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Die Erfindung betrifft eine Werkstückspannvorrichtung, deren im Vorrichtungsgehäuse
beweglich gelagerte Spannbacke durch Drehung einer mit einem Ritzel versehenen Welle
über eine in das Ritzel eingreifende Zahnstange in Spannstellung bringbar und dort
durch ein auf die Welle einwirkendes Reibungsgesperre feststellbar ist, mit einem
Torsionsteil zwischen Reibungsgesperre und Ritzel.
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Bei einer vorbekannten Werkstückspannvorrichtung der vorstehend genannten
Art wird das Reibungsgesperre durch ein mit Zylinderrollen als Klemmkörper arbeitendes
Rücklaufgesperre gebildet, wie dieses von Rücktrittbremsen bei Fahrrädern bekannt
ist. Das zwischen Reibungsgesperre und Ritzel befindliche Torsionsteil wird beim
Anziehen der Spannvorrichtung vorgespannt. Die Vorspannung wird zum Teil für die
Rückdrehung des Führungskörpers der Zylinderrollen in ihre Klemmstellung aufgebraucht.
Da aber auch nach dem Einfallen des Rücklaufgesperres noch eine beträchtliche, durch
die Torsionsfeder zu speichernde Vorspannkraft zur sicheren Halterung des Werkstückes
erforderlich ist, muß die Torsionsfeder bei der bekannten Werkstückspannvorrichtung
verhältnismäßig lang ausgebildet sein. Dies bedingt eine erhebliche Baugröße der
Werkstückspannvorrichtung oder zu deren Vermeidung eine fertigungstechnisch komplizierte
Gestaltung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe- zugrunde, die Nachteile der bekannten
Werkstückspannvorrichtung zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin,
daß die Zahnstange und das Ritzel schräg verzahnt sind derart, daß beim Anziehen
der Spannbacke eine Axialverschiebung auf die Welle ausgeübt wird, daß das Reibungsgesperre
eine Konussperre ist, deren mit der Welle verbundener Konus durch Axialverschiebung
der Welle mit einem Innenkonus am Vorrichtungsgehäuse verspannbar ist, und daß Konus,
Torsionsteil, Welle und Ritzel einstückig ausgebildet sind.
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Der Kern der Erfindung gegenüber der vorbekannten Werkstückspannvorrichtung
ist also darin zu sehen, daß auch beim Erfindungsgegenstand die zum Wirksamwerden
des Reibungsgesperres erforderliche Verschiebebewegung eines Teiles des Rücklaufgesperres
nicht durch eine Rückwärtsdrehung des dem Rücklaufgesperre zugewandten Endes der
bereits gespannten Torsionsfeder, sondern durch eine Axialverschiebung der Welle
bzw. des Torsionsteiles hervorgerufen wird. Die beim Erfindungsgegenstand zwangläufig
eintretende Axialverschiebung zum Wirksamwerden des Reibungsgesperres wird durch
die Schrägverzahnung zwischen Zahnstange und Ritzel bewirkt und durch die in geringem
Umfang axialverschiebbare Lagerung der Welle ermöglicht.
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In spezieller Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann das Torsionsteil
rohrförmig ausgebildet sein. Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, daß das Torsionsteil
durch einander gegenüberliegende konkave Abflachungen am Außenumfang der Welle ge-
i bildet wird.
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Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand einiger in den Figuren dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf eine
Werkstückspann- t vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Schnitt entsprechend
der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform,
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 gemäß F i g. 3 in vergrößertem Maßstab.
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F i g. 5 einen Längsschnitt entsprechend der Linie 5-5 in F i g. 4.
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Das Vorrichtungsgehäuse 12 der in F i g. 1 und 2 dargestellten Werkstückspannvorrichtung
ist als im wesentlichen rechteckiger Metallblock ausgebildet. Eine zur Spannung
des Werkstückes dienende Zahnstange 22 ist in einer im Vorrichtungsgehäuse 12 vorgesehenen
senkrechten Bohrung 16 hin- und herbewegbar gelagert. In einer ebenfalls im Gehäuse
12
vorgesehenen, waagerecht verlaufenden Querbohrung 20 ist weiterhin eine
Welle 18 derart gelagert, daß sie sowohl sich drehen als auch eine begrenzte, axial
gerichtete Verschiebebewegung ausführen kann. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, befindet
sich die Querbohrung 20 etwa in der Gehäusemitte, während die senkrechte Bohrung
16 seitlich etwas gegen die Querbohrung 20
versetzt ist derart, .daß
sich beide Bohrungen teilweise überschneiden. Die Welle 18 liegt also in einem Winkel
zur Zahnstange 22. Die Verzahnung der Zahnstange 22 greift in ein an der
Welle 18 angebrachtes Ritzel 24 ein, so daß bei Drehung der Welle 18 über das Ritzel
24 eine hin- und hergehende Bewegung auf die Zahnstange 22 übertragen wird. Die
Zähne der Zahnstange 22 und des Ritzels 24 sind schrägverzahnt. Der Winkel der Schrägverzahnung
kann ,innerhalb gewisser Toleranzen liegen; er beträgt vorzugsweise 45°, wie dies
auch in den Zeichnungen angedeutet ist.
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Bei Drehung des Ritzels 24 zur Bewegung der Zahnstange 22 ist
die Welle 18 gegen eine Axialverschiebung in der einen Richtung .durch einen Federring
26 gesichert. Dieser ist seinerseits durch eine Mutter 28 und eine mit dieser zusammenwirkende
Kontermutter 30 auf einem nach außen ragenden Gewindeteil 32 der Welle gehalten.
Der Federring drückt dabei einen sich in Richtung auf die Zahnstange 22 verjüngenden,
am entgegengesetzten Ende der Welle 18 angebrachten Konus 34 gegen einen entsprechenden
Innenkonus 36 am Ende der Bohrung 20. Der Konus 34 ist dabei dem Innenkonus 36 so
zugeordnet, daß er bei Drehung des Ritzels in Spannrichtung der Zahnstange 22 durch
die auf Grund der Schrägverzahnung eintretende Axialverschiebung der Welle 18 in
den Innenkonus 36 gezogen wird.
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An dem dem Federring 26 gegenüberliegenden Ende der Welle ist ein
Handhebel 38 durch die Welle hindurchgeführt und mittels einer Stellschraube
40 befestigt.
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Wie der Federring 26 zur Begrenzung der Axialverschiebbarkeit der
Welle 18 in der einen Richtung, so dienen Konus 34 und Innenkonus 36 zur Begrenzung
der Axialverschiebbarkeit der Welle 18 in der anderen Richtung. Weiterhin bilden
Konus 34 und Innenkonus 36 bei hinreichendem gegenseitigem Anpreßdruck gleichzeitig
ein Reibungsgesperre, durch das eine Drehung der Welle 18 wirksam verhindert wird.
Da Zahnstange 22 und Ritzel 24 mit der Welle 18 in Verbindung stehen, wird durch
eine drehsichere Halterung der Welle 18 gleichzeitig auch eine Bewegung der Zahnstange
22 gesperrt.
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Die Zahnstange 22 ragt normalerweise aus dem Vorrichtungsgehäuse 12
nach oben hinaus und kann bis zu der in F i g. 2 gestrichelt gezeichneten Stellung
ausgeschoben
werden. Die zu spannenden Werkstücke können mit dem Ende der Zahnstange 14 gegen
jede beliebige oberhalb liegende Anlagefläche angedrückt und klemmend gehalten werden.
Vorzugsweise ist zu diesem Zweck das obere Ende der Zahnstange 22 mit einer durch
eine Schraube 44 befestigten Klemmbacke 42 versehen. Das der Aufstellfläche zugewandte
Ende der senkrechten Bohrung 16 ist mit einer Abdeckung 46 zur Verhinderung des
Eindringens von Schmutz od. dgl. versehen.
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Zum Spannen eines Werkstückes wird dieses auf die Spannvorrichtung
aufgelegt. Die Welle 18 wird dann durch den Handhebel 38 entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht, wie dies durch Pfeil 48 in F i g. 2 angedeutet ist. Hierdurch wird die
Zahnstange 22 nach oben geschoben, so daß sich das Werkstück klemmend gegen eine
nicht gezeigte, feststehende Anlagefläche preßt. Während dieses Vorganges dreht
sich die Welle 18 frei. Die Zahnstange 22 verschiebt sich ohne wesentliche Behinderung
in der Bohrung 16. Sobald jedoch durch Anlage der Klemmbacke 42 am Werkstück eine
weitere Aufwärtsbewegung der Zahnstange 22 verhindert wird, wird die Welle 18 infolge
der Schrägverzahnung zwischen Zahnstange 22 und Ritze124 entsprechend der Darstellung
in F i g. 2 nach links gedrückt. Der Konus 34 wird in den Innenkonus 36 eingepreßt.
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Zwischen dem Ritzel 24 und dem Konus 34 ist nun ein Torsionsteil50
vorgesehen. Dieses Torsionsteil läßt sich unter dem auf die Welle 18 ausgeübten
Drehmoment stärker verwinden als das Hauptteil der Welle 18. Wenn nun das Werkstück
von der mit der Zahnstange 22 verbundenen Klemmbacke 42 bereits klemmend gehalten
wird, wird bei weiterer Handhebelbetätigung in Spannrichtung das Torsionsteil 50
weiter tordiert. Durch dieses Verwinden wird eine Vorspannkraft erzielt, die durch
.die Klemmung des Reibungsgesperres aufrechterhalten wird und sich somit voll auf
die Werkstückspannvorrichtung auswirkt. Dadurch ist bei allen Betriebsbedingungen
eine konstante Klemmhalterung des Werkstückes gewährleistet.
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In der Praxis kann das Torsionstei150 die verschiedensten Formen besitzen.
Es kann beispielsweise Stab- oder stangenförmig ausgebildet sein oder einen rohrförmigen
Querschnitt aufweisen. Ein zylindrisches Torsionsteil kann einfach dadurch erhalten
werden, daß der Durchmesser der Welle 18 durch Abdrehen verringert wird. Bei dem
Ausführungsbeispiel ist das Torsionsteil 50 einstückig mit der Welle 18 verbunden.
Es könnte auch gesondert hergestellt und zwischen diesen Teilen der Welle 18 gehalten
sein.
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F i g. 3 bis 5 zeigen eine Anwendung des Erfindungsgegenstandes bei
einer brückenähnlich gestalteten Spannvorrichtung. Diese Spannvorrichtung besitzt
ein Vorrichtungsgehäuse 52, dessen stirnseitige Lager 54 und 56 zur drehbaren Halterung
einer waagerechten Welle 58 dienen. Das Gehäuse besitzt weiterhin senkrecht nach
oben ausgerichtete Führungen 60, 62, in denen Zahnstangen 64, 66 gelagert sind.
Die Zahnstangen 64, 66 greifen in an der Welle 58 vorgesehene Ritzel72, 74 ein.
Nach unten sind die Bohrungen 76, 78 zur Aufnahme der Zahnstangen 64, 66 durch Abdeckungen
80, 82 verschlossen. Eine brückenartig zwischen den oberen Enden der Zahnstangen
64, 66 angebrachte Klemmbacke 84 ist auf Flanschen 86 und 88 gelagert und wird auf
den mit Gewinden versehenen Zahnstangenenden 98, 100 durch Muttern 90, 92 und Unterlegscheiben
94, 96 gehalten. Die Welle 58 wird durch einen Handhebel 102 betätigt, der an dem
aus dem Gehäuse 52 herausragenden Wellenende 104 befestigt ist. Durch Drehung der
Welle 58 werden die Zahnstangen 64, 66 über die Ritzel 72, 74 längsverschoben, so
daß diese die Klemmbacke 84 relativ zu einer feststehenden ebenen Klemmfläche 106
bewegen, die zwischen den Führungen 60, 62 am Vorrichtungsgehäuse vorgesehen ist.
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Auch hier ist die zur Betätigung der Zahnstangen 64, 66 dienende Welle
58 bei 104 mit einem Konus 108 versehen, zu dessen Aufnahme ein entsprechender Innenkonus
110 im Lager 56 des Gehäuses 52 bestimmt ist. Konus 108 und Innenkonus 110 werden
durch einen am anderen Wellenende angeordneten Federring 112 unter leichtem Druck
gegeneinander gepreßt. Die Vorspannung des Federringes 112 wird durch eine auf das
Gewindeende 118 der Welle 58 aufgesetzte Mutter 114 und eine mit dieser zusammenwirkende
Kontermutter 116 eingestellt. Zwischen Ritzel 74 und Konus 108 ist
ein beide Teile fest miteinander verbindendes Torsionstei1120 zwischengeschaltet.
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Zum Anheben der Klemmbacke 84 wird der Handhebel 102 nach oben geschwenkt.
Das einzuspannende Werkstück wird daraufhin auf die feststehende Klemmfläche 106
aufgelegt. Wird der Handhebel 102 nun wieder nach unten geschwenkt, so legt sich
die Klemmbacke 84 auf das Werkstück auf. Bei weiterer Druckausübung auf den Handgriff
102 in Spannrichtung wird durch das Zusammenwirken von Ritzeln 72, 74 und
Zahnstangen 64, 66 der gewünschte Spanndruck erzeugt. Infolge der zwischen
Zahnstangen und und Ritzeln bestehenden Schrägverzahnung tendiert die Welle 58 zu
einer Axialverschiebung nach rechts (F i g. 5). Hierdurch wird der Konus
108 fest in den Innenkonus 110 hineingezogen. Gleichzeitig verwindet
sich das Torsionsteil 120 stärker als die Welle 58 selbst, wodurch eine auf das
Werkstück in Spannrichtung einwirkende Vorspannung erzielt wird. Diese Vorspannung
wird durch den Reibungsschluß zwischen Konus 108 und Innenkonus 110 in voller Höhe
aufrechterhalten und verhindert ein unbeabsichtigtes Lösen des gespannten Werkstückes
durch etwa auftretende Gegenkräfte.