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Verstell- und Spannvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung,
mit der ein auf Gleitflächen geführter Verstellkörper beliebiger Form, z. l3. der
Spannbacken eines Schraubstocks, der Stahlhalter einer Werkzeugmaschine, ein Schleifscheil)enbock
u. dgl., durch die Verdrehung einer Spindel mit Gewinden zwangsläufig über einen
sowohl begrenzten als auch über einen beliebig großen Arbeitshub hin und 'her bewegt
werden kann. Die Bewegung soll derart erfolgen, daß der Verstellkörper über einen
Großteil des Arbeitshubes hinweg gegen das zu spannende oder das zu bearbeitende
Werkstück durch einen verhältnismäßig geringen Anteil der Spindelverdrehung sehr
rasch bewegt werden kann, weil in diesem Hubteil außer der Eigenreibung keine Gegenkraft
auftritt, während er in dem anschließenden kurzen Endhub, ir dem die Spannung des
Werkstücks oder dessen Bearbeitung durch Spanabnahme vorgenommen wird. durch eine
verhältnismäßig große Spindelverdrehung sehr langsam vorwärts bewegt wird, weil
in diesem Hubteil größere Gegenkräfte auftreten. Gemäß der Aufgabe des Verstellkörpers
als Träger eines Werkzeugs zur genauen Bearbeitung von Werkstücken gleicher Art
und gleicher Abmessungen muß er seine Stellung am Hubende mit größter Genauigkeit
und Zuverlässigkeit auch nach jedem Hubwechsel immer wieder erreichen, während er
in seiner Ausbildung als Spannelement in eine nicht genau vorbestimmte Endstellung,
den Toleranzen der zu spannenden Werkstücke entsprechend, gebracht wird. Die Verstell-
und Spannvorrichtung nach der Erfindung ist außerdem noch mit Einrichtungen versehen,
die es ermöglichen, die gesamte Hublänge zu verändern, z. B. für sperrige Werkstücke
zu vergrößern oder für solche ungefähr gleicher Abmessungen zu verringern, weiterhin
das
Hubende je nach der Größe der zu spannenden oder zu bearbeitenden
Werkstücke zu verlegen, ferner um den Verstellkörper in einer beliebigen Lage feststellen
zu können und endlich, um ihn ausschließlich durch ein Gewinde kleiner Steigung
über einen beliebig großen Hub hin und her zu verstellen.
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Die Verstell- und Spannvorrichtung nach der Erfindung benützt, neben
den genannten Einrichtungen zur Durchführung der gestellten Aufgaben, als Verstellorgan
für die zwangsläufige Bewegung des Verstellkörpers im wesentlichen eine Stellspindel
mit zwei Gewinden verschieden großer Steigung und entgegengesetztem Windungssinn.
Das Gewinde kleiner Steigung greift in eine Mutter am Verstellkörper ein, während
das Steilgewinde mit einer ortsfest gelagerten Mutter zusammenarbeitet. Wird die
Stellspindel gedreht, z. B. um den Verstellkörper gegen das Werkstück zu bewegen,
so führen durch die Wirkung des Steilgewindes Stellspindel und Verstellkörper eine
rasche Bewegung in Richtung des Werkstücks aus und zwar so lange, bis das Ende des
Steilgewindes die Mutter verläßt. Der rasch zurückgelegte Großteil des Hubs ist
damit vollzogen. Wird die Stellspindel weiter verdreht, so stützt sich (las Ende
des Steilgewindes, Schulter genannt, auf (lern Außenrand des Mutterkörpers ab, findet
dort ein Widerlager, auf dem es entlanggleiten kann, womit von nun ab die weitere
Längsbewegung des V erstellkörpers ausschließlich durch das Gewinde kleiner Steigung
vorgenommen wird. Auf diese Weise können in dem zum Gesamthub verhältnismäßig kleinen
Endhub große Kräfte auf das Werkstück ausgeübt werden. Außerdem steht dafür ein
im Verhältnis großdr Verdrehwinkel der Stellspindel zur Verfügung, womit die Möglichkeit
gegeben ist, den Verstellkörper sehr langsam und feinfühlig in eine genau festgelegte
Endstellung zu bringen, um Werkstücke zu bearbeiten, oder auch ihn in die Endstellung
zum Spannen von Stücken unterschiedlicher Toleranz zu bringen.
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Um eine genaue Endstellung des Verstellkörpers nach jedem neuen Hub
und für jedes weitere Werkstück zu gewährleisten, ist bei der Verstell- und Spannvorrichtung
nach der Erfindung ein auf der Stellspindel befestigter, im Umfang und in der Längsrichtung
verstellbarer Anschlaghebel angeordnet, der an eine ortsfeste, jedoch verstellbare
Anschlagschraube schlägt, womit die Verdrehung der Stellspindel und der Endhub des
Verstellkörpers begrenzt werden .kann. Die Lage des Anschlaghebels auf der Stellspindel
in bezug auf das Steilgewinde bestimmt die Länge des Gesamthubes.
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Die Verstell- und Spannvorrichtung nach der Erfindung besitzt ferner
eine Einrichtung, die verhindert, daß der Verstellkörper durch die kinetische Energie,
die ihm beim raschen Zustellen auf dem unbelasteten Hubteil erteilt wird, eine unerwünschte
Eigenbewegung auf das Werkstück zu ausführt; denn damit wäre die Forderung der Zwangsläufigkeit
der Verstellbewegung nicht erfüllt. Diese Einrichtung besteht darin, daß die Längsbewegung
der Stellspindel und damit des Verstellkörpers unter den Einfluß einer vorgespannten
Feder gestellt wird. Sie kommt zur Wirkung, bevor die Schulter des Steilgewindes
die Mutter verlassen hat und bleibt von da bis zum Hubende in Wirkung. Damit werden
Stellspindel und Verstellkörper gezwungen, einer Bewegung zu folgen, die durch das
Entlanggleiten der Schulter des Steilgewindes auf dem .Nußenrand des Mutterkörpers
bestimmt ist.
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Die Verstell- und Spannvorrichtung nach der Erfindung besitzt eine
weitere Einrichtung, die eine Verfeinerung in der Ausführung des eigentlichen .,
nd- oder Arbeitshubes gestattet zu dem Zweck einer sehr genauen Bearbeitung, z.
B. zum Schleifen von Werkstücken, indem für einen sehr klein bemessenen Endhub des
Verstellkörpers eine verhältnismäßig große Stellspindelverdrehung zur Verfügung
gestellt wird. Sie besteht darin, daß die Schulter des Steilgewindes und des Außenrandes
des Mutterkörpers als Teil einer Gewindeflanke mit gleichem Windungssinn, aber mit
einer geringeren Steigung als des Gewindes kleiner Steigung, das am Verstellkörper
angreift, ausgebildet werden. Damit folgt die Bewegung des Verstellkörpers in seinem
Endhub einem Differentialgewinde. Die Einrichtungen des Anschlags zur genauen Hubbegrenzung,
sowie die der vorgespannten Feder unterstützen die Aufgabe des Differentialgewindes
zur Verfeinerung des Endhubes.
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Endlich sind bei der Verstell- und Spannvorrichtung nach der Erfindung
:Maßnahmen getroffen, die es ermöglichen, den Verstellkörper ausschließlich durch
(las Gewinde kleiner Steigung, und zwar über eine beliebig große Hublänge hin und
her zu hewegen. Sie bestehen zunächst darin, daßderMutterkörper des Steilgewindes
in Form einer Büchse in dem ortsfesten Lager sowohl drehbar als auch mit einer Festklemmvorrichtung
o. dgl. gegen Verdrehung gesichert gelagert ist. Außerdem ist zwischen Stellspindel
und Nfutterkörper des Steilgewindes eine lösbare Verbindung, z. B. eine Verschraubung,
vorgesehen, mit der es möglich ist, beide als gemeinsames Ganzes zu drehen, wobei
das Steilgewinde als Keil oder Mitnehmer wirkt. Damit kann der Verstellkö rper ausschließlich
durch das Gewinde kleiner Steigung verstellt werden, z. B. um ihn in eine andere
Arbeitsstellung zu bringen oder zum Spannen verschiedenartiger Werkstücke, wie in
einem gewöhnlichen Schraubstock. Mit Hilfe der vorgenannten Einrichtungen, nämlich
der lösbaren Verbindung zwischen Stellspindel und Mutterkörper des Steilgewindes
und der Feststellvorrichtung für den letzteren ist eine weitere '\?erwendungsmöglichkeit
der \-erstell- und Spannvorrichtung nach der Erfindung insofern gegeben, als damit
der Verstellkörper in einer bestimmten Arbeitsstellung blockiert werden kann, z.
B. in seiner Aushildung als Regelscheibenträger einer spitzenlosen Schleifmaschine
für das Durchgangsschleifen. Die Stellspindel wird für den genannten Fall durch
die Verschraubung mit dein Mutterkörper des Steilriew#indes zu einem Ganzen verschraubt
und der Mutterkörper durch die Feststellvorrichtung gegen Verdrehung gesichert,
womit auch der Verstellkörper blockiert ist. Trotzdem kann er in bezug auf
c',as
Werkstück noch nachgestellt werden, wenn die an ihm angreifende Mutter des Gewindes
kleiner Steigung drehbar gelagert und durch besondere Mittel verdreht wird. Diese
Einrichtungen sind jedoch in ihrer Ausführung bekannt und deshalb aus der Beschreibung
fortgelassen.
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Es sind Verstell- und Spannvorrichtungen bekannt, bei denen zum Bewegen
eines Verstellkörpers beliebiger Form eine Stellspindel mit zwei Gewinden verschiedener
Steigung und entgegengesetztem Windungssinn verwendet werden. Sie sind aber weder
dazu bestimmt, noch sind sie dazu geeignet, die Aufgaben auszuführen, die der Erfinder
genannt und beschrieben hat; denn ihre wirksamen Teile sind dazu nicht ausgebildet,
und es fehlen ihnen wesentliche Einrichtungen zur Durchführung dieser Aufgaben.
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Die Verstell- und Spannvorrichtung nach der Erfindung ist in den Abb.
i bis 7 beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Abb. i die Vorrichtung am Hubanfang,
Abb. 2 die Vorrichtung am Hubende, Abb. 3 die Vorrichtung mit .der Verschraubung
zwischen Stellspindel und dem Mutterkörper des Steilgewindes, Abb. 4 die Vorrichtung,
wenn der Verstellkörper gegen das Hubende zu durch ein Differentialgewinde bewegt
wird, Abb. 5 als Ergänzung zu Abb. 4 die schematisch gezeichneten Abwicklungen von
den Stellspindelgewinden und dem Außenrand der Mutter des Steilgewindes, Abb.6 die
Vorrichtung mit Anschlaghebel und -schraube, Abb. 7 die Klemmvorrichtung, mit der
der Mutterkörper des Steilgewindes wahlweise gegen Verdrehung festgestellt oder
zur Verdrehung freigegeben wird.
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Am Verstellkörper i beliebiger Form ist die Mutter 2 befestigt, die
ein Gewinde kleiner Steigung besitzt, das mit dem Gewinde 3, auf der Stellspindel4
eingeschnitten, zusammenarbeitet. Die Stellspindel weist außerdem ein Steilgewindes
auf, das aber den entgegengesetzten\Vindungssinn besitzt, wie das Gewinde 3 kleiner
Steigung. Es kann sich in den Gängen 6 des Mutterkörpers 7 bewegen, wobei es der
Stehspindel und dem Verstellkörper eine Längsverschiebung erteilt. Es kann sich
ferner aus der Mutter.herausschrauben und mit seinem Ende, der Schulter 8, auf dem
Außenrand 9 des Mutterkörpers 7 ein Widerlager finden. Sobald das Steilgewinde aus
der Mutter ausgetreten ist, hört die verhältnismäßig rasche Längsverschiebung von
Stellspindel und Verstellkörper auf, und der Großteil dessen Arbeitshubes ist ausgeführt.
Bei weiterer Verdrehung der Stellspindel gleitet die Schulter des Steilgewindes
auf dem Außenrand des Mutterkörpers entlang, wobei der Verstellkörper ausschließlich
durch das Gewinde kleiner Steigung 3 bewegt wird. Ist dieser beispielsweise als
Spannbacken eines Schraubstocks ausgebildet, so ist seine Hubendstellung nicht genau
vorbestimmt, sondern durch die Toleranz des jeweils zu spannenden Werkstücks. Die
Schulter des Steilgewindes gleitet so lange den Außenrand der Mutter entlang und
erteilt dem Verstellkörper eine geringe Längsverschiebung, bis das Werkstück gespannt
ist. Ist er als Stalillialter o. dgl. ausgebildet, um Werkstücke zu bearbeiten,
so wird der Verdrehwinkel der Stellspindel und damit auch der Endhub des Verstellkörpers
von einem Anschlaghebel io begrenzt, der auf der Stehspindel befestigt ist und gegen
eine ortsfeste, nachstellbareAnschlagschraube23 schlägt. Der Anschlaghebel io ist
auch in der Längsrichtung auf der Stellspindel verschiebbar zu befestigen, so daß
mit ihm die Hublänge bzw. die Hubanfangsstellung verändert werden kann.
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Zur Sicherung gegen jede unerwünschte Eigenbewegung des V'erstellkörpers
im Bereich des Hubendes wird die Stellspindellängsbewegung unter den Einfloß einer
Feder i i gebracht, die zwischen einer Scheibe 12 und einer Gewindehülse 13 durch
die Gegenmutter 14 gegen den Spindelansatz 15 vorgespannt ist. Die Scheibe 12 kommt
an den Mutterkörper 7 zur Anlage und damit die vorgespannte Feder zur Wirkung, bevor
noch das Steilgewinde mit seiner Schulter 8 den Muttergang 6 verlassen hat. Aus
einem Vergleich der Abb. i und 2 ist die \\'irkungsweise der Feder ersichtlich.
Die Feder unterstützt ferner die Rückführung des Steilgewincies in seine Mutter,
wie in Abb. 5 dargestellt ist. Zu diesem Zweck hat auch der Muttergang 6 des Steilgewindes
eine einseitige, Abrundung 16, auf der die Schulter 8 entlatiggleitet, bis das Steilgewinde
alt der andersseitigen r'lanke des Mutterganges anschlägt und so zwangsläufig hineingeführt
wird.
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Um den Verstellkörper ausschließlich durch das Gewinde 3 kleiner Steigung
längs eines beliebig fangen Hubes bewegen zu ,können, ist eine lösbare Verbindung
zwischen Stellspindel 4 und Mutterkörper 7 angeordnet, z. B. in Form einer Verschraubung,
wie in Abb.3 dargestellt. Mit der Gegenmutter 14 werden die Zwischenhülse 17, die
all Stelle der vorgespannten Feder auf die Stellspindel kommt, der Mutterkörper
7 und der Anschlaghebel io gegen den Spindelbund 22 zu einem Ganzen verschraubt,
wobei noch das Steilgewinde 5 als Keil oder Mitnehmer für den Mutterkörper 7 wirkt.
Letzterer ist als Büchse ausgebildet, die in einem ortsfesten Lager 18 sitzt. Sie
wird durch eine Feststellvorrichtung, z. B. durch eine Klemmschraube i9, die Klemmhülse
2o und die Griffmutter 21, wahlweise gegen Verdrehung gesichert oder kann zur Verdrehung
freigegeben werden. Mit Hilfe dieser Einrichtungen ist es möglich, den Verstellkörper
wahlweise auch ausschließlich durch das Gewinde 3 kleiner Steigung zu bewegen, wenn
die beschriebene Klemmvorrichtung gelöst ist, sowie ihn zu blockieren, wenn die
Klemmvorrichtung festgezogen ist.
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In den Abb. 4 und 5 ist die Verstell- und Spannvorrichtung nach der
Erfindung mit der Ausbildung dargestellt, die es ermöglicht, den Verstellkörper
mit der Wirkung eines Differentialgewindes zu bewegen. Der Außenrand 9 des Mutterkörpers
7 sowie die Schulter 8 des Steilgewindes 5 sind als
Flankenteil
eines Gewindes ausgebildet, das den gleichen Windungssinn aufweist, wie das kleiner
Steigung 3, aber eine ,kleinere Steigung besitzt. Der Verstellkörper wird damit
im Bereich des Hubendes gemäß der Differenz der Steigungen a und ß bewegt. Die Einrichtung,
die Bewegung des Verstellkörpers unter den Einfluß einer vorgespannten Feder zu
stellen, sichert auch hier jede unerwünschte Eigenbewegung. Die vorbeschriebene
Bewegungsmöglichkeit kommt dem Verstellkörper insi:esondere in seiner Ausbildung
als Regelscheibenträger einer spitzenlosen Schleifmaschine zugute, wo es sich beim
Einstechschleifen von Teilen mit verschiedenen Durchmessern darum handelt, ihn zunächst
über einen großen Verstellhub hinweg schnell auf das Werkstück hin zu bewegen, um
dann mit Hilfe des Differentialgewindes den Schliff vorzunehmen. Infolge der geringen
Spanabnahme von ilruchteilen eines Millimeters soll der eigentliche wirksame Endhub
sehr klein sein. Dies ist durch die Wahl des Differentialgewindes möglich gemacht,
und die Regelscheibe kann mit der Vorrichtung nach der Erfindung mit einem verhältnismäßig
großen Verdrehwinkel der Stehspindel dem Werk-@tück bis zur vorbestimmten Endstellung
sehr feinfühlig genähert werden.