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Title:
CLAMPING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/020436
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a clamping device for workpieces, consisting of a base body (1) and two clamping jaws (2,3) attached thereto and provided with jaw elements (4,5) on opposite facing sides. Sad jaw elements are rotationally mounted on a common axis (I) running parallel to the clamping device. As a result, the jaw elements (4,5) can also rotate under the effect of the clamping forces acting on the jaw elements (4,5) when a workpiece is clamped. The inventive device also consists of a locking device for at least one of the two clamping jaws (4,5). In order to produce a simple device which is easy to use, radial interlocking occurs between a first blocking element which is rotationally fixed to one jaw element (4,5) and a second blocking element (12) which is rotationally fixed to the base body (1). A device (18) for determining the rotation angle of the jaw elements (4,5) is also provided.

Inventors:
KUHNLE EBERHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/006695
Publication Date:
April 29, 1999
Filing Date:
October 21, 1998
Export Citation:
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Assignee:
KUHNLE EBERHARD (DE)
International Classes:
B25B1/24; (IPC1-7): B25B1/24
Foreign References:
DE29609814U11996-08-22
US2881667A1959-04-14
US1511298A1924-10-14
US2435888A1948-02-10
DE4118305A11992-12-10
DE2557248A11977-06-30
DE1089339B1960-09-15
Attorney, Agent or Firm:
Thul, Stephan (Finsterwald & Partner GbR Robert-Koch-Strasse 1 München, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Einspannvorrichtung für Werkstücke mit einem Grundkörper (1) und zwei daran angebrachten, geradlinig gegeneinander spannbaren Spannbacken (2,3), die an ihren einander zugewandten Seiten Bak kenelemente (4,5) aufweisen, welche um eine gemeinsame, parallel zur Einspannrichtung verlaufende Achse (I) derart drehbar gelagert sind, daß eine Verdrehung der Backenelemente (4,5) auch unter Wirkung der bei eingespanntem Werkstück an den Backenelementen (4,5) angreifenden Spannkräfte möglich ist, und mit einer Einrich tung zur Arretierung mindestens eines der beiden Backenelemente (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung über radialen Formschluß zwischen einem mit einem Backenelement (4,5) drehfest verbundenen ersten Blockiere lement (11) und einem drehfest mit dem Grundkörper (1) verbunde nen zweiten Blockierelement (12,21) erfolgt, und daß eine Einrich tung (18) zur Bestimmung des Drehwinkels der Backenelemente (4, 5) vorgesehen ist.
2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiereinrichtung einen am Grundkörper (1) gelagerten, ra dial hin und her verschiebbaren Stößel (12) umfaßt, welcher in einer ersten Stellung mit dem ersten Blockierelement (11) in Form schlußeingriff tritt und dieses in einer zweiten Stellung freigibt.
3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (12) eine plane Stimfläche (13) als Formschlußein griffsfläche aufweist.
4. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (12) eine profilierte Stirnfläche (13) als Form schlußeingriffsfläche aufweist.
5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (12) eine konische oder kegelstumpfförmige Spitze (19) aufweist.
6. Einspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimfläche (13) des Stößels (12) als hohler Zahnkranzab schnitt ausgebildet ist.
7. Einspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (13) des Stößels (12) als hohle Mehreckform aus gebildet ist.
8. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Blockierelement (11) eine mehreckige Außenumfangs kontur (14) aufweist.
9. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Blockierelement (11) in seinem Außenumfang Ausneh mungen (22) aufweist.
10. Einspannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Blockierelement (11) mindestens abschnittsweise als Zahnkranz (15,20) ausgebildet ist.
11. Einspannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da$ das erste Blockierelement (11) Sacklöcher (22) aufweist.
12. Einspannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei nebeneinander angeordnete Reihen (23) mit zu einander versetzt angeordneten Sacklöchem (22) und eine entspre chende Anzahl zugeordneter Stößel (12) vorgesehen sind.
13. Einspannvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, da$ der Stößel (12) mit Dehnspanndorn (21) ausgebildet ist.
14. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Blockierelement als Abschnitt (11) einer Welle (10) aus gebildet ist, die in der ersten Spannbacke (2) drehbar gelagert ist und an ihrem einen Ende das erste Backenelement (4) trägt.
15. Einspannvorrichtung für Werkstücke mit einem Grundkörper (1) und zwei daran angebrachten, geradlinig gegeneinander spannbaren Spannbacken (2,3), die an ihren einander zugewandten Seiten Bak kenelemente (4,5) aufweisen, welche um eine gemeinsame, parallel zur Einspannrichtung verlaufende Achse (I) derart drehbar gelagert sind, daß eine Verdrehung der Backenelemente (4,5) auch unter Wirkung der bei eingespanntem Werkstück an den Backenelementen (4,5) angreifenden Spannkräfte möglich ist, und mit einer Einrich tung zur Arretierung mindestens eines der beiden Backenelemente (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Backenelemente (4,5) im Einspannzustand über einen blok kierbaren Zahnradoder Schneckenantrieb verdrehbar sind.
16. Einspannvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als nicht rücktreibbares Getriebe ausgebildet ist.
17. Einspannvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine separate Blockiereinrichtung für den Antrieb vorgesehen ist.
18. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Backenelement (4,5) drehfest verbundenes Zahn rad (24) vorgesehen ist, welches über ein Antriebszahnrad (25) oder eine Zahnstange verdrehbar ist.
19. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zugleich zur Winkelmessung verwendet wird.
20. Einspannvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel als Funktion der Drehzahl einer Welle bestimmt wird.
21. Einspannvorrichtung für Werkstücke mit einem Grundkörper (1) und zwei daran angebrachten, geradlinig gegeneinander spannbaren Spannbacken (2,3), die an ihren einander zugewandten Seiten Bak kenelemente (4,5) aufweisen, welche um eine gemeinsame, parallel zur Einspannrichtung verlaufende Achse (I) derart drehbar gelagert sind, daß eine Verdrehung der Backenelemente (4,5) auch unter Wirkung der bei eingespanntem Werkstück an den Backenelementen (4,5) angreifenden Spannkräfte möglich ist, und mit einer Einrich tung zur Arretierung mindestens eines der beiden Backenelemente (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Backenelemente (4,5) im Einspannzustand über einen Hebel (27) verdrehbar sind, welcher in mindestens zwei Drehstellungen festlegbar ist.
22. Einspannvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (27) gegen eine Rastscheibe (28) verschwenkbar und an dieser verrastbar ist.
23. Einspannvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (27) gegen die Rastscheibe (28) vorgespannt ist.
24. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel mittels eines Drehgebers (18) bestimmt wird.
25. Einspannvorrichtung für Werkstücke mit zwei geradlinig gegenein ander spannbaren Spannbacken (102,103), die an ihren einander zugewandten Seiten Backenelemente (104,105) aufweisen, welche um eine gemeinsame, parallel zur Einspannrichtung verlaufende Achse (II) derart drehbar gelagert sind, daß eine Verdrehung der Backenelemente (104,105) auch unter Wirkung der bei einge spanntem Werkstück an den Backenelementen (104,105) angrei fenden Spannkräfte möglich ist, mit einem Drehantrieb (112) für mindestens ein Backenelement (104), einer Meßeinrichtung (113) zur Messung des Drehwinkels der Backenelemente (104,105) und einer über Kraftschluß wirkenden Arretierung (114) für die Drehbe wegung der Backenelemente (104,105).
26. Einspannvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein motorischer Antrieb (112) vorgesehen ist.
27. Einspannvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein getriebeloser Antrieb (112) vorgesehen ist.
28. Einspannvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (112) steuerbar ist.
29. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehgeber (113) zur Messung des Drehwinkels der Bak kenelemente (104,105) vorgesehen ist.
30. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung (114) über radialen Kraftschluß wirkt.
31. Einspannvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß zur Arretierung ein Dehnspannring (114) vorgesehen ist.
32. Einspannvorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Dehnspannrings (114) hydraulisch oder pneumatisch erfolgt.
33. Einspannvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnspannring (114) als fluid, insbesondere ölgefüllter Metallring mir radial nachgiebiger Innenwand ausgebildet ist.
34. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß beide Backenelemente (104,105) mit einer Arretierung (114) versehen sind.
Description:
Einspannvorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung für Werkstük- ke mit einem Grundkörper und zwei daran angebrachten, geradlinig ge- geneinander spannbaren Spannbacken, die an ihren einander zugewand- ten Seiten Backenelemente aufweisen, welche um eine gemeinsame, par- allel zur Einspannrichtung verlaufende Achse derart drehbar gelagert sind, daß eine Verdrehung der Backenelemente auch unter Wirkung der bei ein- gespanntem Werkstück an den Backenelementen angreifenden Spann- kräfte möglich ist, und mit einer Einrichtung zur Arretierung mindestens eines der beiden Backenelemente.

Derartige Einspannvorrichtungen sind : insbesondere als Spannstöcke all- gemein bekannt und in der Praxis in den meisten Werkstätten vorhanden, um zu bearbeitende Werkstücke festspannen zu können. Dabei ist in der Regel eine Spannbacke an einer im Grundkörper des Spannstocks gela- gerten Gewindespindel derart angeordnet, daß sie bei einer Drehung der Gewindespindel in Richtung der zweiten Spannbacke oder von dieser weg verfahren und so ein zwischen den beiden Spannbacken positioniertes Werkstück zwischen den Spannflächen der Backenelemente festgeklemmt oder ein eingespanntes Werkstück gelöst wird.

Bei diesen bekannten Spannstöcken kann ein eingespanntes Werkstück jeweils an den aus dem Spannstock nach oben bzw. seitlich herausste-

henden Flächen bearbeitet werden. Zur Bearbeitung der anderen Seiten ist es jeweils erforderlich, das Werkstück aus der Einspannung zu lösen, neu zu positionieren und wieder einzuspannen. Dies wird häufig als aufwendig empfunden, und zwar insbesondere wenn das Werkstück beispielsweise zur Bearbeitung mit einer Ständerbohrmaschine eine definierte Lage ein- nehmen muß, da die Positionierung des Werkstückes dann nur unter Ver- wendung von speziellen Distanzscheiben, die zwischen Werkstück und ei- ner Auflagefläche des Grundkörpers positioniert werden, möglich ist. Diese Art der Positionierung ist häufig nicht ausreichend genau und außerdem sehr zeitaufwendig.

Es sind daher auch Einspannvorrichtungen bekannt geworden, bei wel- chen eine Verdrehung der Backenelemente auch unter Wirkung der bei eingespanntem Werkstück an den Backenelementen angreifenden Spann- kräfte möglich ist. Durch diese Ausbildung kann das Werkstück rundum bearbeitet werden, ohne es aus der Einspannung lösen zu müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spannstöcke der eingangs ge- nannten Art zu verbessern, insbesondere den Aufbau zu vereinfachen und die Wirkungsweise zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Arretierung über radialen Formschluß zwischen einem mit einem Backenelement drehfest verbunde- nen Element und einem drehfest mit dem Grundkörper verbundenen Ele- ment erfolgt, und daß eine Einrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels der Backenelemente vorgesehen ist.

Ein radialer Formschluß zur Arretierung der beiden Backenelemente im eingespannten Zustand ist konstruktiv unaufwendig und zugleich sicher in der Wirkung. Durch die Einrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels ist außerdem die Möglichkeit gegeben, definierte Winkellagen des Werk- stückes einzustellen, beispielsweise wenn in einem Werkstück gegenüber der Vertikalen geneigte Schrägbohrungen hergestellt werden sollen. Hierzu braucht das Werkstück nur einmal in einer definierten Ausgangslage posi- tioniert zu werden, aus der es dann durch Drehung des Werkstückes in die für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang erforderliche Lage gebracht werden kann.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Arretiereinrichtung einen am Grundkörper gelagerten, radial hin und her verschiebbaren Stö- ßel, welcher in einer ersten Stellung mit dem drehfest mit dem Backenele- ment verbundenen Element in Formschlußeingriff tritt und dieses in einer zweiten Stellung freigibt, wobei das mit dem Backenelement drehfest ver- bundene Element hierzu reziprok ausgebildet ist. Hierdurch kann in einfa- cher Weise ein radialer Formschluß erzeugt werden.

Der Stößel kann dabei eine plane Stirnfläche als Formschlußeingriffsfläche aufweisen. Der Stößel kann aber auch eine profilierte Formschlußein- griffsfläche aufweisen, beispielsweise eine konische oder kegelstumpfför- mige Spitze, eine als hohles Zahnsegment oder hohle Mehreckform ausge- bildete Fläche. Entsprechend weist das mit einem Backenelement drehfest verbundene Element eine mehreckige Außenumfangskontur oder einen Außenumfang mit Ausnehmungen auf, wobei die Ausnehmungen durch einen Zahnkranz oder einen Zahnkranzabschnitt oder durch Sacklöcher gebildet sein können. Dabei können auch zwei nebeneinander angeordnete

Reihen mit zueinander versetzt angeordneten Sacklöchern vorgesehen sein. In diesem Fall sind dann zwei hin und her verschiebbare Stößel vor- gesehen, die den beiden Sacklochreihen zugeordnet sind. Hierdurch wird eine feinere Einteilung der Drehwinkellage der Backenelemente möglich.

Selbstverständlich können auch mehr als zwei Reihen von Sacklöchem und zwei Stößeln vorgesehen sein.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Stößel als Dehnspanndorn oder Dehnspannzange ausgebildet sein. Im nicht ge- spannten Zustand erfolgt die Grobeinstellung einer gewünschten Winkel- lage, indem der Dehnspanndorn in eine zugeordnete Ausnehmung einge- schoben wird. Durch Dehnen des Dehnspanndorns wird diese Winkellage dann feineingestellt und arretiert. Entsprechendes gilt für eine Dehn- spannzange.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch gelöst, daß die Backenelemente im Einspannzu- stand über einen blockierbaren Zahnrad-oder Schneckenantrieb verdreh- bar sind. Durch diese Ausgestaltung wird ebenfalls in konstruktiv unauf- wendiger Weise eine Blockierung der Backenelemente ermöglicht.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Antrieb dabei als nicht rücktreibbares Getriebe ausgebildet sein. Dies kann bereits dadurch er- reicht werden, daß das Getriebe eine große Übersetzung aufweist, so daß zwar das Antriebszahnrad die Backen, die Backen nicht aber das Antriebs- zahnrad verdrehen können. Alternativ kann aber auch eine separate Blok- kiereinrichtung für den Antrieb vorgesehen sein. Eine solche separate

Blockiereinrichtung ist in einfacher Weise realisierbar, beispielsweise als Bremseinrichtung.

Der Antrieb kann ein mit einem Backenelement drehfest verbundenes Zahnrad umfassen, welches über ein Antriebszahnrad oder eine Zahn- stange verdrehbar ist. Der Antrieb kann aber, wie gesagt, auch als Schneckenantrieb ausgebildet sein. In allen Fällen wird der Antrieb bevor- zugt zugleich zur Winkelmessung verwendet. In einer einfachen Ausfüh- rung kann dabei der Drehwinkel als Funktion der Drehzahl einer An- triebswelle bestimmt werden. Eine solche Drehwinkelmessung kann auch rein manuell ausgeführt werden, wenn keine hohe Genauigkeit des einge- stellten Drehwinkels erforderlich ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem dadurch ge- löst, da$ die Backenelemente im Einspannzustand über einen Hebel ver- drehbar sind, welcher in mindestens zwei Drehstellungen festlegbar ist.

Auch hierdurch ergibt sich eine konstruktiv besonders unaufwendige Aus- gestaltung der Einspannvorrichtung.

Der Hebel kann beispielsweise gegen eine Rastscheibe verschwenkbar und an dieser verrastbar sein. Insbesondere kann der Hebel gegen die Rast- scheibe vorgespannt sein. Die Einstellung einer gewünschten Drehwinkel- lage wird dadurch besonders einfach. Der Hebel wird hierfür entgegen der Vorspannung aus der Rastscheibe ausgerastet, um einen gewünschten Winkel verschwenkt und wieder in die Rastscheibe eingerastet. Es ist aber auch möglich, anstelle einer Rastscheibe einfach zwei Anschläge für zwei alternative Winkellagen vorzusehen und Mittel vorzusehen, durch welche der Hebel an den Anschlägen festlegbar ist. Diese besonders einfache Vari-

ante kann gewählt werden, wenn nur zwei verschiedene Winkellagen er- forderlich sind.

Bei allen Varianten können die Backenelemente manuell, motorisch, hy- draulisch-oder pneumatisch verdrehbar sein. Außerdem kann ein Drehge- ber zur Winkelmessung vorgesehen sein. Der Drehgeber kann dabei auf der Backenwelle, einer Getriebewelle oder auf der Motorwelle angeordnet sein.

Bei allen Varianten können außerdem nach einer Ausgestaltung der Er- findung nur zwei Drehstellungen vorgesehen sein. Insbesondere können sich die beiden Drehstellungen um 90° voneinander unterscheiden. Alter- nativ können mehrere, insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnete Drehstellungen vorgesehen sein.

Die Erfindung umfaßt außerdem eine Einspannvorrichtung für Werkstük- ke mit zwei geradlinig gegeneinander spannbaren Spannbacken, die an ihren einander zugewandten Seiten Backenelemente aufweisen, welche um eine gemeinsame, parallel zur Einspannrichtung verlaufende Achse derart drehbar gelagert sind, daß eine Verdrehung der Backenelemente auch unter Wirkung der bei eingespanntem Werkstück an den Bak- kenelementen angreifenden Spannkräfte möglich ist, mit einem Drehan- trieb für mindestens ein Backenelement, einer Meßeinrichtung zur Mes- sung des Drehwinkels der Backenelemente und einer über Kraftschluß wirkenden Arretierung für die Drehbewegung der Backenelemente.

Die Einstellung der Winkellage erfolgt dabei über den Drehantrieb, der sowohl manuell als auch motorisch betrieben sein kann. Über die Meßein-

richtung wird die Erreichung des gewünschten Drehwinkels festgestellt.

Aufgrund der über Kraftschluß wirkenden Arretierung für die Drehbewe- gung ist eine Arretierung in jeder Drehlage möglich, so daß beliebig kleine Winkeländerungen realisierbar sind.

Ein motorischer Drehantrieb kann bevorzugt getriebelos vorgesehen sein, da der Antriebsmotor aufgrund der Arretierung der Backenelemente bei Bearbeitung des Werkstückes nicht belastet wird. Der Antrieb kann da- durch konstruktiv unaufwendig und störunanfällig ausgebildet sein.

Über eine Steuervorrichtung kann der motorische Drehantrieb in einfa- cher Weise eine gewünschte Drehlage des Werkstückes einstellen.

Durch einen Drehgeber zur Messung des Drehwinkels der Backenele- mente kann die Winkellage vorteilhafterweise sehr exakt bestimmt wer- den. Der Drehgeber kann dabei in bekannter Weise ausgebildet und be- vorzugt um eine Lagerwelle des Backenelementes angeordnet sein. Auf diese Weise bleibt der Einspannbereich für das Werkstück durch den Drehgeberunbeeinträchtigt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wirkt die Arretierung über einen radialen Kraftschluß. Auch hier kann der Kraftschluß bevorzugt an einer Lagerwelle des Backenelementes angreifen und dadurch der Einspannbe- reich freigehalten werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Arretierung ein Dehnspannring vorgesehen, der bevorzugt hydraulisch betätigbar ist. Der Dehnspannring kann die Lagerwelle des Backenelementes umfassen und

dadurch eine allseitige Arretierungskraft auf die Welle ausüben. Mit einer relativ geringen Kraft kann dadurch eine sehr stabile Arretierung erreicht werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Dehnspannring als fluid-insbesondere ölgefüllter Metallring mit radial nachgiebiger In- nenwand ausgebildet. Der Dehnspannring ist dadurch in einfacher Weise hydraulisch oder pneumatisch betätigbar, wobei eine geringe Fluidbewe- gung ausreicht, um eine hohe Arretierkraft zu bewirken. Durch Zufuhr von Fluid zum Dehnspannring verformt sich dessen nachgiebige Innen- wand radial nach innen, so daß der Innendurchmesser des Dehnspann- rings verringert und dadurch eine allseitige radiale Arretierkraft ausgeübt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können beide Backen- elemente mit einer Arretierung versehen sein. Die Blockierung der Bak- kenelemente wird hierdurch weiter verbessert. Insbesondere wird auch bei großen Werkstücken oder hohen Bearbeitungskräften eine sichere Ein- spannung des Werkstückes ohne die Gefahr einer Verdrillung desselben gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Dar- stellung, Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Variante der erfindungsgemä- ßen Einspannvorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einspannvorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung gemma$ Fig. 2 einer weiteren Variante der er- findungsgemäßen Einspannvorrichtung, Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 2 einer weiteren Variante der er- findungsgemäßen Einspannvorrichtung, Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 2 einer weiteren Variante der er- findungsgemäßen Einspannvorrichtung, Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 2 einer weiteren Variante der er- findungsgemäßen Einspannvorrichtung, Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Variante der erfindungsge- mäßen Einspannvorrichtung, Fig. 8 eine Seitenansicht noch einer Variante der erfindungsgemä- ßen Einspannvorrichtung, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Stirnseite noch einer Variante der er- findungsgemäßen Einspannvorrichtung und Fig. 10 eine Seitenansicht noch einer Variante der erfindungsgemä- ßen Einspannvorrichtung.

Der in Fig. 1 dargestellte Spannstock umfaßt einen Grundkörper 1, der zu der Einspannvorrichtung selbst gehören oder Teil einer Maschine oder einfach ein Tisch sein kann. Auf dem Grundkörper 1 sind zwei voneinan- der beabstandete Spannbacken 2 und 3 angeordnet. Während die Spann- backe 2 auf dem Grundkörper 1 fest angeordnet ist, kann die Spannbacke 3 für eine Grobeinstellung auf dem Grundkörper 1 auch in Richtung der Verbindungslinie I zur Spannbacke 2 hin und her verschiebbar und axial arretierbar sein. In beiden Spannbacken 2 und 3 ist jeweils ein Backen- element 4,5 derart gelagert, daß ein zwischen den Backenelementen 4,5 eingespanntes Werkstück unter Wirkung der Einspannkraft drehbar ist.

Zur Einspannung eines Werkstückes sitzt das eine Backenelement 5 auf einer Pinole 6, die in der Spannbacke 3 mittels einer Kurbel 7 in Richtung der Verbindungslinie zur zweiten Spannbacke 2 hin und her beweglich ist.

Pinole 6 und Spannbacke 3 sind hierfür mit ineinandergreifenden Gewin- den 8,9 versehen.

Das Backenelement 4 ist an einem Ende einer Welle 10 angeordnet, die in einer entsprechenden Ausnehmung der Spannbacke 2 drehbar gelagert ist.

In einem Abschnitt 11 ist der Querschnitt der Welle 10, wie in Fig. 2 dar- gestellt, achteckig ausgebildet. In diesem Abschnitt 11 ist unterhalb der Welle 10 ein Stößel 12 angeordnet, welcher in der Spannbacke 2 und im Grundkörper 1 in bezug auf die Welle 10 gemäß Pfeil II radial verschiebbar gelagert ist. Der Stößel 12 weist dabei eine ebene Stirnfläche 13 auf, die an die achteckige Querschnittsform des Abschnitts 11 der Welle 10 angepaßt ist. Das heißt, die Stirnfläche 13 des Stößels 12 weist eine Längs-und Quererstreckung auf, die derjenigen eines der acht Umfangsbereiche 14 des achteckigen Abschnitts 11 der Welle 10 entspricht. Wie man erkennt, kann durch ein Verschieben des Stößeis 12 in Richtung auf die Welle 10 diese gegen ein Verdrehen blockiert werden.

Zur Betätigung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung wird ein Werkstück zwischen die beiden Backenelemente 4 und 5 eingesetzt. Gege- benenfalls nach axialer Verschiebung der zweiten Spannbacke 3 in Rich- tung auf die erste Spannbacke 2 wird das Werkstück durch Verdrehen der Handkurbel 7 zwischen den beiden Backenelementen 4 und 5 fest einge- spannt. Anstelle der Handkurbel 7 kann selbstverständlich ein beliebiger, insbesondere auch motorischer Antrieb vorgesehen sein.

Aufgrund der Lagerung der Backenelemente 4 und 5 können diese zu- sammen mit dem Werkstück noch nach fester Einspannung des Werk- stückes verdreht werden. Auch dieses Verdrehen kann entweder von Hand oder durch einen Motor erfolgen.

Nach Erreichen der gewünschten Drehlage wird der Stößel 12 in Richtung auf die Welle 10 bewegt und mit einem Umfangsabschnitt 14 der Welle 10 in Anlage gebracht. Damit wird das Backenelement 4 gegen ein weiteres Verdrehen blockiert. Durch Blockieren des Backenelementes 4 wird auf- grund der Einspannung eines Werkstückes auch das Backenelement 5 und das Werkstück gegen weiteres Verdrehen blockiert. Insbesondere bei großen Werkstücken oder großen Einspannkräften kann zusätzlich eine Blockierung auch am zweiten Backenelement 5 vorgesehen sein und zu- sammen mit dem Stößel 12 am ersten Backenelement 4 betätigt werden.

Nun kann eine Bearbeitung des Werkstückes in der vorgesehenen Drehla- ge erfolgen. Nach beendeter Bearbeitung des Werkstückes in dieser Dreh- stellung wird der Stößel 12 wieder soweit zurückgefahren, daß die Welle 10 freigegeben wird. Nun kann das Werkstück in eine neue Drehstellung ver- dreht und anschließend durch erneutes Heranfahren des Stößels 12 an die Welle 10 wieder blockiert werden. Wie man erkennt, sind die möglichen Drehstellungen durch die Querschnittsform der Welle 10 im Abschnitt 11 vorgegeben. Anstelle der dargestellten achteckigen Form können grund- sätzlich auch beliebige andere Querschnittsformen vorgesehen sein. Au- ßerdem kann der Stößel 12, wie in Fig. 3 dargestellt, auch so ausgebildet sein, daß er mit mehr als einer Außenumfangsfläche 14 der Welle 10 in Anlage gelangt. Die Blockierkraft wird hierdurch erhöht. Im übrigen

stimmt die Funktionsweise dieser Variante mit der vorherigen Variante überein.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante ist die Stirnfläche 13 des Stößels 12 als hohler Zahnradabschnitt ausgebildet. Dementsprechend weist der Ab- schnitt 11 der Welle 10 einen Teilzahnkranz 15 auf. Der Abschnitt 11 kann aber auch mit einem vollständigen Zahnkranz versehen sein. Die Blockie- rung erfolgt bei diesen Varianten durch Eingriff der Zähne 16 und 17 der Zahnsegmente 13 und 15. Wie man erkennt, sind die möglichen Drehlagen der Welle 10 durch die Zahnteilung vorgegeben. Bei einem vollständigen Zahnkranz 15 an der Welle 10 umfassen die möglichen Drehwinkel der Welle 10 somit 360°. Im übrigen stimmt die Funktionsweise dieser Vari- ante mit den zuvor beschriebenen Varianten überein.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante ist der Stößel 12 mit konischer Spitze 19 ausgebildet und der Abschnitt 11 der Welle 10 entsprechend als Zahnkranz. Die Blockierung erfolgt durch Eingriff der konischen Spitze 19 des Stößels 12 in den Zahnkranz 20. Auch bei dieser Variante kann an- stelle des vollständigen Zahnkranzes ein Teilzahnkranz auf der Welle 10 vorgesehen sein. Die Funktionsweise dieser Vorrichtung stimmt im übri- gen mit derjenigen der zuvor beschriebenen Varianten überein.

Fig. 6 zeigt eine Variante, bei welcher der Stößel 12 mit Dehnspanndorn 21 ausgebildet ist, welcher in entsprechende Ausnehmungen in der Um- fangsfläche des Abschnitts 11 der Welle 10 einfahrbar ist. Im dargestellten Beispiel sind vier solcher Ausnehmungen 22 gleichmäßig über den Umfang der Welle 10 verteilt vorgesehen.

Die seitlichen Abmessungen des Dehnspanndorns 21 sind geringfügig kleiner als diejenigen der Ausnehmungen 22. Die Einstellung einer ge- wünschten Winkelposition wird hierdurch erleichtert. Nach Einfahren des Dehnspanndorns 21 in eine der Ausnehmungen 22 wird der Dehnspann- dom 21 radial gedehnt und dadurch in die Ausnehmung 22 eingepreßt.

Durch diese Dehnung ergibt sich somit eine Feineinstellung der Drehstel- lung der Welle 10. Auch bei dieser Variante ist der Dehnspanndorn 21 also radial in bezug auf die Achse I der Welle 10 hin und her verschiebbar in der Spannbacke 2 und im Grundkörper 1 gelagert.

Fig. 7 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung, bei welcher im Außenumfang der Welle 10 zwei Reihen 23 von Ausnehmungen 22 vorgesehen sind. Dementsprechend sind in der Spannbacke 2 und im Grundkörper 1 zwei Dehnspanndorne 21 hin und her verschiebbar gela- gert. Die Ausnehmungen 22 sind in den beiden Reihen 23 zueinander ver- setzt angeordnet. Auf diese Weise können durch wahlweise Arretierung mit dem einen oder dem anderen Dehnspanndorn 21 Zwischenstellungen der Drehwinkellage der Welle 10 eingestellt werden. Grundsätzlich können auch noch weitere Reihen 23 von Ausnehmungen 22 und Dehnspanndor- nen 21 vorgesehen sein, um die Winkelteilung noch weiter zu verfeinern.

Fig. 8 zeigt eine Variante der Erfindung, bei welcher die Welle 10 über ei- nen Zahnradantrieb verdrehbar ist. Hierfür ist auf der Welle 10 ein Zahn- kranz 24 vorgesehen, mit welchem ein Antriebszahnrad 25 kämmt. Das Antriebszahnrad 25 kann dabei, wie dargestellt, über einen Motor 26 an- getrieben werden. Alternativ wäre auch ein manueller Antrieb des Zahn- rads 25 möglich.

Zur Blockierung der Welle 10 gegen ein Verdrehen kann entweder das Übersetzungsverhältnis des Zahnradantriebs so groß gewählt werden, daß dieser nicht rücktreibbar ist, also ausgehend vom Werkstück nicht rück- verdreht werden kann. Grundsätzlich können alle nicht rücktreibbaren Getriebe eingesetzt werden, um die Blockierung zu erreichen.

Alternativ kann eine separate Blockiereinrichtung für den Zahnradantrieb 24,25 vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise durch eine einfache Bremseinrichtung realisiert sein, die an einer der Wellen angreift. Aber auch jede andere Blockiereinrichtung ist einsetzbar. Außerdem kann an- stelle eines Zahnradantriebes auch ein. Schneckenantrieb oder ein Antrieb mit einer Zahnstange vorgesehen sein.

Die Funktionsweise dieser Varianten ist so, daß nach Einspannen des Werkstückes die gewünschte Drehstellung durch Betätigen der Antriebs- vorrichtung erfolgt. Nach Erreichen der gewünschten Drehstellung wird gegebenenfalls die separate Blockiereinrichtung betätigt. Nach beendeter Bearbeitung in dieser Winkellage kann eine andere Winkellage durch er- neutes Betätigen der Antriebsvorrichtung, gegebenenfalls nach Lösen der separaten Blockiereinrichtung, eingestellt werden. Die Bestimmung der Winkellagen kann über Drehgeber 18 erfolgen. Die Winkellagen können aber auch direkt in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Antriebswelle be- stimmt werden. Beispielsweise kann die Antriebsvorrichtung so ausgelegt sein, daß eine Umdrehung einer Winkelverstellung um 1° entspricht.

Fig. 9 zeigt schließlich eine Variante der Erfindung, bei welcher an der Welle 10 rückwärtig ein Hebel 27 angebracht ist, mittels welchem die Welle 10 um ihre Achse I verdreht werden kann. Zwischen Hebel 27 und Welle

10 ist eine Rastscheibe 28 mit Rastausnehmungen 29 vorgesehen, gegen welche der Hebel 27 vorgespannt ist. Die Rastausnehmungen 29 geben die Drehwinkellagen vor, in welchen die Welle 10 arretierbar ist. Zum Errei- chen dieser Drehwinkellagen wird die Welle 10 mittels des Hebels 27 ver- dreht, nachdem dieser entgegen der Vorspannkraft ausgerastet wurde.

Nach Erreichen der Drehwinkellage rastet der Hebel 27 in die gewählte Rastausnehmung 29 ein und blockiert dadurch die Welle 10 gegen ein weiteres Verdrehen. Anstelle der Rastausnehmungen 29 können auch einfache Anschläge vorgesehen sein, gegen welche der Hebel 27 wahlweise anschlägt. In diesem Fall sind zusätzliche Mittel vorzusehen, durch welche der Hebel 27 an den Anschlägen gehalten wird. Grundsätzlich könnte dies aber auch von Hand erfolgen.

Bei der in Fig. 10 dargestellten Variante sind auf einem Grundkörper 101, der zu der Einspannvorrichtung selbst gehören oder Teil einer Maschine oder einfach ein Tisch sein kann, zwei voneinander beabstandete Spann- blöcke 102 und 103 angeordnet. Während Spannblock 102 auf dem Grundkörper 101 fest angeordnet ist, kann der Spannblock 103 für eine Grobeinstellung auf dem Grundkörper 101 auch in Richtung der Verbin- dungslinie zum Spannblock 102 hin und her verschiebbar und axial arre- tierbar sein. In beiden Blöcken 102 und 103 ist jeweils ein Backenelement 104,105 derart drehbar gelagert, da$ ein zwischen den Backenelementen 104,105 eingespanntes Werkstück unter Wirkung der Einspannkraft drehbar ist. Zur Einspannung eines Werkstückes sitzt das eine Backen- element 105 auf einer Pinole 106, die in dem Spannblock 103 mittels einer Kurbel 107 in Richtung der Verbindungslinie zum zweiten Spannblock 102 hin und her beweglich ist. Pinole 106 und Spannblock 103 sind hierfür mit ineinander greifenden Gewinden 108,109 versehen.

Das Backenelement 104 weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 110 auf, der in einer entsprechenden Ausnehmung des Spannblocks 102 drehbar gelagert ist. An den ersten zylindrischen Abschnitt 110 schließt ein zweiter zylindrischer Abschnitt 111 verringerten Querschnitts an, der mit seinem freien Ende als Welle in einem Antriebsmotor 112 gelagert ist.

Um den zweiten zylindrischen Abschnitt 111 ist ein Drehgeber 113 ange- ordnet, über welchen die Winkellage dieses zweiten zylindrischen Ab- schnitts 111 und damit des Backenelementes 104 bestimmbar ist.

Der erste zylindrische Abschnitt 110 wird zumindest abschnittsweise von einem Dehnspannring 114 umfaßt, der in dem Spannblock 102 axial und drehfest gehalten ist. Der Innenumfang des Dehnspannrings 114 ent- spricht dabei im wesentlichen dem Außenumfang des ersten zylindrischen Abschnitts 110 des Backenelements 104. Durch eine hier nicht darge- stellte, insbesondere hydraulische Betätigungsvorrichtung kann der In- nenumfang des Dehnspannrings 114 verkleinert werden, so daß auf den ersten zylindrischen Abschnitt 110 des Backenelementes 104 eine radiale Klemmkraft ausgeübt wird. Ein entsprechend ausgebildeter Dehnspann- ring kann auch an dem zweiten Backenelement 105 oder einem damit drehfest verbundenen zylindrischen Abschnitt angreifen und in dem zweiten Spannblock 103 axial und drehfest gelagert sein.

Zur Betätigung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung wird ein Werkstück zwischen die beiden Backenelemente 104 und 105 eingesetzt.

Gegebenenfalls nach axialer Verschiebung des zweiten Spannblockes 103 in Richtung auf den ersten Spannblock 102 wird das Werkstück durch Verdrehen der Handkurbel 107 zwischen den beiden Backenelementen

104 und 105 fest eingespannt. Anstelle der Handkurbel 107 kann selbst- verständlich ein beliebiger, insbesondere auch motorischer Antrieb vorge- sehen sein. Aufgrund der Lagerung der Backenelemente 104 und 105 können diese zusammen mit dem Werkstück noch nach fester Einspan- nung des Werkstückes verdreht werden. Hierfür wird der Motor 112 in Betrieb gesetzt, wobei dies auch über eine hier nicht dargestellte Steue- rung erfolgen kann. Die Drehlage der Backenelemente 104 und 105 und des Werkstückes wird über den Drehgeber 113 festgestellt. Nach Errei- chen der gewünschten Drehlage wird der Motor 112 gestoppt. Nun wird der Dehnspannring 114 betätigt, um das Backenelement 104 gegen ein weiteres Verdrehen zu blockieren. Durch Blockieren des Backenelementes 104 wird aufgrund der Einspannung eines Werkstückes auch das Bak- kenelement 105 und das Werkstück gegen weiteres Verdrehen blockiert.

Insbesondere bei großen Werkstücken oder großen Einspannkräften kann zusätzlich ein Dehnspannring auf das zweite Backenelement 105 wirken und zusammen mit dem ersten den Spannring 114 betätigt werden.

Nun kann eine Bearbeitung des Werkstückes in der vorgesehenen Drehla- ge erfolgen, ohne daß der Motor 112 belastet wird. Der Motor 112 kann dadurch konstruktiv unaufwendig ausgebildet sein, insbesondere als ge- triebeloser Motor.

Anstelle eines Drehgebers kann auch jedes andere rotative Meßsystem verwendet werden. Ebenso kann anstelle eines Dehnspannringes eine an- dere aber Kraftschluß wirkende Arretierung vorgesehen sein. Wichtig ist, daß die Arretierung im wesentlichen in jeder beliebigen Drehstellung der Backenelemente möglich ist. Nach beendeter Bearbeitung des Werkstük- kes in einer bestimmten Drehstellung kann eine andere Drehstellung für

eine nachfolgende Bearbeitung des Werkstückes eingestellt werden, ohne daß die Einspannung des Werkstückes gelöst werden müßte. Die Bear- beitungszeit für das Werkstück wird dadurch vorteilhafterweise gering ge- halten. Auch entfallen eventuell erforderliche neue Justierungen.

Alle Varianten der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung zeichnen sich durch unaufwendige Konstruktion und einfache Bedienbarkeit aus. Sie können sowohl für hochgenaue Winkeleinstellungen als auch für weniger genaue Einstellungen verwendet werden. Ebenso kann die Winkelteilung sehr fein oder nur grob sein. Beispielsweise können auch nur zwei Win- kelstellungen vorgegeben sein, um zwei Seiten eines Werkstückes nach- einander ohne Umspannen bearbeiten zu können.

Bezugszeichenliste 1 Grundkörper 2 Spannbacke 3 Spannbacke 4 Backenelement 5 Backenelement 6 Pinole 7 Kurbel 8 Gewinde 9 Gewinde 10 Welle 11 Abschnitt von 10 12 Stößel 13 Stirnfläche von 12 14 Umfangsflächenabschnitt von 11 15 Teilzahnkranz <BR> <BR> <BR> <BR> 16 Zahn<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 17 Zahn 18 Drehgeber 19 Spitze von 12 20 Vollzahnkranz 21 Dehnspanndorn 22 Ausnehmung 23 Reihe 24 Zahnrad 25 Antriebszahnrad 26 Motor

27 Hebel 28 Rastscheibe 29 Rastausnehmung 101 Grundkörper 102 Spannblock 103 Spannblock 104 Backenelement 105 Backenelement 106 Pinole 107 Kurbel 108 Gewinde 109 Gewinde 110 erster zylindrischer Abschnitt 111 zweiter zylindrischer Abschnitt 112 Antriebsmotor 113 Drehgeber 114 Dehnspannring I Drehachse von 10 II Achse