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Patent Searching and Data


Title:
FAST CLAMPING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/005425
Kind Code:
A1
Abstract:
The device is used for a rapid moving connection of two construction elements (1, 2). The connection between the two elements is obtained by means of an expandable cone (15) of which the outer conical surface grips to an inner surface of a conical collet (20) forming a passive clamping element, the clamping action being obtained by a continuous displacement of a cone (14) opening the expandable cone (15) against a resistance. The hydraulic clamping device may generate clamping forces which may reach several tens of one thousand N. The advantage of the present invention lays in the fact that the two elements may be made integral by a single rectilinear motion without rotations or other lateral displacements after simply superposing said elements. Furthermore, a good centering effect is obtained, which is not the case with conventional clamping devices.

Inventors:
SIMON GEORG (DE)
Application Number:
PCT/EP1985/000094
Publication Date:
September 25, 1986
Filing Date:
March 11, 1985
Export Citation:
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Assignee:
SIMON GEORG (DE)
International Classes:
B23B31/40; B23Q1/00; F16B2/04; F16B2/14; F16B13/06; F16B19/10; F16J13/02; F16L55/12; F16L55/136; (IPC1-7): B23B31/40; F16L55/12
Foreign References:
DE2309332A11973-08-30
GB978377A1964-12-23
DE2624298A11977-12-15
DE2449977B11976-01-08
US2855003A1958-10-07
DE3333141A11985-05-02
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e:
1. Schnellεpannvorrichtung zur löεbaren Spannverbindung zweier Bauteile miteinander, mit einem in Spannrich¬ tung bewegbaren Spannelement an dem einen Bauteil, das ein passives Spannelement an dem anderen Bauteil je nach Stellung hintergreift oder freigibt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das bewegbare Spann¬ element aus einem Konus (T4) und aus einem den Konus (14) umgebenden spreizbaren Kegel (15,. 31) besteht, daß das passive Spannelement eine der Spreizstellung des spreizbaren Kegels (15, 31) angepaßte Kegelhülse (20) ist, daß der spreizbare Kegel (15, 31 ) in Spann¬ richtung gegen einen Widerstand beweglich ist, und daß eine erste Spannbewegung des Konus (14) .den spreiz¬ baren Kegel (15, 31) bis zur Anlage an die Kegelhülse (20) spreizt und eine weitergehende, zweite Spannbe¬ wegung beide Bauteile aneinanderzieht.
2. Schnellεpannvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der spreizbare Kegel durch einen Lamellenkranz (15) gebildet ist, dessen Lamellen (25) mit Hilfe von elastischen Zwischenlagen insbesonder aus Gummi gehalten εind, und daß die Zwischenlagen in eine elastische Basis (16) vorzugsweise aus Gummi über¬ gehen, die einen in sich geschlossenen Ring bildet und an einer Führungshülse (18) verankert ist.
3. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Innenkegel des spreizbaren Kegels (15, 31) stumpfer ist als sein Außenkegel (22) und der der Kegelhülse (20) .
4. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lamellen (25) auf ihren Außen (22) und Innenseiten (21) für eine flächige Anlage an der Kegelhülse (20) bzw. an dem Konus (14) gerundet sind.
5. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verankerung der Basis (16) an der Führungshülse (18) mit Hilfe einer Platte (17) erfolgt, an der sich eine Feder (27) zur Auf¬ bringung des Widerstandes abstützt. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß bei kleinen Spannlängen der Widerstand durch die Basis (16) gebildet ist, und daß die Führungshülse feststehend ausgebildet ist und gegebenenfalls als Zylinder bzw. als Aufnahme für einen den Konus be¬ wegenden Kolben dient. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Führungshülse als Kolbenstange (44) ausgebildet und mit einem Hilfskolben (42) verbunden ist, daß die dem Hilfskolben (42) zugeordnete Kolbenstange (44) und der Hilfskolben (42) hohl ausgebildet sind und die Kolbenstange (39) eines Hauptkolbens (38) aufnehmen, daß an der dem Hauptkolben (38) zugeordneten Kolbenstange (39) der Konus (14) befestigt ist, und daß der Hilfskolben (42) Durchgangsbohrungen (43) auf¬ weist, und beide Kolben (42, 38) innerhalb ein und desselben Zylinders (37) angeordnet sind, wobei der der gestreckten Endlage zustrebende Hilfskolben (42) den Widerstand aufbringt.
6. 8 Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der spreizbare Kegel durch mehrere, zu einem Kelch geformte Blattfedern (31) gebildet ist, deren freie .Enden gegebenenfalls mit Segmenten (32) versehen sind und deren festlie¬ gende Enden an einem Sockel (3) befestigt sind.
7. 9 Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Endlage der Führungεhülse (18) im ungespannten Zustand mit Hilfe eines Anschlages (28) begrenzt ist.
8. 10 Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß der Konus (14) mit einem Pneumatik oder Hydraulikzylinder, mit einer elektrisch oder von Hand betätigten SpindelMutterEinheit oder mit einem manuell betätigbaren Exzenter verbunden ist.
Description:
Schnellspannvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schnellspannvorrichtung zur lösbaren SpannVerbindung zweier Bauteile mit¬ einander, bei der ein an dem einen Bauteil bewegbar angeordnetes Spannelement ein passives Spannele¬ ment an dem anderen Bauteil je nach Stellung hinter¬ greift oder freigibt.

Für das Verschließen von z. B. Kunstεtoff-Spritzguß- formen, Druckkesseln und auch zum Verbinden beispiels¬ weise einer Bohrvorrichtung mit dem Arbeitsschlitten einer Werkzeugmaschine oder an Wechseleinrichtungen von CNC-Maschinen für Bearbeitungswerkzeuge werden ab einem gewissen Automatisierungsgrad motorisch betätigte SchnellSpannvorrichtungen verwendet, deren Hauptmerkmal darin lieg't, daß sie zum einen die beiden zu verbindenden Teile völlig freigeben müssen, so daß z. B. eine komplette- rennung bei¬ der Teile voneinander möglich ist, und die zum an¬ deren die in sonstiger Weise nahe aneinanderge- brachten Teile fest zusam enspannen müssen, so ... daß z. B. vorhandene Abdichtungen fest aufeinander gedrückt werden. Für einen derartigen Anwendungsfall ist.z. B. eine Vorrichtung bekannt, bei der ein linear bewegbarer Knebel nach dem Durchtritt durch ein entsprechend geformtes, größeres Langloch um 90° gedreht und dann in die umgekehrte Richtung bewegt wird, wobei sich der Knebel auf der Rück-

seite des Langloches an das entsprechende Bauteil anlegt. Der Mechanismus zur Verdrehung des Knebels hat sich als sehr anfällig erwiesen, so daß der¬ artige Vorrichtungen unzuverlässig sind und regel¬ mäßig mit hohem Kostenaufwand ersetzt werden müssen.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Schnell¬ spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf¬ fen, bei der keine Schwachstellen die Zuverlässig¬ keit des Mechanismus gefährden, die relativ billig herzustellen ist und die darüber hinaus noch einen bisher nicht vorhandenen Zentriereffekt der mitein¬ ander verbundenen Bauteile herbeiführt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das bewegbare Spannelement aus einem Konus und aus einem den Konus umgebenden spreizbaren Kegel besteht, daß das passive Spannelement eine der Spreizstellung des spreizbaren Kegels angepaßte Kegelhülse ist, daß der spreizbare Kegel in Spannrichtung gegen einen Widerstand beweglich ist, und daß eine erste Spann¬ bewegung des Konus den spreizbaren Kegel bis zur Anlage an die Kegelhülse spreizt und eine weiterge- hende, zweite Spannbewegung beide Bauteile aneinander- zieht.

Die Erfindung macht sich die gute Zentrierwirkung von ineinandergesteckten Kegelflachen .zunutze, wobei der mittlere Kegel spreizbar ausgebildet, ist und in seiner entspannten, engsten Stellung im Durchmesser so klein ist, daß er durch die engste Stelle der Kegelhülse hindurchpaßt. Für den Spannvorgang wird der Kegel mit Hilfe des Konus gespreizt, bis sich seine äußere Mantelfläche an der Kegelhülse anlegt,und dann wird die Spannbewequnq fortqesetzt, wobei die aus dem spreizbaren Kegel und dem Spreizkonus durch Klemmung

l gebildete Einheit mit der Kegelhülse weiterbewegt wird; durch diese letztere Bewegung wird die eigentliche Spannung zwischen beiden Bauteilen aufgebracht. Der Widerstand bei der Bewegung des spreizbaren Kegels in Spannrichtung 5 dient dazu, zunächst die Spreizbewegung des Kegels her¬ beizuführen bis zur Anlage an der Kegelhülse und dann erst die Spannbewegung zu erzeugen. Der Widerstand kann durch eine Feder aus Gummi, aus Stahl in ihren verschiedensten Ausgestaltungen beispielsweise in Form von Tellerfedern

I Q oder Schraubenfedern oder auch durch einen, schwach druckbe¬ lasteten Kolben innerhalb eines Zylinders aufgebracht werden, was anhand der Ausführungsbeispiele der Erfindung noch näher erläutert wird. Der Widerstand wird also zwischen dem spreizbaren Kegel und der■restlichen Vorrichtung, beispiels- j r weise einem Grundkörper aufgebracht und später bei der Spannbewegung überwunden.

Für den spreizbaren Kegel kommen die verschiedensten Aus¬ führungen in Frage. Besonders erwähnt sei hier eine Aus¬

20 bildung als Lamellenkranz, dessen Lamellen mit Hilfe von elastischen Zwischenlagen gehalten sind, die vorzugs¬ weise aus Gummi bestehen und an die Lamellen anvulkanisiert sind. Allen Kegelflächen dieser und aller anderen Aus¬ führungen ist gemeinsam, daß sie in Spannrichtung sich

25 verjüngen, also gegen die Spannrichtung sich öffnen. Dabei ist der Innenkegel des Lamellenkranzes stumpfer als sein Außenkegel, wobei der Außenkegel mit dem der Kegelhülse identisch ist. Diese Wahl der Kegelform bewirkt eine be¬ vorzugte Bewegung zwischen dem Spreizkonus und dem Lamellen¬

30 kranz am Ende eines Spannvorganges zu Beginn der Ent¬ spannung. Es kommt dadurch zu einer radialen Einwärtsbe¬ wegung der Lamellen des Lamellenkranzes und nicht zu einer Abhebebewegung von dem Kegel der Kegelhülse bei einer der Spannrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung.

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Bei einer weiteren Ausgestaltung des spreizbaren Kegels sind mehrere, zu einem Kelch geformte Blattfedern vorhanden, deren freie Enden gegebenenfalls mit Segmenten versehen

sind und deren festgelegte Enden an einem Sockel befestigt sind. Im einfachsten Fall sind zwei Blattfedern vorhanden, in der Praxis sind jedoch höhere Zahlen praktischer, bei¬ spielsweise vier, sechs oder acht Blattfedern, die zur Bildung einer ausreichenden Wandstärke im Kelchbereich mit entsprechend geformten Segmenten besetzt sind. Diese bestehen vorzugsweise aus einem Werkstoff mit guten Gleit¬ eigenschaften, also etwa aus Bronze. In der Wirkung sind sie einem Lamellenkranz ähnlich, auch der Bewegungs- ablauf ist annähernd der gleiche, lediglich die Bau¬ länge ist bei der Verwendung eines Lamellenkranzes kürzer, da die Spreizung der Lamellen voneinander weg durch die Verformung der Zwischenlagen gestattet wird, während bei den Blattfedern ausreichende Längen für eine befriedigende Elastizität bereitgestellt werden müssen.

Die erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung wird mit be¬ sonderen Vorteilen in Verbindung mit Pneumatik- oder Hy--. drauli Zylindern eingesetzt, die die erforderliche Spann- kraft aufbringen. Eine derartige Paarung ist deshalb sehr günstig, weil bei der Erfindung für den Spannvorgang und für das Entspannen lediglich eine lineare Bewegung er¬ forderlich ist, die von diesen Zylindern auf natürliche Weise bereitgestellt wird. Ein derartiger Zylinder ist z.B. mit einem Grundkörper fest verbunden, in dem der Spreizkonus linear in Verlängerung der Kolbenstange ge¬ führt ist, wobei der Grundkörper außerdem als Führung für die Bewegung des spreizbaren Kegels in Spannrichtung dient. Für die Führung kann bei der Ausbildung~des spreiz- baren Konus als Lamellenkranz an die die Zwischenlagen verbindende Basis eine Führungshülse anvulkanisiert sein, auf die auch eine evtl. eingesetzte Schraubenfeder wirkt.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Schnellspann- Vorrichtung auch manuell betätigt werden, wobei die Kraft durch eine Spindel-Mutter-Einheit oder durch einen Ex¬ zenter aufgebracht werden kann, der an einer Verlängerung des Konus angreift und beispielsweise mit Hilfe eines ab-

stehenden Handhebels um 180° oder mehr verschwenkt werden kann.

Bei widrigen Reibungεverhältnissen kann es gelegentlich vorkommen, daß bei einer Schnellspannvorrichtung gemäß der Erfindung, die gerade gelöst wird, der spreizbare Kegel trotz entsprechender Öffnungswinkel zuerst die Verbindung zwischen seiner Außenseite und der Kegelhülse freigibt und dann - infolge eines unbeabsichtigten Verklemmens - an dem Konus haftet und mit diesem weiter von der Kegelhülse abgehoben wird. Es käme dann zwar zu einer Entspannung , die zu spannenden Teile könnten jedoch nicht vollständig voneinander getrennt werden, weil der noch aufgespreizte Kegel im Durchmesser zu groß wäre, um dem Innendurchmesser der Kegelhülse ausreichend Platz zu bieten. Als Vorsorge für diese Fälle empfiehlt sich eine Begrenzung des von dem spreizbaren Kegel gegen die Spannrichtung zurückgelegten Weges, was durch entsprechende Anschläge gegenüber. den Lamellen bzw. gegenüber den Blattfedern oder seines Sockels bewirkt werden kann. Selbstverständlich kann der Anschlag auch auf eine an die Basis anvulkanisierte Führungshülse wirken.

Die erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung kann besonders wirtschfatlich dort eingesetzt werden, wo häufige Vor¬ richtungswechsel oder dergleichen sowie öffnungs- und Schließvorgänge durchgeführt werden müssen, bei denen auch noch eine gute Zentrierung willkommen oder gar er¬ forderlich ist. Es wurde eingangs schon erwähnt, daß das Verschließen von Formen beispielsweise zur Herstellung von Armaturenbrettern an Fahrzeugen sehr kräftige Spann¬ vorrichtungen erfordert, die im Takt der Chargen geöffnet und geschlossen werden müssen. Das eigentliche Abheben des Formoberteils und das Verschwenken wird von anderen motorischen Hilfsmitteln vorgenommen, so daß die erfindungsgemäße

Schnellspannvorrichtung lediglich für das Verschließen der Form eingesetzt wird.

Ähnliche Verhältnisse herschen im Fertigungsablauf mit Hilfe von Vorrichtungen vor, die manuell, mit Hilfe eines Kranes oder bei Maschinen mit Magazinen auch mit Hilfe von Greifarmen auf den Schlitten einer Werkzeugmaschine ge- setzt werden. Hierbei ist stets eine gute Verbindung sowie eine wiederholgenaue Plazierung erforderlich, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schnellspannvorrichtung und zwei weiteren Anschlägen oder durch eine doppelte Ausführung herbeigeführt werden können. Das gleiche gilt für die Halterung von Werkzeugen an Bohrköpfen oder sonstigen bewegten Teilen einer Werkzeugmaschine, die einem häufigen Wechsel unterworfen sind.

Eine weitere Anwendung ist bei Formmaschinen in Gießereien möglich, nämlich zur Befestigung der Modellplatten auf einem Rüttler, wenn ein häufiger Modellwechsel erforder¬ lich ist. Jegliche zusätzliche Zentrierung kann dabei ent¬ fallen, wenn z.B. zwei Vorrichtungen gemäß der Erfindung Verwendung finden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten im Gießerei-bereich ergeben sich bei dem Verschließen von Kokillen-Gußformen, die im ständigen Takt geöffnet und zuverlässig verschlossen werden müssen, wobei es wiederum auf eine relativ gute Ausrichtung der Formteile zueinander ankomm .

Neben den genannten Anwendungsbereichen zur Festlegung von

Werkzeugen an entsprechenden Maschinen, also auch zur Fest¬ legung von Matrizen an Stanzmaschinen und dergleichen kann die Erfindung auch beispielsweise zum Verschluß von Betonschalungen verwendet werden, die ebenfalls nach einem stabilen Zusammenhalt und nach einer schnellen Öffnungs¬ und Schließmöglichkeit verlangen. Darüber hinaus können Wände-, Schleusentore, Schiffsöffnungen an Fähren sicher miteinander verbunden bzw. verschlossen werden, wobei ein hohes Maß an Sicherheit vorhanden ist, da auch bei nach¬ lassender Hydraulik- oder Pneumatikkraft die Verbindung erhalten bleibt, solange eine permanente Zugkraft auf die Vorrichtung wirkt.

Die vorübergehende Verschließung von Deckeln an Autoklaven oder sonstigen Druckbehältern kann mit Hilfe der Erfindung erfolgen wie die Befestigung des Felgen-Aufnahmeteils an einer Reifenwuchtmaschine, die bisher noch von Hand mit Hilfe von Flügelmuttern herbeigeführt wird. Zusammenfassend ist festzustellen, daß überall dort, wo eine sichere, aus¬ gerichtete und schnell zu lösende Verbindung angestrebt wird, die Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann. Selbst wenn die Zentrierung und das Spannen nicht unbedingt gebraucht wird, kann die Erfindung eingesetzt werden, bei¬ spielsweise zum Anheben von Containern.

Bei großen Spannlängen muß der Federweg einer Feder, die den Widerstand für den spreizbaren Kegel in Spannrichtung aufbringt, etwas größer sein, als der gesamte Spannweg.

Da in der Regel die Feder und ein entsprechender Spannzy¬ linder hintereinander angeordnet werden müssen, würden sich für die Schnellspannvorrichtung sehr große Baulängen ergeben, deren Unterbringung in einigen Fällen zu Schwierig- keiten führen dürfte. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einer Vorrichtung, die mit einem Lamellenkranz und daran über eine Basis anvulkanisierte Führungshülse ausge¬ stattet ist, eine Weiterbildung vorgesehen, bei der die Führungshülse als Kolbenstange ausgebildet und mit einem Hilfskolben versehen ist, die dem Hilfskolben zugeordnete Kolbenstange und der Hilfskolben hohl ausgebildet und die Kolbenstange eines Hauptkolbens aufnehmen, an der dem Haupt¬ kolben zugeordneten Kolbenstange der Konus befestigt ist und der Hilfskolben Durchgangsbohrungen aufweist und beide Kolben innerhalb ein und desselben Zylinders angeordnet sind

Bei einer derartigen Anordnung hat der Hilfskolben auch bei einer Beaufschlagung von der der Kolbenstange zugewandten Seite stets die Tendenz, seine gestreckte Lage einzunehmen. Diese Tendenz wird zur Aufbringung des Widerstandes ausgenut Eine derartige weitergebildete Schnellspannvorrichtung wird in etwa folgendermaßen eingesetzt.

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8' In der Ausgangsstellung befinden sich beide Kolben in der gestreckten Lage also hintereinanderliegend in der Endlage an der "offenen" Seite des Zylinders. Der Zylinder ist an einem Bauteil befestigt, beispielsweise an dem Unterteil einer Presse. Nun wird das Pressenoberteil mit dem passiven Spannelement in Form der Kegelhülse soweit abgesenkt, daß die Kegelhülse und der Lamellenkranz etwa auf gleicher Höhe liegen. Sobald zur Aufbringung der Spannbewegung die ent¬ sprechende Seite des Zylinders druckbeaufschlagt wird, strömt das Hydraulikmedium durch den Hilfskolben hindurch in den Raum zwischen den beiden Kolben und drängt diese auseinander, wobei lediglich der Hauptkolben eine Bewegung ausführungen kann. Die Abwärtsbewegung des Hauptkolbens führt zu einer Absenkung des Konus und damit zur Spreizung des Lamellenkranzes, der mit Hilfe des aufstrebenden Hilfs¬ kolbens gestützt wird. Sobald sich die Lamellen an der Kegelhülse angelegt haben, ist eine in sich starre Einheit gebildet, und num wird der Hilfskolben zwangsweise von dem Hauptkolben über die Verbindung an der Spannstelle abwärts geführt. In dieser Weise wird die eigentliche Spannbewegung durchgeführt, bis beide Pressenteile est aufeinanderliegen.

Das Öffnen der Presse geschieht in umgekehrter Weise. Durch Beaufschlagung der anderen Seite des Zylinders wird die aus den beiden Kolben gebildete Einheit in dem Zylinder aufwärts bewegt, bis der Hilfskolben an der "offenen" Seite des Zylinders seine Endlage erreicht. Der Hauptkolben fährt dann in derselben Richtung um einen vorgegebenen ' Weg werter, bis auch er an der Unterseite des Hilfskolbens anliegt. Diese letztgenannte Bewegung hat zur Trennung des Lamellenkranzes von der Kegelhülse geführt, da der Spreiz¬ konus aus dem Lamellenkranz um die geforderte Länge heraus¬ gefahren ist. Das Pressenoberteil-.kann nun ohne Schwierig¬ keiten abgehoben werden.

Bei dieser Art der Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schnellspannvorrichtung entspricht die Baulänge in etwa der Spannlänge, wobei Zuschläge in der Größenordnung ge-

macht werden müssen, die auch bei Kolben-Zylinder-Einheiten unerläßlich sind zur Erzielung eines bestimmten Kolben¬ hubes. Bei entsprechender Ausgestaltung dieser Ausführungs¬ form kann der Spreizkonus soweit aus dem Lamellenkranz herausgefahren werden, daß dadurch auch noch das Pressen¬ oberteil und damit die Kegelhülse aus dem Bereich des La¬ mellenkranzes herausbewegt wird, also eine Art Abhebewe- gung vorbereitet wird. Dazu bedarf es lediglich eines ent¬ sprechenden Widerlagers für den hochfahrenden Spreizkonus an dem Pressenoberteil beispielsweise in Form einer topf- artigen Kegelhülse, an deren Boden sich der Spreizkonus anlegen kann.

Bei kleinen Spannlängen und bei einer Ausbildung des spreizbaren Kegels als Lamellenkranz mit einer über eine elastische Basis befestigten Führungshülse kann die Stauch- barkeit der Basis ausreichen, um die für einen Spannvorgang erforderliche Verschiebung des Lamellenkranzes in Spann¬ richtung aufzubringen. Außerdem bietet die Basis wegen ihrer federnden Eigenschaften ausreichend Widerstand, um.das Spreizen des Lamellenkranzes einwandfrei durchzu¬ führen. In diesem Fall ist die Führungshülse festgelegt bzw. bildet den Grundkörper der Schnellspannvorrichtung, in dem beispielsweise ein Spannzylinder für den Spreiz- konus untergebracht sein kann. Dabei kann die Wandung der Führungshülse direkt als Zylinder für einen darin laufenden Kolben eingesetzt werden.

Diese Art der Verwendung kommt insbesondere zum Spannen von Werkzeugen iri Frage, da das zu spannende Werkzeug in der Regel so gut wie keinem Spannweg unterworfen ist; letzterer beträgt allenfalls einige 100stel Millimeter, die durch Verunreinigungen auf einer Spannfläche hervor¬ gerufen sein können.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schnellspannvorrichtung ist nicht auf das Aneinanderspannen von Deckeln, Formen oder dergleichen aneinander beschränkt, sondern erstreckt

1 sich auch auf Wellen, die voneinander trennbar sein müssen, beispielsweise bei Agrarmaschinen. in Form von Anhängern, die eine von dem Zugfahrzeug anzutreibende Welle für ein Förderband oder dergleichen aufweisen. Die gute Zentrier- Wirkung sorgt für einen genauen, schwingsungsarmen Lauf. In den Perioden der abgekuppelten Welle kann ein dem Wellenende nachgebildeter Topf mit einer Kegelhülse fest¬ gespannt werden, so daß die einzelnen Spannelemente vor Verschmutzung geschützt sind.

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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; die Zeichnung zeigt:

, c Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsge¬ mäße Schnellspannvorrichtung mit einem Lamellen¬ kranz und einer hydraulischen Betätigung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 ohne die zusammenzuspannenden Bauteile;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Ausschnittes einer 20 Weiterbildung der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen spreiz¬ baren Kegel gemäß der Erfindung anstelle des La¬ mellenkranzes in einer Seitenansicht;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den spreizbaren Kegel gemäß

25 Fig. 4 und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungs beispiels der erfindungsgemäßen Schnellspannvor¬ richtung unter Verwendung eines Hilfskolbens zur Aufbringung des Widerstandes an dem Lamellen¬ kranz für langhubige Spannaufgaben.

30 Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Anwendungsbeispiel der Erfindung soll der untere Teil einer Form 1 mit Hilfe eines Deckels 2 verschlossen werden, wobei sich die er¬ findungsgemäße Spannvorrichtung 4 innerhalb einer Nische 3 in der Form befindet. In .der -dargestellten Lage befindet

35 sich der Deckel 2 ca. 5mm oberhalb der Form 1 , und diese Lage ist die .ungespannte Ruhelage, die sich aufgrund von nicht dargestellten, noch nicht flach gedrückten Dichtungen ergibt. Sie ist die Ausgangsläge für den Spannvorgang.

Die erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung 4 besteht aus einem Grundkörper 7, der mit einem Hydraulikzylinder 8 über ein Gewinde fest verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 8 ist mit Hilfe einer Klammer 9 an der Form gehalten, wobei noch eine Mutter 10 zur axialen Festlegung des Hy¬ draulikzylinders 8 gegen die Klammer 9 geschraubt ist.

In Fortsetzung der Kolbenstange 13 befindet sich der zy¬ lindrische Teil eines Konus 14, der in dem Grundkörper 7 in axialer Richtung geführt ist. Der Konus 14. gleitet auf den Innenflächen 21 eines Lamellenkranzes 15, der aus einzelnen Lamellen 25 besteht, diedurch anvulkanisierte Gummilagen miteinander verbunden sind (Fig. 2) . Zwischen den unteren Stirnflächen der Lamellen 25 und einer darunterliegenden Platte 17 befindet sich eine ebenfalls aus Gummi bestehende Basis 16, die sowohl an den Lamellen als auch an der Platte 17 festvulkanisiert ist. Sie gestattet den Lamellen eine radiale Bewegung, erlaubt allerdings gleichzeitig auch eine Kontrolle des Lamellen- kranzes 15 in axialer Richtung, da die Dehnung nicht unbe¬ grenzt ist.

An die Plätte '17 schließt sich eine Hülse.18 an, die auf der Außenseite des Grundkörpers 7 geführt ist und mit der Platte 17 unverrückbar befestigt ist oder mit ihr einen integralen Bestandteil bildet. Die Bewegung der Hülse 18 und damit der Platte 17 und auch des Lamellenkranzes 15 in axialer Richtung wird durch zwei Stifte 28 und ent¬ sprechende Langlöcher 29 festgelegt, deren Wirkung weiter unten noch erläutert wird. Zwischen der Stirnseite des Grundkörpers 7 und der Platte 17 sind drei Tellerfedern eingeschlossen, deren Funktion weiter unten ebenfalls noch erläutert wird.

In den Deckel 2 ist eine Kegelhülse 20 eingepreßt, einge¬ klebt oder in sonstiger Weise befestigt, die ein passives Spannelement an der erfindungsgemäßen Schnellspannvorrichtun 4 darstellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß zwischen der

breitesten Stelle des Lamellenkranzes 15 und der engsten Stelle der Kegelhülse 20 ausreichend Spiel vorhanden ist, um den Deckel 2 ohne Mühe aus einer in gestrichelten Linien angedeuteten Lage in die dargestellte Lage abzusenken, ohne daß es zu einer Kollision an dieser Stelle kommt.

Sobald der Hydraulikzylinder 8 zur Einleitung des Spannvor¬ ganges betätigt wird, wird der Konus 14 in den Innenkegel des Lamellenkranzes 15 hineingezogen, wobei sich letzterer auf den relativ harten Tellerfedern 27 über die Basis 16 und die Platte 17 abstützt. Dadurch kommt es zu der er¬ wünschten Spreizbewegung der Lamellen 25, bis sie sich mit ihren Außenflächen 22 an der Innenseite der Kegelhülse 20 anlegen. Der Konus 14 befindet sich mit seiner Oberseite dann annähernd auf demselben Niveau wie die Strinseite des Lamellenkranzes 15.

In dieser Situation sind der Konus 14, die Lamellen 25 sowie die Kegelhülse 20 und damit der Deckel 2 zu einer Einheit zusammengeklemmt, deren -weitere Abwärtsbewegung durch den Hydraulikzylinder 8 über die Kolbenstange 13 die Annäherung des Deckels 2 an der Form 1 nach sich zieht. Dabei werden die Tellerfedern 27 soweit zusammengedrückt, bis der Deckel 2 vollständig auf der Form 1 aufliegt. Je nach Leistungsvermögen des Hydraulkizylinders 8 kann in dieser Weise eine Vorspannung bis zu mehreren Tonnen aufge¬ bracht und für die Dauer des gespannten Zustandes gehalten werden.

Soll die aufgebrachte Spannung wieder gelöst werden, so wird der Hydraulikzylinder 8 ausgefahren, wobei zunächst der noch -über die Kegelhülse 20 und den Lamellenkranz 15 mit dem Konus 14 verbundene Deckel aufgrund der Eigenspannung der Dichtungen in die dargestellte Lage aufgeht, außerdem entspannen sich dabei die Tellerfedern 27 entsprechend der

Ausgangslage. Die weiterführende Bewegung des Konus 14 führt dann zu einer Gleitbewegung auf den Innenflächen 21 der Lamellen 25, und durch diese Relativbewegung verringert

•^ sich der Gesamtdurchmesser des Lamellenkranzes 15. Auf diese Weise wird die Verbindung der Außenflächen 22 zu der Kegelhül 20 gelöst und es wird die in der Fig. 1 dargestellte Lage erreicht.

Sollte sich unerwartet eine Schwergängigkeit zwischen dem

Konus 14 und dem Lamellenkranz 15 in der Weise ergeben, daß trotz Ausfahrbewegung keine Relativbewegung zustande kommt, wird über die Basis 16 und die Platte 17, die Hülse 18 soweit mitgezogen, bis die Stifte 28 das Ende der Langlöcher 29 erreichen. Spätestens in diesem Moment wirkt auf die Teil¬ fuge zwischen dem Konus 14 und den Innenflächen 21 der Lamellen 25 eine positive Scherkraft, die die Verbindung auch bei starker Verklemmung löst. In jedem Fall bildet sich der Außendurchmesser des Lamellenkranzes 15 soweit zurück, daß die Kegelhülse 20 bequem aus dem Bereich des Lamellenkranzes 15 herausgehoben werden kann. Die Erstreckung der Langlöcher 29 hauptsächlich von den Stiften 28 weg in Richtung auf die Platte 17 zu ist für die Ei federbewegung bei dem Spannvorgang erforderlich, für die AbstreifSicherung des Lamellenkranzes 15 von dem Konus 14 würde eine einfache Bohrung genügen.

In der Fig. 3 ist eine Ausbildung des Konus 14' wiedergegeben die immer dann gewählt wird, wenn die Zentrierung zwischen den zu verbindenden Teilen unzureichend ist und eine Vor¬ zentrierung ratsam erscheint. Auch die Unterkante der Kegelhülse 20' ist angefast, um das Einfädeln des Konus 14' zu erleichter. Selbst die "äußeren Ränder der Lamellen 25 des Lamellenkranzes 15 sind leicht angeschrägt, -um einer etwaigen Beschädigung durch die Kegelhülse 20 zu entgehen. Im übrigen ist die zugehörige Stellspan ' nvorrichtung 4 gleich dem Ausführungsbeiέpiel gemäß der Fig. 1 ge¬ staltet, so daß auf die weitere Darstellung und Be- Schreibung verzichtet werden konnte.

In den Fig. 4 und 5 sind ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen spreizbaren Kegel dargestellt, der anstelle des vorangehend beschriebenen Lamellenkranzes 15 einge-

setzt wird. Hierbei wird der Kegel aus vier Blattfedern

31 gebildet, die an ihrem freien Ende kelchartig ausgebildet sind und auf ihrer Innenseite in diesem Bereich Segmente 32 aus Bronze tragen. Es ist deutlich erkennbar, daß die Platte 17 sowie die Hülse 18 mit ihren Langlöchern 29 unverändert von dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 übernommen ist, lediglich ein Sockel 30 ist auf der Platte 17 ange¬ bracht, an dem wiederum mit Hilfe von Nieten 33 die Blatt¬ federn 31 befestigt sind. Alle übrigen Teile der Vorrichtung gemäß Fig. 1 werden ebenfalls verwendet, allerdings muß der zylindrische Teil des Konus 14 um einen bestimmten " Betrag verlängert werden, da der Abstand zwischen der Platte 17 und der Oberkante der Blattfedern 31 größer ist als der . Abstand zu:der Oberseite des Lamellenkranzes 15 in der Fig. 1. Zur Spreizung der Blattfedern 31 wird also ebenfalls der Konus 14 verwendet, der sich in den Innenkegel bei Betätigung des Hydraulikzylinders 8 absenkt und dabei die Blattfedern in ihrem kelchförmigen Bereich soweit nach außen drängt, bis sie an der Kegelhülse 20 anliegen. Die Festigkeit der unteren Enden der Blattfedern 31 ist so gewählt, daß mit ausreichender Sicherheit die Druck¬ kräfte zum Zusammendrücken der Blattfedern 27 aufgebracht werden und daß im übrigen eine ausreichend leichtgängige Federbewegung für den kelchartigen Bereich vorhanden ist. Die eigentliche Spannkraft wird ja von dem Konus 14 aufge¬ bracht, so daß hierfür die Blattfedern 31 nicht ausgelegt sein müssen.

In den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Kegelhülse 20 bzw. 20' jeweils fest verbunden' mit dem Deckel 2. Abweichend hiervon kann die Kegelhülse 20 oder 20' auch lose in eine entsprechende Bohrung eingelegt wer¬ den, wenn sie mit einem Bund versehen ist, der das ent¬ sprechende Bauteil hintergreift. Die Kegelhülse kann ganz fehlen, wenn der Deckel der Kegelhülse entsprechend ausge¬ formt ist.

Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist deutlich zu sehen, daß bei der Spannbewegung nach der Anlage der Außenflächen 22 an der Innenseite der Kegel¬ hülse 20 die Kraft zum Zusammendrücken der Tellerfeder 27 durch die aus Gummi bestehende Basis 16 geleitet wird.

Die Basis 16 bildet also ihrerseits eine in Spannrichtung stauchbare Feder, die bei kurzen Spannwegen völlig aus¬ reicht. In derartigen Fällen kann die Tellerfeder durch einen festen Block ersetzt sein oder der Grundkörper 7 soweit verlängert sein, daß die Platte 17 direkt auf seiner Stirnseite aufliegt.

Das in der Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnellspannvorrichtung ist für besonders lange Spannwege außerordentlich gut geeignet. Sie findet z.B. Verwendung, wenn eine Tür 35 unter Überwindung einer sehr voluminösen Dichtung (nicht dargestellt) gegen eine Wand 36 gezogen werden soll. Dazu ist in der Tür 35 eine Kegelhülse 20 eingelassen, während in einer Öffnung in der Wand 36 ein Zylinder 37 befestigt ist. Innerhalb des Zylinders 37 sind ein Hauptkolben 38 mit einer Hauptkolben¬ stange 39 sowie ein Hilfskolben 42 mit einer Hilfskolben¬ stange 44 untergebracht, wobei der Hilfskolben 43 und die Hilfskolbenstange 44 die Hauptkolbenstange 39 umgeben. An der Hauptkolbenstange 39 ist der Spreizkonuε 14 und an der Hilfskolbenεtange 44 über die Basis 16 der Lamellenkranz 15 angebracht.

Die Besonderheit des Hilfskolbens 42 liegt darin, daß er mit mehreren Bohrungen 43 zum freien Durchgang des Hy¬ draulikmediums versehen ist. Dadurch herrscht auf der Oberseite und der Unterseite von dynamischen Schwankungen abgesehen stets der gleiche Druck. Da auf der Unterseite (das ist die dem Hauptkolben 38 zugewandte Seite) die hydraulisch wirksame Fläche größer ist als auf der Ober¬ seite des Hilfskolbens 42. hat der Hilfskolben 42 grund¬ sätzlich die Tendenz, seine ausgestreckte Lage einzunehmen. Die unterschiedliche wirksame hydraulische Fläche rührt von den abweichenden Durchmessern und den daraus resultieren-

den unterschiedlichen Flächen zwischen der Hauptkolbenstange 39 und der Hilfskolbenstange 44 her.

In der in der Figur 6 dargestellten Lage ist über den Hy- draulikanschluß 45 und einen entsprechenden Kanal 47 Hydrau¬ likmedium in den Zylinder 37 eingeflossen, und zwar im wesentlichen durch die Bohrungen 43 in den Raum zwischen beiden Kolben 38 und 42. Die eingeflossene Menge hat den Hauptkolben 38 von dem Hilfskolben 42 abgerückt und den Spreizkonus 14 zum Aufsetzen auf die Innenflächen des La¬ mellenkranzes 15 veranlaßtDie weitere Zufuhr von Hydraulik¬ medium bewirkt die Spreizung des Lamellenkranzes 15 infolge einer weitergehenden Bewegung der aus dem Hauptkolben 38, der Hauptkolbenstange 39 und dem Spreizkonus 14 gebildeten Einheit. Während dieser Bewegung wird der Hilfskolben 42 aufgrund der genannten Verhältniεse in der gestreckten Lage gehalten, so daß ein Widerstand an dem Lamellenkranz 15 gegen die durch Reibung von dem Spreizkonus 14 aufgebracht Abwärtsbewegung vorhanden ist. Folglich verharrt die aus dem Hilfskolben 42, der Hilfskolbenstange 44, der Basis 16 und dem Lamellenkranz 15 gebildete Einheit in der darge¬ stellten Lage,, bis der Lamellenkranz mit seinen Außenflächen an der Innenfläche der Kegelhülse 20 anliegt.

Da nun die beiden genannten Einheiten über die Spannelemente innerhalb der Tür 35 unverrückbar miteinander verbunden sind, bewegen sich beide genannten Einheiten unter Mitnahme der Kegelhülse 20 und damit der Tür 35 abwärts, wenn weiter¬ hin Hydraulikmedium unter Druck dem Hydraulikanschluß 45 zugeführt wird. Diese Bewegung setzt sich fort, bis die Tür 35 auf der Wand 36 aufsetzt.

Zum Lösen der Verbindung " zwischen, der Tür 35 und der Wand 36 wird der Hydraulika schluß 46 unter Druck mit Hydraulik¬ medium versorgt, und die beiden genannten Einheiten be¬ wegen sich gemeinsam mit der Tür 35 aufwärts. Gegebenen¬ falls liegt die Stirnseite des Spreizkonus 14 an einer der Tür 35 zugeordneten Anlagefläche (nicht dargestellt)

an, um die Entspannungsbewegung zu unterstützen. Sobald der Hilfskolben 42 an der "offenen" Seite des Zylinders 37 anliegt, führt die weitergehende Bewegung des Haupt¬ kolbens 38 und damit des Spreizkonus in Richtung der ge- streckten Lage zu einer Schrumpfung des Spreizkegels 15, bis eine Trennung der Kegelhülse 20 von dem Lamellenkranz 15 möglich ist. Der dann noch verbleibende Kolbenweg des Hauptkolbens 38 (Figur 6) kann dazu benutzt werden, um die Tür 35 und damit die Kegelhülse 20 vollständig aus dem Bereich des Lamellenkranzes 15 herauszufahren. Aus dieser Stellung ' kann dann die Verschwenkung der Tür oder deren komplette Entfernung vorgenommen werden.




 
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