DE8915923U1 - Vorrichtung zum Bestimmen oder Spannen von Werkstücken - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Herbert Niedecker

Am Eilerhang 6, 6240 Königstein 2

Vorrichtung zum Bestimmen oder Spannen von Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen oder Spannen von Werkstücken zu deren Bearbeitung, deren Berührungskörper eine mit einer Abflachung versehene, in einer Kugelpfanne beweglich gelagerte Kugel ist, deren Berührungsfläche zur Anlage am Werkstück eben ist.

Eine solche Vorrichtung ist bereits aus der EP-B2-0 003 244 sowie aus wt-Zeitschrift für industrielle Fertigung, 71(1981), S. 581 und 582 bekannt. Sie besteht für die Bestimmung einer ersten Ebene aus drei solche Berührungskörper enthaltenden Bestimmelementen, um das Werkstück in dieser ersten

JB/dw/em

Ebene genau zu bestimmen, während für die zweite und dritte Ebene nur zwei bzw. ein solches Bestimmelement erforderlich ist. Die Genauigkeit des Bestimmens durch solche Berührungskörper mit ebenen Berührungsflächen zur Anlage am Werkstück ist außerordentlich groß, und auch Unebenheiten am Werkstück, z.B. bei Gußteilen, können nicht zu einem Verrutschen oder Nachgeben führen, wie es bei den früher üblichen Bestimmelementen mit starrer Auflagefläche der Fall war.

Solche Berührungskörper können nicht nur als Bestimmelemente eingesetzt, sondern auch als Spannelemente zum Niederdrücken des Werkstückes auf die Bestimmelemente angewandt werden, wobei ein Verspannen des Werkstückes aufgrund der Beweglichkeit der in den Kugelpfannen gelagerten Kugeln ausgeschlossen ist.

Sowohl bei der Verwendung solcher Berührungskörper für Bestimmelemente als auch für Spannelemente ist der Schwenkbereich des Berührungskörpers in der Kugelpfanne auf einen verhältnismäßig kleinen Schwenkwinkel beschränkt, weil der Kugelteil der Berührungskörper nicht nur sicher und großflächig in der Kugelpfanne abgestützt werden muß, sondern auch noch eine Abdichtung der Kugel gegenüber der Kugelpfanne erforderlich ist, so daß die Berührungsfläche des Berührungskörpers nur geringfügig aus der Kugelpfanne vorsteht.

Aus der DE-OS 31 08 258 ist bereits ein Stützelement ähnlicher Art bekannt, bei dem auf der sonst ebenen Berührungsfläche kleine Stützwarzen vorgesehen sind, um eine bessere Anpassung an unebene Werkstückoberflächen zu erreichen. Doch weder diese

Stützwarzen noch die sonst ebene Fläche stehen über den gedachten Umfang der Kugel hinaus.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestimmen oder Spannen von Werkstücken vorzuschlagen, die bei gleicher großflächiger Lagerung einen größeren Schwenkwinkel des Berührungskörpers in der Kugelpfanne zuläßt, um einen größeren Spielraum beim verzugsfreien Bestimmen und Spannen von Werkstücken zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst durch einen sich von der Abflachung in Richtung auf das Werkstück über den gedachten Umfang der Kugel hinaus erstreckenden Ansatz, dessen Mantelfläche etwa den gleichen Durchmesser wie die Abflachung hat und eine Berührungsfläche aufweist, die parallel zur Abflachung verläuft. Durch diese Maßnahme wird nicht nur ein größerer Schwenkwinkelbereich erzielt, sondern gleichzeitig erreicht, daß der Schwenkwinkel des Berührungskörpers begrenzt wird und dieser nicht in die Kugelpfanne hineingedreht werden kann. Bei der Lösung nach der EP-B2-0 003 244 waren im hinteren Bereich des kugelförmigen Berührungskörpers eine weitere Abflachung und in der Kugelpfanne eine gegenüberliegende Begrenzungsschraube erforderlich.

Aus anderen technischen Gebieten ist bereits eine Vielzahl von Spann- und Klemmvorrichtungen bekannt, die jedoch nicht zum präzisen Bestimmen oder Spannen von Werkstücken in der eingangs beschriebenen Weise und zur Lösung der dort aufgezeigten Probleme geeignet sind. So zeigt die US-PS 25 93 538 einen Werkstückhalter, bei dem in Form eines

Kolbens in einer Führung verschiebbar geführte Halterungselemente an der Vorderseite mit verschiedenen Abstützspitzen versehen sind, die der Form des Werkstückes angepaßt sind. Einige dieser Abstützspitzen haben eine Trogform, um stangenförmige Werkstücke zu stützen, während eine andere Abstützspitze mit einer ebenen Abstützplatte versehen ist, die über eine Verbindungsstange und ein Kugelgelenk an der Abstützspitze gelagert ist. Die Abstützplatte weist eine gegenüber der Abstützspitze wesentlich vergrößerte Fläche auf und dient zum großflächigen Abstützen eines Werkstückes.

Die GB-PS 689 906 zeigt Stellschrauben zum Festklemmen von Werkzeugen in Kohlen-Schürfmaschinen, bei denen an der Spitze der Stellschraube über ein Kugelgelenk ein Klemmelement schwenkbar gelagert ist. Das Klemmelement weist eine als ringförmige Schneide ausgebildete Klemmfläche auf, um beim Einschrauben ein Einschneiden in das Werkstück zu bewirken und somit eine besonders feste und gegen Erschütterungen unempfindliche Befestigung zu erreichen. Sollte sich die Klemmschraube durch Erschütterungen dennoch geringfügig lösen, so würde das Klemmelement kippen und zu einer noch stärkeren Verklemmung führen. Es geht hier also nicht etwa um das Erreichen einer hohen Genauigkeit beim Bestimmen oder Spannen eines Werkstückes, sondern lediglich um ein vibrationsfestes Haltern eines Werkzeuges an einer Maschine.

Aus der DE-PS 251 439 ist bereits ein Schraubstock, Feilkloben u.dgl. bekannt, bei dem die Klemmbacken über zylinderförmige Ansätze um eine Achse drehbar sind. Die Hinterseite beider Backen weist einen

keilförmigen Ansatz auf, um in der einen Montageposition die Kippbewegung zu begrenzen, während in der entgegengesetzten Montageposition die Backen weitgehend ungehindert drehbar sind. Hierdurch soll in der ersten Position ein Spannen auch von dünnen und kurzen Gegenständen sicher möglich sein. Die Auflagefläche der Backen ist verhältnismäßig weit von der Dreh- und Schwenkachse entfernt, so daß sich ein verhältnismäßig ungünstiger Kraftangriff (Kippgefahr) ergibt.

Die DE-OS 26 44 290 zeigt eine Klemmvorrichtung zum Befestigen eines Zugseils o.dgl. an einem Gegenstand, um entweder diesen Gegenstand zu transportieren oder um Arbeitspersonal mittels eines Sicherheitsseils an Gerüsten o.dgl. zu befestigen. Es kommt hier also insbesondere darauf an, eine sichere, nicht versehentlich lösbare Befestigung an einem solchen Gegenstand zu erreichen, wobei es überhaupt nicht auf eine verspannungsfreie Befestigung an dem jeweiligen Gegenstand ankommt. Die eine Klemmbacke, die nicht kippbar ist, ist mit einer Zentrierspitze versehen, um beim Festziehen der Verspannung ein Wegrutschen oder Wegwandern zu verhindern. Die andere Klemmbacke ist als Schwenkbacke ausgebildet und weist auf einer, im größeren Abstand vom Schwenkmittelpunkt angeordneten Berührungsfläche eine Reihe von konzentrischen Schneiden auf, die sich in den Gegenstand einschneiden, um eine rüttelsichere Befestigung zu ermöglichen. Wird an dem Gegenstand quer zur Einspannrichtung eine größere Kraft aufgewandt, so kippt die schwenkbare Klemmbacke, wodurch sich die Anpreßkräfte vergrößern.

Das DE-GM 19 95 995 zeigt ein Gerät zum Einspannen

von zu bearbeitenden Teilen, bei dem ein Haltekopf, an dem die Teile auf beliebige Weise befestigt sind, gegenüber einem Sockelkörper mittels eines Kugelgelenkes in beliebige Stellungen verschwenkt werden kann. Sobald die Teile in die gewünschte Bearbeitungsposition gebracht sind, kann durch eine Spannvorrichtung die Beweglichkeit des Kugelgelenks aufgehoben, d.h. arretiert werden.

Schließlich zeigt das DE-GM 18 70 609 eine Schraubzwinge, bei der nicht wie bei normalen Schraubzwingen nur ein Kugelgelenk an der Druckplatte einer Seite vorgesehen ist, sondern beide Druckplatten sind über Kugelgelenke an den Spannschenkeln gelagert. Die Kugeln der Kugelgelenke sind über Zapfen an den Spannschenkeln befestigt, während die Kugelpfannen die Spannflächen tragen.

Aus einem Prospekt der Fa. Halder: Halder Normalien, angewandte Rationalisierung, Ausgabe 1/89, Seite 22 sind bereits Gelenkteller bekannt, die am Ende von Druckschrauben angeordnet sind und Füße oder Druckstücke bilden. Die Gelenkteller sind mittels einer Kugelpfanne auf eine Kugel abgesetzt, damit der Gelenkteller gegenüber den Druckschrauben kippen kann, um sich der Richtung der Abstützfläche anpassen zu können. Solche Gelenkteller werden jedoch nicht zum präzisen Bestimmen und Spannen in Werkzeugmaschinen benutzt, sondern werden ähnlich wie bei Schraubzwingen lediglich zur Ausübung einer Druckkraft bzw. zum Abstützen in Form von Füßen verwendet. Die Wirkung ist ähnlich wie bei der bereits eingangs genannten US-PS 25 93 538 (Fig. 6).

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen und Spannen von Werkstücken ist dadurch gekennzeichnet/ daß die Mantelfläche des Ansatzes zylindrisch ausgebildet ist. Dies vereinfacht die Herstellung. Es ist jedoch auch möglich, die Mantelfäche des Ansatzes konkav gekrümmt oder den Ansatz als Kegelstumpf oder umgekehrten Kegelstumpf auszubilden. Der Ansatz kann entweder aus dem Vollen, z. B. durch Drehen und Schleifen, an der Kugel angeformt sein, oder aber die abgeflachte Kugel und der Ansatz werden getrennt voneinander hergestellt und der Ansatz wird dann auf die Abflachung der Kugel aufgeschraubt oder aufgeklebt.

Der erfindungsgemäße Berührungskörper kann sowohl in einem Bestimmelement als auch in einem Spannelement vorgesehen sein, wobei der Berührungskörper und die Kugelpfanne z. B. an dem vorderen Ende eines einschraubbaren Kugelelementes angeordnet sind. Eine andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungskörper und die Kugelpfanne an einem Spanneisen angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zum Bestimmen und Spannen eines Werkstückes unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, einerseits zum Bestimmen und andererseits zum Spannen eines Werkstückes;

Fig. 2 ein Bestimmelement in der Form eines einschraubbaren Kugelelementes ähnlich dem Bestimmelement nach Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Bestimmelement nach Fig. 2 in der Ebene IH-III;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Spanneisens, teilweise geschnitten, ähnlich dem Spannelement der Anordnung nach Fig. 1 und

Fig. 5 weitere Ausführungsformen des Ansatzes, bis 7

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung zum Bestimmen und Spannen eines Werkstückes 4 weist unter dem Werkstück ein Bestimmelement 2 und oberhalb des Werkstückes ein Spannelement 3 auf. Das Spannelement 3 weist ein Berührungselement in Form einer durch den gedachten Abschnitt einer Kugelkalotte entstandenen, abgeflachten Kugel 31 auf, die in einer Kugelpfanne 35 eines Spanneisens 30 schwenkbar gelagert ist. Die Abflachung 34 der Kugel 31 weist einen zylinderförmigen Ansatz 32 auf, dessen Berührungsfläche 33 parallel zu der Abflachung 34 verläuft und auf dem Werkstück 4 aufliegt. Die Kugelpfanne 35 ist mit einer Dichtung 6 versehen, um das Eindringen von Schmutz in die Kugelpfanne 35 zu vermeiden. Außerdem ist auf der rückwärtigen Seite der Kugel 31 in der Kugelpfanne 35 ein Sackloch 5 zur Aufnahme von Schmiermittel vorgesehen.

Ein Stehbolzen 8 ist in eine Fußplatte 10 der Anordnung 1 eingeschraubt; darüber hinaus ist ein Gegenlager 9 zur Abstützung des Spanneisens 30 vorgesehen, das auch als hydraulischer Kolben ausgeführt sein kann. Das Spannen des Werkstückes 4 erfolgt durch Fest ziehen einer Mutter 7.

Das Bestimmelement 2 besteht in der Anordnung 1 nach Fig. 1 aus einem Kugelelement, das auf der Oberseite

ebenfalls einen vorstehenden Berührungskörper 21 in Form einer abgeflachten Kugel aufweist, wobei auf der Abflachung ebenfalls - wie bei dem Spannelement 3 ein Ansatz 22 angebracht ist, der eine Berührungsfläche 23 zur Auflage des Werkstückes 4 aufweist.

Fig. 2 zeigt ein Kugelelement 20 mit Gewindeschaft 27, mit dem es unter Ansetzen eines Werkzeuges an einem Sechskant 26 in die Fußplatte 10 (s. Fig. 1) eingeschraubt wird.

In Fig. 3 ist das Kugelelement 20 von Fig. 1 und 2 im Detail zu sehen und soll nachstehend im einzelnen erläutert werden. Im oberen Abschnitt weist das Kugelelement 20 eine Kugelpfanne 25 auf, in der die mit der Abflachung 24 versehene Kugel 21 schwenkbar gelagert ist. Auch hier sind - ähnlich wie bei dem Spannelement 3 der Fig. 1 - eine Dichtung 6 sowie ein Sackloch 5 für das Schmiermittel vorgesehen.

Aus Fig. 3 wird nun besonders deutlich, daß der auf der Abflachung 24 angeordnete, zylindrische Ansatz 22 mit seiner Berührungsfläche 23 weiter aus dem Bereich der Kugelpfanne 25 des Kugelgehäuses hervorsteht, so daß ein Verschwenken der Kugel 21 um einen größeren Schwenkwinkel 11 möglich ist, als es bei einer Abflachung 24 ohne darauf angeordnetem Ansatz 22 möglich wäre. Entscheidend ist, daß auch bei vollem Schwenkwinkel ein auf der Berührungsfläche liegendes Werkstück 4 in Verlängerung der Berührungsfläche 23 nicht gegen die Begrenzungen des die Kugelpfanne 25 umgebenden Kugelgehäuses des Kugelelementes 20 stößt.

Ein ähnlicher Aufbau ergibt sich bei der Halterung des Berührungskörpers in Form einer abgeflachten Kugel 31

im Spanneisen 30, wie Fig. 4 zeigt. Hier ist außerdem dargestellt, daß das Spanneisen 30 an der Vorderseite verhältnismäßig schlank ausgeführt sein kann, weil auf der Rückseite der Kugel 31 lediglich ein Sackloch 5 zwecks Schmierung, aber keine Arretiermoglichkeit zur Begrenzung des Schwenkwinkels der Kugel 31 vorgesehen sein muß. Die Oberkante 36 des Spanneisens 30 kann abgeschrägt sein, während sie zu den Seiten hin außerhalb des Bereiches der Kugelpfanne 35 noch flacher abgeschrägt sein kann.

Während in den Ausführungsbeispielen die auf die Abflachungen 24 bzw. 34 aufgesetzten Ansätze 22 bzw. 32 zylindrisch ausgebildet sind, ist es auch möglich, diesen eine andere Form zu geben. Wesentlich ist nur, daß sie zum Erreichen eines größeren Schwenkwinkels über den gedachten Umfang der vollen Kugel vorstehen. Solche Beispiele sind in den Figuren 5 bis 7 dargestellt.

In dem Beispiel nach Fig. 5 ist auf einer entsprechenden Abflachung 34a der Kugel 31a ein Ansatz 32a mit einer konkav gekrümmten Mantelfläche angeordnet und bildet eine Berührungsfläche 33a. In den Beispielen nach den Figuren 6 und 7 sind auf entsprechenden Abflachungen 34b bzw. 34c Ansätze 32b bzw. 32c in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes bzw. eines Kegelstumpfes vorgesehen und bilden eine Berührungsfläche 33b bzw. 33c.

Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Berührungskörper 21, 31, 31a, 31b, 31c können entweder, z. B. durch Drehen und Schleifen, aus dem Vollen herausgearbeitet werden, oder der Kugelteil wird getrennt hergestellt und der Ansatz 22, 32, 32a, 32b bzw. 32c aufgesetzt.

Das Befestigen des Ansatzes auf dem Kugelteil kann entweder durch Verschrauben oder durch Verkleben erfolgen, wobei im ersteren Fall natürlich entsprechende Verschraubungsmittel vorgesehen sein müssen.

Claims (9)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Bestimmen oder Spannen von Werkstücken zu deren Bearbeitung, deren Berührungskörper eine mit einer Abflachung versehene, in einer Kugelpfanne beweglich gelagerte Kugel ist, deren Berührungsfläche zur Anlage am Werkstück eben ist, gekennzeichnet durch einen sich von der Abflachung (24, 34) in Richtung auf das Werkstück über den gedachten Umfang der Kugel (21, 31) hinaus erstreckenden Ansatz (22, 32), dessen Mantelfläche etwa den gleichen Durchmesser wie die Abflachung hat und eine Berührungsfläche (23, 33) aufweist, die parallel zur Abflachung (24, 34) verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Ansatzes (22, 32) zylindrisch ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Ansatzes (32a) konkav gekrümmt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (32b) die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (32c) die Form eines Kegelstumpfes hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (22, 32) aus dem Vollen an der Kugel (21, 31) angeformt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (22, 32) auf die Abflachung (24, 34) der Kugel (21, 31) aufgeschraubt oder aufgeklebt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungskörper (21) und die Kugelpfanne (25) an dem vorderen Ende eines einschraubbaren Kegelelementes (20) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungskörper (31) und die Kugelpfanne (35) an einem Spanneisen (30) angeordnet sind.