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Die
Erfindung betrifft einen Rahmen für eine Fügevorrichtung mit einem als
Gegenhalter ausgebildeten Schenkel, der an seinem freien Ende eine
sich in Richtung der Krafteinleitung erstreckende Bohrung zum Einsetzen
eines Werkzeugs oder eines Werkzeughalters und eine Gegenlagerfläche zur
Abstützung
des Werkzeugs oder des Werkzeughalters aufweist.
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Rahmen
der angegebenen Art werden vornehmlich in Fügevorrichtungen zum Verbinden
von Werkstücken
aus Blech, beispielsweise durch Nieten, Stanznieten oder Clinchen,
eingesetzt, um die beim Fügeprozess
auftretenden Fügekräfte aufzunehmen.
Insbesondere beim Stanznieten sind diese Fügekräfte, die von dem Werkzeug auf
den als Gegenhalter ausgebildeten Schenkel des Rahmens übertragen
werden, sehr hoch. Da das freie Ende des Schenkels, an welchem das
Werkzeug oder der Werkzeughalter abgestützt ist, im allgemeinen besonders
schlank ausgebildet werden muss, damit ein Fügen auch an relativ engen und
unzugänglichen Stellen
möglich
ist, treten insbesondere an der Abstützung des Werkzeugs oder des
Werkzeughalters hohe Spannungen auf, die zur Beeinträchtigung
der Lebensdauer des Schenkels durch Materialermüdung führen können.
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Bei
der Ausbildung des Rahmens von Fügevorrichtungen
besteht weiterhin das Erfordernis, das Werkzeug oder den Werkzeughalter
an dem als Gegenhalter ausgebildeten Schenkel zu befestigen, damit
die Fügevorrichtung
in beliebigen Raumlagen eingesetzt werden kann und andererseits
das Werkzeug oder der Werkzeughalter für unterschiedliche Anwendungsfälle und
bei Verschleiß leicht
ausgewechselt werden kann. Seither ist es üblich, wie
DE 203 00 679 U1 und
DE 100 64 238 A1 zeigen,
in der Wand, welche die Bohrung zum Einsetzen des Werkzeugs umgibt,
eine in die Bohrung mündende
Radialbohrung vorzusehen, in die ein Sperrelement, beispielsweise
ein Stift oder eine Schraube, eingebracht wird, durch die ein in
der Bohrung angeordneter Zapfen des Werkzeugs verriegelt oder festgeklemmt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rahmen der eingangs
genannten Art zu schaffen, der sich durch eine verbesserte Dauerfestigkeit und
höhere
Belastbarkeit auszeichnet.
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Die
Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
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Nach
der Erfindung ist die Bohrung zum Einsetzen eines Werkzeugs oder
eines Werkzeughalters von einer geschlossenen, ununterbrochenen
Wand des Schenkels umgeben, und das Werkzeug oder der Werkzeughalter
ist an dem Schenkel durch Befestigungsmittel lösbar befestigt, die in der
Bohrung angeordnet und an der Bohrungswand abgestützt sind.
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Durch
die erfindungsgemäße Gestaltung wird
eine Schwächung
des Schenkels durch eine radial in die Bohrung mündende Befestigungsbohrung vermieden
und die Belastbarkeit sowie die Dauerfestigung des Schenkels erhöht. Die
Befestigung des Werkzeugs oder des Werkzeughalters wird in die Bohrung
des Schenkels verlagert, so dass die Außenkontur im Bereich des Schenkelendes
nicht durch überstehende
Befestigungsmittel beeinträchtigt
wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Bohrung ein Innengewinde
auf und das Werkzeug oder der Werkzeughalter haben einen mit Außengewinde
versehenen Zapfen, der in die Bohrung einschraubbar ist. Diese Ausführung hat
den Vorteil, dass keine zusätzlichen
Befestigungsmittel erforderlich sind.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Bohrung den Schenkel durchdringt und eine Stufe mit einer entgegengesetzt zur
Gegenlagerfläche
angeordneten Stufenfläche aufweist,
wobei ein mit dem Werkzeug oder Werkzeughalter verbindbares Befestigungselement
vorgesehen ist, das an der Stufenfläche abgestützt ist. Vorzugsweise weist
das Werkzeug oder der Werkzeughalter in der dem Schenkel zugewandten
Unterseite eine zur Bohrung koaxiale Gewindebohrung auf, wobei das
Befestigungselement eine in die Gewindebohrung einschraubbare Schraube
ist.
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Ist
eine genaue Positionierung des Werkzeugs oder des Werkzeughalters
in der Bohrung des Schenkels erforderlich, so können das Werkzeug oder der
Werkzeughalter und der Schenkel zusammenwirkende Orientierungsmittel
haben, durch welche eine bestimmte Winkelstellung des Werkzeugs oder
des Werkzeughalters in der Bohrung festgelegt ist. Als Orientierungsmittel
kommen Passstifte oder Passfedern in Betracht, die in korrespondierende Öffnungen
des Schenkels einerseits und des Werkzeugs oder Werkzeugshalters
andererseits einsetzbar sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die
in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
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1 einen
als Gegenhalter ausgebildeten Rahmenschenkel nach dem Stand der
Technik,
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2 einen
als Gegenhalter ausgebildeten Rahmenschenkel nach der Erfindung
mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung und einem in diese eingeschraubten
Werkzeughalter,
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3 eine
weitere Ausführungsform
eines Rahmenschenkels nach der Erfindung mit in einer Stufenbohrung
mittels einer Schraube befestigtem Werkzeughalter,
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4 eine
weitere Ausführungsform
eines Rahmenschenkels nach der Erfindung mit Stufenbohrung und asymmetrisch
gestaltetem Werkzeughalter,
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5 eine
Schnittansicht V–V
der Ausführungsform
gemäß 4,
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6 eine
perspektivische Ansicht der Ausführungsform
gemäß 4,
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7 einen
Längsschnitt
und
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8 eine
perspektivische Darstellung einer Werkzeughalterung mit Kugelrastsperre,
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9 eine
Weiterbildung des Ausführungsbeispiels
gemäß 7,
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10 eine
Klemmvorrichtung mit Elastomerring zur Werkzeughalterung,
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11 einen
Längsschnitt
und
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12 eine
perspektivische Ansicht einer Klemmvorrichtung nach Stirnkeilprinzip,
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13 einen
Längsschnitt
einer Klemmvorrichtung mit radial spreizbaren Klemmzylindern,
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14 einen
Längsschnitt
und
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15 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Konusspannvorrichtung,
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16 einen
Längsschnitt
einer Abwandlung der Konusspannvorrichtung gemäß 14,
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17 einen
Längsschnitt
einer weiteren Ausführungsform
einer Konusspannvorrichtung,
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18 einen
Längsschnitt
und
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19 eine
perspektivische Ansicht einer Klemmvorrichtung mit spreizbarem Ringelement,
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20 eine
alternative Ausführungsform
einer Klemmvorrichtung mit spreizbarem Ringelement,
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21 einen
Längsschnitt
einer Werkzeugklemmvorrichtung mit in der Aufnahmebohrung des Gegenhalters
angeordnetem, hülsenförmigem Klemmelement,
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22 eine
Werkzeughalterung mit in einem Gewindeabschnitt der Aufnahmebohrung
des Gegenhalters eingeschraubter Hülse zur Abstützung einer
Spannschraube.
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1 zeigt
das nach dem Stand der Technik ausgebildete freie Ende 1 eines
Schenkels 2 eines C-förmigen
Rahmens, wie er beispielsweise in Fügevorrichtungen zum Stanznieten
eingesetzt wird. Der Schenkel 2 trägt als Gegenhalter eine Matrize 3,
an der die Werkstücke
beim Fügen
durch Einpressen eines Stanzniets abgestützt sind. Die bei dem Fügevorgang
auf die Matrize 3 einwirkende Fügekraft ist durch den Pfeil
F veranschaulicht. Zur Befestigung der Matrize 3 an dem
Schenkel 2 weist die Matrize 3 an ihrer Unterseite
einen zylindrischen Zapfen auf, der in eine zylindrische Bohrung
im Schenkel 2 eingesetzt ist. Der Zapfen wird in der Bohrung
mittels einer nicht dargestellten Klemmschraube festgeklemmt, die
in eine radial in die Bohrung mündende Gewindebohrung 4 eingeschraubt
wird. Die Gewindebohrung 4 ist, wie in der Zeichnung dargestellt,
in der Regel seitlich angeordnet, kann aber auch vorne in der Stirnseite
vorgesehen sein. Es hat sich herausgestellt, dass durch die Gewindebohrung 4 der Schenkel 2 in
dem die Fügekraft
F aufnehmenden Endbereich eine Schwächung erfährt, die die Lebensdauer des
Schenkels 2 und damit des gesamten, einstückig ausgeführten Rahmens
verkürzt.
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2 zeigt
das Ende 10 eines als Gegenhalter ausgebildeten Schenkels 11 eines
Rahmens nach der Erfindung. Das Ende 10 weist eine ebene
Gegenlagerfläche 12 zur
Abstützung
eines Werkzeugs oder eines Werkzeughalters und eine zur Gegenlagerfläche 12 senkrechte
Bohrung 13 auf, die den Schenkel 11 durchdringt
und mit einem Innengewinde 14 versehen ist. An dem Schenkel 11 ist
ein Werkzeughalter 15 befestigt, der im wesentlichen die
Form eines zylindrischen Dornes hat und in einem mittleren Bereich
einen angeformten, ringförmigen
Flansch 16 trägt.
Das eine Ende des Werkzeughalters 15 bildet einen Befestigungszapfen 17,
der mit einem zum Innengewinde 14 passenden Außengewinde 18 versehen
und in die Bohrung 13 eingeschraubt ist. Der Flansch 16 hat
eine ebene, zur Längsachse
der Werkzeughalters 15 senkrechte Anlagefläche 19 und liegt
mit dieser an der Gegenlagerfläche 12 an.
An der Außenseite
hat der Flansch Werkzeugeingriffsflächen 16a zum Ansetzen
eines Schraubenschlüssels. Das
dem Befestigungszapfen 17 entgegengesetzte Ende des Werkzeughalters 15 ist
mit einer koaxialen Aufnahmebohrung 20 versehen, die zur
Aufnahme des Befestigungszapfens eines Werkzeugs, beispielsweise
einer Matrize, dient. Eine radial in die Aufnahmebohrung 20 mündende Gewindebohrung 21 ist
zum Einschrauben einer Klemmschraube bestimmt, mit der der Befestigungszapfen
des Werkzeugs in der Aufnahmebohrung 20 festklemmbar ist. Vom
Boden der Aufnahmebohrung 20 führt eine Austreibbohrung 22 in
einem spitzen Winkel in Richtung des Flansches 16 durch
die Bohrungswand nach außen.
Durch die Austreibbohrung 22 kann ein Austreibstift in
die Aufnahmebohrung 20 eingeführt werden, um ein darin befindliches
Werkzeug zu lösen.
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Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ende 10 des
Schenkels 11 rings um die Bohrung 13 vollkommen
geschlossen. Die bei Einleitung der Fügekraft im Bereich des Endes 10 des Schenkels 11 hervorgerufenen
Spannungen können sich
daher über
den gesamten, zur Verfügung
stehenden Querschnitt gleichmäßig verteilen
und werden nicht durch Inhomogenitäten gestört. Örtliche Überspannungen und ein dadurch
bedingter vorzeitiger Ausfall des Rahmens werden vermieden. Die
Befestigung des Werkzeughalters erfolgt innerhalb der Bohrung 13 mit
Hilfe des Innengewindes 14, so dass zusätzliche Befestigungsmittel überflüssig sind.
Da der Werkzeughalter als separates Bauteil ausgebildet ist, kann
er aus einem hochfesten Werkstoff gefertigt und durch Ver güten in seinen
Festigkeitseigenschaften zusätzlich
verbessert werden. Die Befestigung des Werkzeugs im Werkzeughalter 15 erfolgt
in herkömmlicher
Weise durch Festklemmen des Werkzeugschafts in der Aufnahmebohrung 20 mit
Hilfe einer in die Gewindebohrung 21 eingeschraubten Spannschraube.
Im Gegensatz zu den bekannten Gestaltungen bereitet dies hier keine
Nachteile, da der Werkzeughalter aus einem Material höherer Festigkeit
besteht und im wesentlichen nur Druckkräfte aufzunehmen hat.
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3 zeigte
ein Ausführungsbeispiel,
bei welchem das Ende 10 des Schenkels 11 eine
zur Gegenlagerfläche 12 senkrechte
Stufenbohrung 23 hat, die zur Befestigung eines Werkzeughalters 25 dient. Die
Stufenbohrung 23 durchdringt den Schenkel 11 und
hat eine ringsherum geschlossene, von dem Schenkel 11 gebildete
Wand. Die Stufenbohrung 23 weist zwischen zwei Bohrungsabschnitten 24, 26 größeren Durchmessers
einen Bohrungsabschnitt 27 kleineren Durchmessers auf,
der durch zwei Ringflächen 28, 29 begrenzt
wird. Die der Gegenlagerfläche 12 abgekehrte
Ringfläche 29 ist
eben und zur Gegenlagerfläche 12 parallel.
Der Werkzeughalter 25 hat einen in den Abschnitt 24 der
Stufenbohrung 23 eingreifenden Befestigungszapfen 30,
einen an der Gegenlagerfläche 12 abgestützten Flansch 31 und
einen Schaft 32, der an seinem freien Ende zur Aufnahme
eines Werkzeugs ausgebildet ist. Der Befestigungszapfen 30 ist
mit einer Gewindebohrung 33 versehen, in die eine sich
durch den Bohrungsabschnitt 27 erstreckende Befestigungsschraube 34 eingeschraubt
ist. Ein Kopf 35 der Befestigungsschraube 34 befindet
sich in dem Bohrungsabschnitt 26 und ist über eine
Unterlegscheibe 36 an der Ringfläche 29 abgestützt. Da
der Werkzeughalter 25 innerhalb der Stufenbohrung 23 frei
drehbar ist, ist zur Festlegung seiner Drehwinkelstellung ein Passstift 37 vorgesehen,
der in eine zur Stufenbohrung 23 parallele Stiftbohrung 38 im
Schenkel 11 und eine der Stiftbohrung 38 gegenüberliegende
Stiftbohrung 39 im Flansch 31 eingreift. Hierdurch
wird sichergestellt, dass der Werkzeughalter in der Drehwinkelstellung montiert
wird, für
die er in Hinsicht auf Lage und Festigkeit ausgelegt ist. Durch
die Anordnung des Passstiftes 37 wird auch das Lösen und
Anziehen der Befestigungsschraube 34 erleichtert, da der
Passstift 37 den Werkzeughalter 25 in der Stufenbohrung 23 gegen
Verdrehen sichert.
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Bei
dem in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Schenkel 11 mit einer Stufenbohrung 40 versehen,
die einen engeren Bohrungsabschnitt 41 und einen weiteren
Bohrungsabschnitt 42 hat, welche durch eine ebene, radiale Ringfläche 43 getrennt
sind, die der Gegenlagerfläche 12 abgekehrt
ist. Ein Befestigungszapfen 44 eines Werkzeughalters 45 greift
in den Bohrungsabschnitt 41 ein und ist dort mittels einer
Schraube 46 befestigt, deren Kopf sich über eine Unterlegscheibe 53 an
der Stufenfläche 43 abstützt. Die
Position des Werkzeughalters 45 gegenüber dem Schenkel 11 wird
hierbei durch einen Passstift 47 bestimmt, der in gegenüberliegenden,
halbzylindrischen Nuten 48, 49 angeordnet ist,
von denen sich eine in der Wand des Bohrungsabschnitts 41 und
die andere in der Wand des Befestigungszapfens 44 befindet.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich der Passstift leicht montieren
und entfernen lässt
und dass er bei einer Beschädigung
des Werkzeughalters zugänglich bleibt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 4 bis 6 ist
der Werkzeughalter 45 in möglichst geringem Abstand vom
freien Ende des Schenkels 11 angeordnet. Lage und Durchmesser
der Stufenbohrung 40 sind hierbei so bemessen, dass die Dicke
der die Stufenbohrung 40 umgebenden Wand den Beanspruchungen
standhält.
Der Schaft 50 des Werkzeughalters 45 befindet
sich nahezu in einer Flucht mit der Endfläche 51 des Schenkels 11,
so dass Fügeprozesse
noch in geringem Abstand von einer Bauteilwand ausgeführt werden
können.
Die Gestaltung ermöglicht
somit eine bessere Zugänglichkeit
an schwierigen Bauteilgeometrien. Eine ausreichende Abstützung des
Werkzeughalters 45 an dem Schenkel 11 wird hierbei
durch einen asymmetrisch gestalteten Flansch 52 bewirkt,
dessen Außenkontur
der Außenkontur
des Schenkels 11 angepasst ist und der in Richtung des
Fußendes
des Schenkels 11 eine um das zwei- bis dreifache größere Erstreckung
hat als in Richtung der Endfläche 51.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist zur Abstützung
und Halterung des Fügewerkzeugs
jeweils ein Werkzeughalter vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass
der Rahmenschenkel einfacher ausgeführt und kostengünstiger
hergestellt werden kann. Die Anpassung des Rahmens an unterschiedliche
Anwendungsfälle
wird durch unterschiedlich gestaltete Werkzeughalter erreicht. Hierbei
können
zur Herstellung der Werkzeughalter hochfeste Werkstoffe eingesetzt
werden, die eine besonders schlanke Werkzeugaufnahme ermöglichen.
Der Werkzeughalter ist, beispielsweise als Drehteil kostengünstig herstellbar
und kann bei Beschädigung
oder Verschleiß ausgetauscht
werden. Die Gestaltungen nach der Erfindung eignen sich aber gleichermaßen für eine direkte
Abstützung
eines Fügewerkzeugs
an dem Rahmenschenkel, wobei das Fügewerkzeug in seinem Anschlussbereich
in analoger Weise wie einer der Werkzeughalter oder wie nachfolgend
beschrieben auszubilden ist. Umgekehrt eignen sich die nachfolgend
beschriebenen Halterungen von Werkzeugen gleichermaßen für die Befestigung
von Werkzeughaltern. In jedem Fall wird durch die Ausbildung des Rahmenschenkels
und der Befestigungsmittel nach der Erfindung eine höhere Belastbarkeit
des Rahmenschenkels und eine verbesserte Lebensdauer erreicht.
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7 und 8 zeigen
das Ende eines als Gegenhalter ausgebildeten Schenkels 61 eines
weiteren Ausführungsbeispiels
nach der Erfindung, welches eine Einstellung des Werkzeugs oder
des Werkzeughalters in der Bohrung ermöglicht und sich durch eine
einfache Handhabung auszeichnet. Der Schenkel 61 weist
eine ebene Gegenlagerfläche 62 und eine
zur Gegenlagerfläche 62 senkrechte
zylindrische Bohrung 63 auf, die den Schenkel 61 durchdringt.
Die Bohrung 63 hat einen konstanten Innendurchmesser. In
einem Abstand von der Gegenlagerfläche 62 ist in die
Bohrung 63 eine Ringnut 64 mit konkav gekrümmter Wand
eingestochen.
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An
dem Schenkel 61 ist ein Werkzeug 65 in Form einer
Matrize befestigt, das einen zylindrischen Kopfabschnitt 66 und
einen an diesen angeformten, zylindrischen Schaft 67 hat.
Der Kopfabschnitt 66 hat eine ebene, zur Längsachse
des Werkzeugs 65 senkrechte Anlagefläche 68 und liegt mit
dieser an der Gegenlagerfläche 62 an.
In einem Abstand von der Anlagefläche 68, der dem Abstand
der Ringnut 64 von der Gegenlagerfläche entspricht, ist der Schaft 67 von
einer Querbohrung durchdrungen, in welcher ein Druckstück 69 mit
einer durch eine Feder belasteten Kugel 70 angeordnet ist.
Die federbelastete Kugel 70 und die Ringnut 64 bilden
zusammen eine Rastsperre 60, durch die das Werkzeug 65 an dem
Schenkel 61 derart festgehalten ist, dass das Werkzeug
in eine beliebige Winkelstellung um seine Längsachse gedreht werden kann,
um beispielsweise herstellungsbedingte Abweichungen der Mitte des Werkzeugs
von der Mittelachse des Schenkels 61 ausgleichen zu können. Zum
Einsetzen oder Ent nehmen kann das Werkzeug 65 mit einer
die Sperrwirkung überwindenden
Kraft in axialer Richtung in die Bohrung hineingedrückt bzw.
aus ihr herausgedrückt werden.
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9 zeigt
eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels
gemäß 7.
Der Schaft 67 des Werkzeugs 65 enthält hier
eine Druckstück 71 mit zwei
an den entgegengesetzten Enden angeordneten Kugeln 72,
die durch eine dazwischenliegende Druckfeder auseinandergespreizt
und in die Ringnut 64 in der Bohrung 63 des Schenkels 61 gedrückt werden.
Hierdurch wird eine doppelseitige Klemmung mit entsprechend höherer Haltekraft
erzielt.
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In
den 10 bis 20 sind
Ausführungsbeispiele
dargestellt, bei denen das Werkzeug mittels einer Klemmvorrichtung
in einer Bohrung 73 eines Schenkels 74 festgeklemmt
ist. Allen in diesen Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass
die Bohrung 73 eine glatte Durchgangsbohrung ist, die einfach
herzustellen ist und die Festigkeit des Schenkels so wenig wie möglich beeinträchtigt.
Weiterhin kann die Klemmung des Werkzeugs in jeder beliebigen Winkelstellung
des Werkzeugs erfolgen, so dass herstellungsbedingte Ungenauigkeiten
der Mittenlage des Werkzeugs durch Drehen desselben in die geeignete
Stellung ausgeglichen werden können.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 10 besteht
die Klemmvorrichtung aus einem Ring 75 aus elastomerem
Material, der auf dem Gewindeschaft 76 einer Zylinderschraube 77 angeordnet
ist und einen Außendurchmesser
hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrung 73 des
Schenkels 74. Die Zylinderschraube 77 ist in eine
Gewindebohrung 78 in dem Schaft 79 eines Werkzeugs 80 eingeschraubt,
so dass der Ring 75 zwischen der Stirnfläche des
Schaftes 79 und dem Kopf 81 der Zylinderschraube 77 angeordnet
ist. Zum Festklemmen des Werkzeugs 80 wird durch das offene
Ende der Bohrung 73 ein Schraubwerkzeug in den Werkzeugeingriffsbereich,
beispielsweise einen Innensechskant, der Gewindekopfschraube 77 eingesetzt
und das Werkzeug 80 an seinem Kopfabschnitt 82 mit
Hilfe eines geeigneten Haltewerkzeugs, beispielsweise einer Zange,
festgehalten. Durch Drehen der Zylinderschraube 77 wird
diese dann tiefer in die Gewindebohrung 78 hineingeschraubt.
Hierdurch wird der Ring 75 in axialer Richtung zusammengedrückt, wobei
sein Außendurchmes ser
wächst
und in Kontakt mit der Bohrungswand gelangt. Die Klemmstellung ist
erreicht, wenn der Ring 75 fest an die Bohrungswand angepresst
ist und sich die Zylinderschraube 77 mit dem vorgesehenen
Drehmoment nicht mehr weiterdrehen lässt.
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Soll
das Werkzeug 80 entfernt werden, so genügt es, die Zylinderschraube 77 zu
lösen.
Der Ring 75 kehrt dann aufgrund seiner Elastizität in seine
Ausgangsform zurück
und kann daher zusammen mit dem Werkzeug aus der Bohrung 73 herausgezogen
werden.
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11 und 12 zeigen
ein Werkzeug 84 mit einer Klemmvorrichtung nach dem Stirnkeilprinzip.
Hierbei weist der Schaft 85 des Werkzeugs 84 eine
in einem Winkel von 45° zu
seiner Längsachse geneigte
Stirnfläche 86 auf.
An der Stirnfläche 86 liegt
ein Klemmring 87 mit einer ebenfalls in einem Winkel von
45° zur
Ringachse geneigten Stirnfläche 88 an.
Der Klemmring 87 hat eine zylindrische Mantelfläche, deren
Außendurchmesser
dem Außendurchmesser
des Schaftes 85 entspricht. Der Klemmring 87 ist
auf dem Gewindeschaft 89 einer Zylinderschraube 90 angeordnet,
die in eine Gewindebohrung im Schaft 85 eingeschraubt ist
und deren Kopf an der der Stirnfläche 88 entgegengesetzten, zur
Ringachse senkrechten Stirnfläche
anliegt. Durch Anziehen der Zylinderschraube 90 wird der
Klemmring 87 entlang der Stirnfläche 86 in axialer
und radialen Richtung verschoben und dadurch der Schaft 85 in
der Bohrung 73 des Schenkels 74 festgeklemmt. Die
Klemmung löst
sich, wenn die Zylinderschraube 90 wieder gelöst wird.
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13 zeigt
ein Werkzeug 91 mit einer in seinen Schaft 92 integrierten
Klemmvorrichtung, die zwei Klemmzylinder 93 und eine Madenschraube 94 umfasst.
Die beiden Klemmzylinder 93 sind in einer den Schaft 92 radial
durchdringenden Querbohrung 95 angeordnet. Ihre einander
zugekehrten Enden sind kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Schaft 92 weist
im Bereich der Querbohrung 95 eine Ringnut auf, in der
sich ein O-Ring 96 befindet, der auch in der Ringnut entsprechenden
Nuten in den voneinander abgekehrten Stirnflächen 97 der Klemmzylinder 93 eingreift.
Durch den O-Ring 96 werden die Klemmzylinder 93 in
der Querbohrung 95 gegen Herausfallen gesichert. Außerdem verhindert
der O-Ring 96 eine Drehung der Klemmzylinder 93 um
ihre Achse. Die einander abkehrten Stirnflächen 97 der Klemmzylinder 93 sind
konvex gekrümmt,
wobei ihr Krümmungsradius
dem Krümmungsradius
der Bohrung 73 des Schenkels 74 entspricht. Die
Madenschraube 94 ist in einer zentralen Gewindebohrung 98 im
Schaft 92 angeordnet und ragt mit einem kegelstumpfförmigen Ende 99 in
die Querbohrung 95 hinein. Wird die Madenschraube 94 durch
Drehen tiefer in die Querbohrung 95 hineinbewegt, so treibt
ihr kegelstumpfförmiges
Ende 99 die Klemmzylinder 93 auseinander und presst
diese fest an die Wand der Bohrung 73 des Schenkels 74 an.
Durch Zurückdrehen
der Madenschraube 94 kann die Klemmung wieder gelöst werden.
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Die 14 und 15 zeigen
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der Endabschnitt des Schaftes 100 des eines Werkzeugs 101 nach
Art einer Konusspannvorrichtung gestaltet ist. Der Schaft 100 weist
eine zentrale Bohrung 102 mit einem Gewindeabschnitt 103 und
einem Konusabschnitt 104 auf. Der Konusabschnitt 104 ist
durch achsparallele Schlitze in einzelne fingerartige Segmente 105 unterteilt.
Ringausnehmungen sorgen für
eine Verringerung des Biegewiderstands an den Befestigungsenden
der Segmente 105. In dem Konusabschnitt befindet sich eine
Konushülse 106.
Die Konushülse 106 ist
von dem Schaft 107 einer Zylinderschraube 108 durchdrungen.
Der Schaft 107 ist in den Gewindeabschnitt 103 eingeschraubt.
Wird die Zylinderschraube 108 tiefer in die Gewindeabschnitt 103 hineingeschraubt,
so drückt
sie die Konushülse 106 tiefer
in den Konusabschnitt 104 hinein, wodurch die Segmente 105 radial
nach außen
auseinandergespreizt und an die Bohrung 73 des Schenkels 74 angepresst werden.
Zum Lösen
des Werkzeugs 101 wird die Zylinderschraube 108 durch
Drehen in der Gegenrichtung aus der Bohrung 102 herausbewegt.
Diese Bewegung der Zylinderschraube 108 wird durch nicht dargestellte
Mittel auf die Konushülse 106 übertragen
und diese dadurch so weit aus dem Konusabschnitt herausgedrückt, bis
die Segmente 105 sich von der Wand der Bohrung 73 lösen.
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16 zeigt
eine Abwandlung des vorgenannten Ausführungsbeispiels. Hierbei greift
anstelle einer Konushülse
der konische Kopf 109 einer Schraube 110 in den
Konusabschnitt 104 ein und treibt beim Hineinschrauben
die Segmente 105 auseinander.
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17 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Werkzeugs 112, dessen Schaft 113 einen durch Schlitze
in mehrere Segmente 114 gegliederten Konusabschnitt 115 aufweist,
dessen Konusbohrung sich zum offenen Ende des Konusabschnitts 115 hin verjüngt. In
dem Konusabschnitt 115 befindet sich eine Konushülse 116 mit
einer Gewindebohrung 117, in die eine Zylinderschraube 118 eingeschraubt.
Die Konushülse 116 ist
durch ein geeignetes Mittel, beispielsweise eine Passfeder, an einer
Drehung gegenüber
dem Konusabschnitt 115 gehindert. Die Zylinderschraube 118 stützt sich
mit der Stirnfläche
ihres Gewindeschafts 119 am Boden des Konusabschnitts 115 an
dem Schaft 113 ab. Wird die Zylinderschraube 118 im
Einschraubsinne gedreht, so bewegt sie die Konushülse 116 in
Richtung ihres Kopfes, während
sie selbst ihre axiale Lage in dem Konusabschnitt 115 beibehält. Hierdurch
werden die Segmente 114 auseinandergespreizt und an die Wand
der Bohrung 73 angedrückt.
Zum Lösen
wird die Zylinderschraube 118 gegenüber der Konushülse 116 zurückgeschraubt,
wobei sie sich vom Boden des Konusabschnitts 115 entfernt.
Anschließend kann
durch einen in Richtung des Werkzeugs 112 geführten Schlag
auf die Zylinderschraube 118 die Konushülse 116 aus ihrer
Spannstellung gelöst
und in ihre Lösestellung
zurückbewegt
werden.
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18 zeigt
eine Ausführungsvariante
eines Werkzeugs 120, bei dem das Ende des Schafts 121 eine
zentrale Gewindebohrung 122 und eine kegelstumpfförmige Stirnfläche 123 hat.
Die Stirnfläche 123 wirkt
mit einem teilweise geschlitzten Ringelement 124 zusammen,
das mit einer angepassten Hohlkegelfläche an der Stirnfläche 123 anliegt.
Das Ringelement 124 hat eine zylindrische Mantelfläche 127 mit
einem dem Innendurchmesser der Bohrung 73 entsprechenden
Außendurchmesser.
Im geschlitzten Bereich ist die Mantelfläche 127 mit konzentrischen
Rillen versehen. Das Ringelement 124 ist auf dem Schaft 125 einer
Zylinderschraube 126 angeordnet, die in die Gewindebohrung 122 eingeschraubt
ist. Durch Hineinschrauben der Zylinderschraube 126 in
die Gewindebohrung 122 wird das Ringelement 124 gegen
die kegelstumpfförmige Stirnfläche 123 gedrückt. Hierdurch
wird der geschlitzte Bereich des Ringelements 124 radial
aufgeweitet und an die Wand der Bohrung 73 des Schenkels 74 angepresst.
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Bei
dem in 20 gezeigten Ausführungsbeispiel
eines Werkzeugs 128 ist das Ringelement 124 umgekehrt
angeordnet und liegt mit seiner ebenen Stirnfläche an der ebenen Stirnfläche des
Schaftes 129 an. Die Klemmwirkung wird hierbei durch den kegelstumpfförmigen Kopf 130 einer
Schraube 131 hervorgerufen, die in eine zentrale Gewindebohrung 132 des
Schaftes 129 eingeschraubt ist.
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Bei
den in den 18 bis 20 dargestellten
Ausführungsbeispielen
kehrt das Ringelement 124 aufgrund seiner Federwirkung
in die Lösestellung
zurück,
wenn die Schrauben 126, 131 gelöst werden.
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Bei
dem in 21 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Bohrung 133 in dem Schenkel 134 mit einem
Konusabschnitt 135 versehen, der sich mit der Entfernung
von der Gegenlagerfläche 136 für das Werkzeug 137 verjüngt. An
das verjüngte
Ende des Konusabschnitts 135 schließt sich ein Gewindeabschnitt 140 an.
In den Abschnitten 135, 140 befindet sich ein
hülsenförmiges Klemmelement 141,
das einen durch mehrere Schlitze in Segmente unterteilten Klemmabschnitt 142 und
einen mit Außengewinde versehenen
Gewindeabschnitt 143 aufweist. Der Klemmabschnitt 142 hat
eine konische Mantelfläche, deren
Neigung dem Konusabschnitt 135 entspricht, und eine zylindrische
Bohrung, die zur Aufnahme eines zylindrischen Endabschnitts 144 dient,
der am Ende des Schaftes 145 des Werkzeugs 137 ausgebildet
ist. Der Gewindeabschnitt 143 greift in den Gewindeabschnitt 140 ein
und weist einen als Innensechskant ausgebildeten Werkzeugeingriffsbereich 146 auf.
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Um
das Werkzeug 137 an dem Schenkel 134 festzuspannen,
wird das Klemmelement 141 mit Hilfe eines durch die Bohrung 133 in
den Werkzeugeingriffsbereich 146 eingeführten Werkzeugs durch Drehen
in Richtung des Gewindeabschnitts 140 bewegt. Hierbei werden
die Segmente des Klemmabschnitts 142 durch den Konusabschnitt 135 zusammengedrückt und
dadurch der Endabschnitt 144 in dem Klemmelement 141 festgeklemmt.
Das Lösen
des Werkzeugs 137 erfolgt durch Drehen des Klemmelements 141 in
der entgegengesetzten Richtung, wobei der Klemmabschnitt 142 sich
aufgrund einer Elastizität
selbsttätig
wieder öffnet.
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22 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
mit einem Werkzeug 148, das am freien Ende seines Schaftes 149 einen
zylindrischen, mit einer Außenverzahnung
versehenen Abschnitt 150 hat. Der Abschnitt 150 trägt eine
Hülse 151,
deren Bohrung wenigstens einen, in die Verzahnung des Abschnitt 150 eingreifenden
Innenzahn hat, durch den sie drehfest an dem Abschnitt 150 abgestützt ist.
Auf der Außenseite
ist die Hülse 151 mit
einem Außengewinde
versehen. Die Hülse 151 wird
auf dem Abschnitt 150 durch den Kopf einer Zylinderschraube 152 gehalten, die
in eine zentrale Gewindebohrung 147 im Schaft 149 des
Werkzeugs 148 eingeschraubt ist. Das Werkzeug 148,
die Hülse 151 und
die Zylinderschraube 152 bilden somit eine Einheit, die
vor dem Einsetzen in die Bohrung 153 des Schenkels 154 zu einer
Baueinheit vormontiert werden kann.
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In
der Bohrung 153 des Schenkels 154 befindet sich
ein Gewindeabschnitt 155, in dem die Hülse 151 mit ihrem
Außengewinde
einschraubbar ist. Zur Montage und Befestigung des Werkzeugs 148 wird dieses
in die Bohrung 153 eingesetzt und dann durch Drehen des
Werkzeugs 148 die Hülse 151 so
weit in den Gewindeabschnitt 155 eingeschraubt, bis das Werkzeug 148 auf
der Gegenlagerfläche 156 aufliegt und
von der Hülse 141 über die
an ihr abgestützte
Zylinderschraube 152 gegen die Gegenlagerfläche 156 gespannt
ist. Zum Drehen des Werkzeugs 148 weist dieses in seiner
Mantelfläche
auf entgegengesetzten Seiten parallele Abflachungen 157 auf,
die zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels dienen.
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Da
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Winkelstellung des Werkzeugs 148 von der Spannposition
der Hülse 151 im
Gewindeabschnitt 155 abhängig ist, kann die Hülse 151 nach
Lösen der
Schraube von dem Abschnitt 150 abgenommen und in geeignet verdrehter
Position wieder aufgesteckt werden. Die Verzahnung des Abschnitt 150 bietet
hierbei eine ausreichend große
Vielzahl verschiedener Winkelstellungen. Im Zwischenbereich zwischen
zwei Zähnen
ist außerdem
durch Variation des Anzugsmoments beim Anziehen der Hülse 151 eine
feinere Justierung möglich,
wenngleich dies im Allgemeinen nicht erforderlich ist.