Schraubenschaft 5 und einem Sechskant-Schraubenkopf 6 ausgebildet. In einer durchgehenden -zentrischen Bohrung 7 ist der Anschlagstift 3 eingepreßt, dessen oberes Ende 8 halbkugelförmig ausgebildet ist.
Vom Kopfende her ist in das Stützgehäuse eine Lagerhöhlung 9 eingebracht, die eine teilkugelförmige Lagerfläche 11 aufweist. Dadurch wird der Stützkörper 2 um den Schwenkmittelpunkt 12 allseitig schwenkeinstellbar gelagert.
Etwas oberhalb des Schwenkmittelpunktes 12 sitzt der Dichtungsring 4 in einer die Lagerhöhlung 9 umgebenden Ringnut 13. Auf diese Weise wird der Stützkörper elastisch nachgiebig an der Teilkugelfläche 11 anliegend gehalten und diese Fläche vor Verunreinigungen geschützt.
Der Stützkörper 2 ist oben und unten abgeflacht. Aus der oberen Stütz-Grundfläche 14 ragen drei zylindrische Stütz-Warzen 15 vor, die mit gleichmäßiger Winkelteilung auf einem gemeinsamen Teilkreis 16 um eine senkrecht auf der Stütz-Grundfläche 14 durch den Schwenkmittelpunkt 12 gelegten Mittelachse 17 angeordnet sind.
Dieebenen und zur Stütz-Grundfläche 14 parallelen Endflächen 18 der Stützwarzen 15 bilden Stützflächen-Elemente und sind exakt in eine parallel zur Stütz-Grundfläche 14 liegende Stützebene 19 eingeschliffen. Mittels dieser Endflächen legt sich der Stützkörper 2 am Werkstück an. Die effektive Anlagefläche ist dadurch vielfach kleiner als etwa die Stütz-Grundfläche 14 und liegt in der Größenordnung von 12 bis 15 Oo dieser Fläche. Es wird daher die Ausrichtung am Werkstück wesentlich verbessert, auch wenn an der jeweiligen Angriffsstelle die Endflächen 18 nicht immer völlig parallel zur Werkstückoberfläche verlaufen. Selbst ein Kanteneingriff bringt gegenüber einer ebenen Stützfläche noch eine Verbesserung.
Die an der Unterseite des Stützkörpers angebrachte Abfla- chung 21 bewirkt in Verbindung mit dem halbkugelförmigen oberen Ende 8 des Anschlagstiftes 3 eine Begrenzung des Schwenkwinkels um etwa 10°, so daß beispielsweise die Stütz-Grundfläche 14 nur bis maximal zur Ebene 14' und die Mittelachse 17 nur bis zur Linie 17' ausgelenkt werden kann.
Fig. 3 zeigt neben der zylindrischen Stützwarze 15 eine kegelstumpfförmige Stützwarze 151, deren Fläche 181 gegenüber der Grundfläche wesentlich kleiner ist. Auf diese Weise können zwar die stumpfen Kanten weniger eindringen, aber die Flächenpressung ist wesentlich größer, so daß sich die Kegelstumpfform vornehmlich für die Abstützung an Werkstücken aus besonders hartem Werkstoff oder an später nachzuarbeitenden Flächen empfiehlt.
Die rechts in Fig. 3 dargestellte Stützwarze 152 ist zwar im Prinzip wiederum zylindrisch, hat aber eine leicht kugelförmig gewölbte Endfläche 182. Auf diese Weise wird zwar die örtliche Pressung geringfügig vergrößert, aber die Einstellmöglichkeiten am Werkstück werden verbessert, und die zurückversetzten Kanten halten Abstand von der Werkstückoberfläche. Diese Kanten können zudem, vor allem bei der Stützwarze 15 abgerundet werden.
Ebenso sind Kombinationen der drei dargestellten Grund6rmen möglich, daß man etwa nur das Ende einer zylindrischen Stützwarze mit einer Fase versieht oder leicht kegelförmig gestaltet. Man kann den Mittelteil der Endfläche eben oder mit sehr geringer Krümmung ausführen und diese Krümmung zur Kante bzw. einer äußeren Fase hin stärker wrden lassen.
Bei der Ausführung Fig. 4 ist zunächst der Stützkörper 2 aus. Fig. 1 unverändert übernommen. Anstelle des Sechskant-Schraubenkopfes ist jetzt ein Schraubenkopf 61 mit lediglich zwei seitlichen Schlüsselflächen 22 getreten. Die jetzt etwas schmaler ausgebildete kugelförmige Lagerfläche 11 ist oben umgeben von einer durch einen hochragenden Flansch 23 begrenzten Winkelnut 24, in die ein Dichtungsring 25 einge- presst ist, der zur äußeren Anlage am Stützgehäuse eine verschleißfeste Schutzschicht 26 und eine nach innen oben hin ragende trapezförmige Dichtlippe 27 aufweist. Der Dichtungsring 25 kann also nach Einsetzen des Stützkörpers 2 eingepresst werden Der Stützkörper 2 kann hier in eine erste Senkbohrung 28 einschwenken, während der Anschlagstift 3 auf dem Boden einer zweiten Senkbohrung 29 sitzt.
Nach Fig. 6, bei der im übrigen das unveränderte Stützgehäuse 1' aus Fig. 4 zur Anwendung gebracht ist, ragt das obere abgerundete Ende 8 des Anschlagstiftes 3 in eine in die Unterseite des Stützkörpers 2 eingeformte Kegelaussparung 31. Die Flächen kommen dann quer zur Endfläche 8 zum Eingriff, wodurch rauch bei der Schwenkbegrenzung ein Aushebeeffekt vermieden wird.
Die Senkbohrung 281 nach Fig. 7 ist so flach gehalten, daß ihr Boden 32 unmittelbar den Anschlag für die Abflachung 21 des Stützkörpers 2 bilden kann und dadurch einen gesonderten Anschlagstift entbehrlich macht. Die durchgehende Mittenbohrung 33 ist auch mit Gewinde 34 versehen, und kann auf das Außengewinde eines Trägerteiles aufgeschraubt werden.
Der Schaft 51 des Stützgehäuses 1 " hat eine mit zwei Schlüsselflächen 22 (Fig. 5) versehene glatte zylindrische Außenfläche 35 und kann daher auch bis zur Anlage am Kopf eines Spann-, -AuSridit-oder Bestimmungselementes eingepresst werden.
Nach Fig. 8 dient beispielsweise das einen Drehstahl übergreifende freie Ende eines Spanneisens 36 unmittelbar als Stützgehäuse mit eingeformter Lagerfläche 11 und Senkbohrung 28. Anstelle einer Dichtung ist dort rings um die Lagerhöhlung 9 eine Ringnut 37 eingeformt, durch welche eine leicht federnd gegen die Kugelfläche des Stützkörpers 2 gelegte Ringlippe 38 gebildet wird. Ebenso wie in ein solches Spanneisen lassen sich Stützkörper in beliebig andere Vorrichtungsteile einer Spann-, Ausricht- oder Haltevorrichtung einbringen.
Leerseite

Claims

Ansprüche Stützelement zum Abstützen von Werkstücken, insbesondere an Auflage- und Spannvorrichtungen, mit einem um einen Schwenkmittelpunkt allseitig schwenkeinstellbar gehaltenen Stützkörper, der eine ebene Stützfläche für die Anlage am Werkstück aufweist, gekennzeichnet durch drei vom Stützkörper (2) bis in dessen Stützfläche (19) vorragende und diese mit ihren Enden (18,181,182) bestimmende Stützwarzen (15, 151,152), die rings um eine vom Schwenkmittelpunkt (12) auf die Stützebene (19) gelegte Mittelachse (17) verteilt angeordnet sind.
2. Stützelement nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die drei auf einem gemeinsamen Teilkreis (16) unter gleicher Winkelteilung angeordneten Stützwarzen (t5) kreisförmigen Querschnitt haben (Fig. 2).
3. Stützelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwarzen (15,152) zylindrisch ausgebildet sind.
4. Stützelement nach Anspruch 2, dadurch gkennzeichnet, daß die Stützwarzen (15T) kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
5. Stützelement nach einem der Ansprüche 1~ bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwarzen (t5) in ebenen (18,181) oder nur leicht allseitig gewölbten (182) Stützflächenelementen enden.
6. Stützelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Stützflächenelemente (18,181,182) abgerundet ist.
7. Stützelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Stützwarzen (15,151,152) über einer ebenen Stütz-Grundfläche (14) 4 bis 7 % des Durchmessers dieser Grundfläche beträgt.
8. Stützelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Stützflächenelemente (18,181,182) 8 bis 15 Oo der Stütz-Grundfläche (14) beträgt.
9. Stützelement nach einem der Ansprüche t bis 8, dadurch gkennzeichnet, daß der Stützkörper (2) mit einer kugelförmigen Außenfläche in einer wenigstens rotationssymmetrischen Lagerhöhlung (9) eines Stützgehäuses (t) gelagert und von einem etwas zur Stützfläche (19) hin versetzten Dichtungsring (4) umspannt ist.
10. Stützelement nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Stützgehäuses (1) als Kopfschraube oder Kopfstift mit zentrisch im Kopf angebrachter Lagerhöhlung (9) für den Stützkörper (2).