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Einrichtung zur augenblicklichen Verbindung von patrizen. und matrizenartigen Stücken durch Verkellung und Stücke zur Herstellung diesel'Verbindung.
Man hat bereits ein System zur Verbindung von zwei Teilen, von denen der eine Teil ein Patrizenteil und der andere ein Matrizenteil ist, vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die beiden Teile gerade Zylinder sind, die als Leitlinie einen Teil einer archimedischen Spirale besitzen, deren beide Enden durch irgendeine Kurve miteinander verbunden sind, derart, dass durch eine Winkelversehiebung von geringer Grösse des einen Teiles gegenüber dem anderen die beiden Teile durch Reibung starr miteinander verbunden werden und es bleiben, auch wenn die Kraft, die ihre Berührung hervorgerufen hat, aufhört.
Dies wird erreicht, wenn der Winkel or, den die Tangente an der Stelle der Spirale bildet, die den geringsten Durchmesser besitzt, mit der Senkrechten zu diesem Durchmesser so ist, dass tg a f ist, wenn f der Reibungskoeffizient der miteinander in Berührung stehenden Materialien ist.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist dieser Winkel IY. dargestellt, den die Tangente am Punkte c der Spirale mit der Senkrechten p zu dem Radius o c einschliesst, der vom Punkte c ausgeht.
Man kann diesem Winkel q. einen ziemlich geringen Wert geben (indem man der Spirale eine ziemlich geringe Steigung erteilt), damit die Verbindung durch Reibung der Stücke eine sehr energische ist. Es gibt aber Fälle (wenn die Stücke in Richtung der Achse erheblichen Beanspruchungen unterworfen sind oder wenn sie sogar Biegungsbeanspruchungen unterworfen s : nd), in denen diese Reibungskraft, die die Stücke miteinander verbindet, ungenügend wird, um jeder Verschiebung der Teile gegeneinander zu widerstehen.
Das im folgenden beschriebene Verbindungssystem, das den Gegenstand der Erfindung bildet, ermöglicht, die Reibungskraft, die die Teile verbindet, in Richtung der Achse durch eine Widerstands- kraft zu ersetzen, die von dem Material herrührt, ähnlich derjenigen Widerstandskraft, die ein Schraubengewinde ausüben kann.
Dieses System der Verbindung von Patrizen-und Matrizenteilen, die einen Querschnitt in Form einer archimedischen Spirale oder genauer eines Teiles einer solchen Spirale besitzen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der beiden Stücke, die miteinander in Berührung kommen müssen, anstatt dass sie glatte Flächen sind, Rinnen bzw. Leisten von irgendeinem Profil aufweisen, wobei die Rinnen bzw. Leisten des einen Stückes denen des andern Stückes derart entsprechen, dass sie durch einfache Winkelverdrehung der beiden Stücke gegeneinander zum Eingreifen ineinander gebracht werden. Bei einer derartigen Ausbildung der Verbindung bilden dann die Flanken der Leisten in der Anzugslage Stützoder Widerlagerflächen, die jeder axialen Verschiebung sich widersetzen.
Auf den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele einer Verbindung entsprechend der Erfindung dargestellt.
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt zwei Teile, einen Patrizenteil f < und einen Matrizenteil 6, die beide einen Querschnitt in Form einer archimedischen Spirale besitzen und durch eine nur einen Augenblick erfordernde Verkeilung miteinander zu verbinden sind. Die Stücke sind in Fig. 2 in der Lösestellung dar-
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sprechend Schnitte, die die Stücke in der Anzugstellung, d. h. in der miteinander verkeilten Lage zeigen. Die Fig. 6,7 und 8 zeigen verschiedene Profile, die man den Flächen al, bl der Stücke a, & , die miteinander verbunden werden sollen, geben kann.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, l, ann das Profil der Rillen ein Dreiecksprofil mit abgerundeten Spitzen sein (Fig. 6), oder das Profil kann auch ein sinusförmiges oder ähnliches sein und z. B. durch Kurven oder nebeneinander angeordnete Halbkreise, die miteinander verbunden sind, gebildet werden (Fig. 7), oder das Profil kann auch ein trapezförmiges sein mit Abrundung der kurzen Seiten des Trapezes (Fig. 8), oder das Profil kann auch irgendeine andere Gestalt besitzen. Mit andern Worten wird also bei den Zylindern a und b die Erzeugende, anstatt dass sie eine Gerade ist, von gebrochenen Linien, Sinus-
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achse gehende Ebene zeigen.
Diese Erzeugenden können entweder während der Erzeugung der Oberfläche keine Verschiebungsbewegung parallel zur Achse ausführen, wobei sieh dann in sieh geschlossene Leisten ergeben, oder sie können während der Erzeung derart bewegt werden, dass sie gleichzeitig mit der Drehbewegung eine Verschiebung in Richtung der Achse ausführen, welche Bewegung proportional der stetigen Drehbewegung ist, was dann eine Leitlinie von der gleichen Verschiebungsbewegung ergibt.
Bei diesen Bedingungen bilden die Leisten Spiralen, die einander fortsetzen wie eine Sehraube mit einem oder mehreren Gewinden.
Wenn man den Patrizenteil in den Matrizenteil dank dem geringen Spiel zwischen den Kanten der Leisten einführt, welches Spiel bei j in Fig. 3 angedeutet ist und das die Grössenordnung vos'/", mm haben kann, so liegen die Rinnen bzw. Leisten der eben beschriebenen, erzeugten Umfangsflächen der Stücke einander gegenüber. Wenn man nun in Richtung des Pfeiles l' (Fig. 3 und 5) den Patrizenteil a verdreht, indem man das Stück b unbeweglich festhält, dringen die Leisten a1 des Patrizenteiles in die Rinnen (Nuten) bl des Matrizenteiles b ein.
Nachdem einmal die Verkeilung erzeugt ist, wird die Kraft. die entwickelt werden muss, um das eine Stück mit Bezug auf das andere Stück in Richtung der Achse zu verschieben, gleich derjenigen Kraft sein, die notwendig ist, um die durch die Rinnen gebildeten Zähne zum Aus- weichen (Nachgeben) zu bringen. Das Profil der Leisten kann derart gewählt werden, dass. wie in den Fig. 6 und 8 dargestellt, es sicher ist, dass die Flanken m, n der Zähne miteinander in Berührung gelangen.
Die Verwendung der Rinnen und Leisten hat ausser dem Vorteil einer grösseren Unveränderliehkeit der Verbindung der beiden Stücke die folgenden Vorteile zur Folge :
1. eine stärkere Verkeilung (Festklemmlmg) bei einer gegebenen Kraft zur Verdrehung des Patrizenteiles in dem Matrizenteil ;
2. die Möglichkeit, die Verkeilung bei grösseren Spiralsteigungen zu erzielen und infolgedessen die Rinnen tiefer zu machen.
Die Tiefe der Rinnen muss derart gewählt werden, dass, um die Berührung der Stücke und die Verkeilung zu erzielen, man die Stücke nicht um mehr als 900 gegeneinander zu verdrehen braucht. Z. B. wenn die Zähne derart in Berührung kommen, dass die Kanten der Leisten gegen die Bodenflächen der Rinnen anliegen, so wird man den Patrizenteil um einen Winkel T drehen müssen, damit die Spitzen der Zähne in Richtung der Achse hintereinander liegen, wobei sich der Winkel bei Stücken, deren Leitspirale einen grössten Radius der Zahnspitzen von 10 mm hat und deren Steigung 3 mm ist, wenn das radiale Spiel, um die Einführung des Patrizenteiles in dem Matrizenteil zu gestatten, 0'l mm ist, wie folgt ergibt :
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Wenn die Tiefe der Rinnen 0#5 mm ist, muss man die Teile um einen Winkel ô verdrehen, wobei
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Steigung der Spiralen, vergrössern kann und infolgedessen die Tiefe der Rinnen.
In dem vorliegenden Falle könnte man, indem man den Rinnen und Leisten ein gleichschenkliges Dreiecksprofil gibt (ss = 300), Spiralen von 6mm Steigung und einer Rinnentiefe von etwa. l WM verwenden, ohne dass der Wert der Verkeilung verringert wird.
Die Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen gerillte Teile oder Stücke, bei denen jede Rille in sich selbst verläuft.
Man kann aber auch, wie oben ausgeführt, Rinnen bzw. Le : sten erzeugen, die einander in der Art von
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ergibt, ist nicht immer zu verwirklichen. Bei dieser Art von Rinnen ruft nämlich die Aneinanderpressung der Stücke a und beine Relativverschiebung der Stücke in der Achsenrichtung hervor. also eine Verschiebung, die in gewissen Fällen nicht wünschenswert ist.
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Die Stücke können auch Gewindeteile mit einer sehr grossen Gewindesteigung bilden. Letzteres bedeutet, dass die Lagen eines bestimmten Punktes der Oberfläche eines Stückes in den verschiedenen
Querschnittsebenen durch das Stück, wie z. B. die des Punktes c (Fig. 1), nicht eine zur Achse des Stückes parallele Gerade bilden, sondern eine Schraubenlinie mit einer sehr grossen Steigung.
Es ist selbstverständlich, dass an den beschriebenen Ausführungsformen Veränderungen vorge- nommen werden können, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur augenblicklichen Verbindung von patrizen-und matrizenartigen Stücken durch Verkeilung, bei dem die Teile der Stücke, die miteinander in Eingriff gelangen müssen, Querschnitte in Gestalt von archimedischen Spiralen besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander in Berührung kommenden Oberflächen der Stücke, Rinnen bzw. Leisten aufweisen, die einander derart entsprechen, dass die Leisten des einen Stückes in der Art von Keilen in die Rinnen des andern Stückes zum Eingriff gelangen, wenn man die Verbindung der beiden Stücke durch eine Verdrehung des einen Stückes gegen- über dem andern Stück herstellt.