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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum torsionsfreien Spannen eines
einen Schaft mit einem ersten Formschlusselement am Ende, insbesondere einem
Gewinde, und mit einem zweiten, hiervon beabstandeten Formschlusselement,
insbesondere einem Bolzenkopf aufweisenden Bolzen zur Verbindung
mindestens zweier Maschinenteile an einem Schlagwerk, insbesondere
einem Hydraulik- oder Bohrhammer, mit einer vorzugsweise hydraulischen Spannvorrichtung,
die ein Spannmittel enthält,
das einerseits an einem Maschinenteil und andererseits an einem
Formschlusselement so angreift, dass der Bolzenschaft längsaxial
gedehnt wird.
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Um
eine Vorspannkraft oder Längenänderung
an mit Muttern versehenen Bolzen einzustellen, kann die Mutter verdreht
werden. Hierfür
ist es erforderlich, dass ein Drehmomentwerkzeug die Reibungswiderstände im Gewinde
unter der jeweiligen Auflagefläche
und das Gewindesteigungsmoment überwindet.
Die Reibung reduziert die mögliche
Vorspannkraft einer Schraube um bis zu 30 %. Weitere Fehler ergeben
sich bei der Vorspannung von Schrauben, deren Gewinde beschädigt oder
deren Auflagefläche
unter der Mutter oder dem Schraubenkopf verunreinigt ist.
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Solcherlei
Fehler werden durch das torsionsfreie Vorspannen vermieden, das
am Beispiel eines Hydraulikschlagwerks erläutert wird, grundsätzlich jedoch
für alle
Maschinenteile gilt, die mittels eines Bolzens oder einer Schraube
miteinander verspannt werden sollen. Die in hydraulischen Schlagwerken verwendeten
Stehbolzen oder Kopfspannschrauben weisen am unteren Ende ein Gewinde
auf und werden in eine Gewindebohrung des Schlagwerkunterteils eingeschraubt
oder liegen über
eine Gewindemutter im Schlagwerkunterteil an. Im Gegensatz zu Kopfspannschrauben,
die einen zum Eingriff eines Schraubschlüssels ausgebildeten n-eckigen
Schraubenkopf aufweisen, besitzen Stehbolzen am oberen Ende ein
weiteres Gewinde, auf das eine Mutter aufschraubbar ist. Die Mutter
oder der Schraubenkopf kommen entweder direkt oder über eine
Unterlegscheibe an dem Schlagwerkdeckel zur Anlage. Zum Anziehen
der Schraubverbindung und zum Verspannen der beiden Bauteile wird über ein
Werkzeug die Mutter oder der Schraubenkopf festgeschraubt, wobei
beim herkömmlichen
Festziehen der Bolzen bzw. des Schraubenschaft unter anderem aufgrund
der Reibung im Gewinde eine Torsion erfährt. Zum torsionsfreien Vorspannen
von einseitig eingeschraubten Stehbolzen mit aufgeschraubter Mutter
sind zum Beispiel aus der
EP
0 005 028 A1 Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Ringkolbenzylinder,
an dem die Mutter überragenden
Bolzengewinde angreift und sich an der Bauteiloberfläche (Schlagwerksdeckel) abstützt. Durch
eine Druckbeaufschlagung werden der Bolzen gedehnt und die Bauteile
(Schlagwerksdeckel, Schlagwerksunterteil sowie dazwischenliegende
Teile) gestaucht. Die Mutter hebt nun von der Bauteiloberfläche um die
Summe der Beträge
ab, die durch die Bolzendehnung und die Bauteilstauchung erzielt
werden, so dass die Mutter nunmehr leicht gegen die Bauteiloberfläche angezogen
werden kann. Nach Entlastung des Ringkolbenzylinders bleibt die zuvor
vom Zylinder aufgebrachte Vorspannung fast vollständig erhalten,
ohne dass ein großes
Drehmoment auf die Schraube aufgebracht worden ist.
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Nach
dem Stand der Technik sind auch Hydraulikmuttern bekannt, die aus
einem Ringkolbenzylinder bestehen, bei dem der Kolben und der Zylinder eine
mittige, axiale Bohrung aufweisen. Der Kolben ist mit einem Innengewinde
versehen und wird auf das obere Bolzengewinde aufgeschraubt, bis
der Zylinder am Bauteil anliegt. Durch Druckbeaufschlagung des Kolbens
wird der Bolzen gelängt.
Der Zylinder verbleibt zur Aufrechterhaltung der Vorspannung an
dem Bolzen, wobei der Zylinderraum weiterhin mit Druck beaufschlagt
oder leckagefrei abgesperrt wird.
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Die
vorbeschriebenen Verfahren haben folgende Nachteile:
Die Torsion
des Bolzens bzw. des Schraubenschaftes kann zum Bruch des Bolzens
oder des Schraubenschaftes führen.
Weiterhin wird das Gewinde durch die an den Gewindeflanken herrschende
hohe Flächenpressung
bei gleichzeitiger Relativbewegung an den Gewindeflanken, bei der
eine Festkörperreibung
auftritt, stark belastet, wodurch Materialverschweißungen,
sogenannte Fresser, auftreten können,
die zum Zerstören
der Gewindeflanken führen können. Aufgrund
der im Betrieb auftretenden hohen Belastungen der Schraubverbindung,
die unter anderem in starken Schwingungen des Stehbolzens bzw. des
Schraubenschaftes resultieren, ist der mit Außengewinde versehene Bereich
des Bolzens, an dem die Mutter angreift, verstärkt bruchgefährdet. Eine
deutliche Verbesserung der Dauerhaltbarkeit kann durch die Verwendung
von Kopfspannschrauben erreicht werden, da hier die Kerbwirkung
durch das nicht vorhandene Außengewinde
im Kopfbereich entfällt
und ein sanfter, spannungsreduzierender Übergang vom Schraubenschaft
zur Auflagefläche des
Schraubenkopfes realisierbar ist. Bei Kopfspannschrauben kann jedoch
das vorbeschriebene Verfahren zur torsionsfreien Vorspannung nicht
angewendet werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung
und ein torsionsfreies Spannverfahren anzugeben, das auch für Kopfspannschrauben
oder solche Bolzen anwendbar ist, die zwei beabstandete Formschlusselemente
aufweisen, wovon das obere Formschlusselement ein Bolzenkopf, ein
Kragen oder ähnliches
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem Verfahren
nach Anspruch 13 gelöst.
Erfindungsgemäß wird sich
der infolge der längsaxialen
Dehnung des Bolzenschaftes entstehende Spalt durch Einfügen eines
Mittels mechanisch geschlossen. Wird die Kraft, welche die längsaxiale
Längung
bewirkt hat, wieder entfernt, bleibt der Spalt zumindest teilweise
bestehen, was von der Wahl der verwendeten Mittel zum Spaltschließen sowie
deren Nachgiebigkeit bei auftretender Kraftbelastung abhängt.
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Weitere
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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So
wird nach einer ersten Ausführungsvariante
der Erfindung als einzufügendes
Mittel ein Distanzstück
gewählt.
Dieses Distanzstück
ist ein ein- oder mehrteiliger Kör per
mit einer Höhe,
die maximal so groß ist
wie die erzeugte Spalthöhe,
so dass ein möglichst
reibungsfreies Einfügen
des Distanzstückes
in den Spalt möglich
ist. Die durch die aufgebrachte Kraft erzeugte Längung bleibt nach Kraftaufhebung
in dem Maß erhalten
das gleich groß der
Dicke des Distanzstückes
ist.
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Das
Distanzstück
kann aus mehreren Teilen bestehen, vorzugsweise aus zwei Halbschalen,
die von gegenüberliegenden
Seiten in den Spalt einschiebbar sind. Um zu verhindern, dass die
Halbschalen radial nach außen
bewegbar sind, wird vorzugsweise eine Sicherung gegen eine Radialverschiebung
nach außen
verwendet, die insbesondere in Form eines ringförmigen Sicherungselementes ausgeführt sein
kann, das die Halbschalen außen umgreift.
Dieses Sicherungselement kann beispielsweise nach Einführung der
Halbschalen durch Bewegung in axialer Richtung um die Halbschalen
gelegt werden.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Distanzstücke Halbschalen
mit einer oberen konischen oder sphärischen Fläche, die an korrespondierend
ausgebildeten Flächen
einer Unterlegscheibe so anliegen, dass die Distanzstücke eine
Radialkraft erfahren, die in Richtung auf die Bolzenlängsachse
wirkt. In einer entsprechenden gleichwirkenden Lösung sind die halbschalenförmigen Distanzstücke an ihrer
Unterseite konisch oder sphärisch
ausgebildet, wobei deren Flächen
an korrespondierend ausgestalteten Flächen des Maschinenbauteils
so anliegen, dass die Distanzstücke
ein in Richtung der Bolzenachse wirksame Radialkraft erfahren. Alternativ
hierzu ist es nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, die
halbschalenförmigen Distanzstücke zumindest
teilweise in einer ringförmigen
Vertiefung eines Maschinenelementes einzubetten, deren Absatzkante
einer radialen Bewegung entgegenwirkt, wobei die axiale Längung des
Bolzenschaftes größer ist
als die Summe aus der Tiefe der ringförmigen Vertiefung und der Dicke
der Distanzstücke.
In einer weiteren Alternative ist es möglich, die Distanzstücke oder
eine Unterlegscheibe mit einer ringförmigen Kante zu versehen, durch
die eine radial nach außen
gerichtete Bewegung der halbschalenförmigen Distanzstücke verhindert
wird. Die Unterlegscheibe besitzt in einer konkreten Ausführungsform
eine radial außen
lie gende, nach unten gerichtete Kante, welche im Spannzustand das
Distanzstück
an dessen oberen Rand umgreift. Umgekehrt kann in einer weiteren
Ausführungsform
das Distanzstück
an seinem Innenradius auch eine nach oben gerichtete Kante besitzen,
die von der Unterlegscheibe oder einer dortigen, innen liegenden
Nut nach außen
umgriffen wird.
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Nach
einer weiteren alternativen Ausbildung der vorliegenden Erfindung
besteht das Distanzstück aus
einer Platte, die eine eingefräste
Nut mit einer Breite aufweist, die mindestens so groß wie die
Bolzenschaftbreite ist. Nachdem durch entsprechende Längung der
bereits erwähnte
Spalt erzeugt worden ist, wird die beschriebene Platte durch eine
Radialbewegung so in den Spalte eingeführt, dass nach Aufhebung der
Kraftwirkung zur Längung
des Bolzenschaftes die Bolzenkopfunterseite oder Bundunterseite
des Bolzens auf der Platte zur Anlage kommt, wodurch die Vorspannung
des Bolzens aufrechterhalten bleibt.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Lösungsmöglichkeit
bestehe darin, dass das Distanzstück ein Distanzring ist, der
ein Außengewinde
und ein oberhalb dieses Gewindes liegendes zum Eingriff eines Werkzeuges
geeignetes Profil aufweist, wobei das Außengewinde in ein korrespondierendes
Gewinde eines Maschinenteils eingreift und die ringförmige Stirnfläche des
Profils mittelbar über
eine Unterlegscheibe oder unmittelbar an einem Formschlusselement
des Bolzenschaftes (Bolzenkopf oder Bolzenbund) anliegt. Das genannte
Profil kann beispielsweise ein n-Eck-Profil für einen Schraubenschlüssel sein.
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Das
Distanzstück
kann jedoch auch eine Platte mit einem Langloch sein, durch das
der Bolzenschaft durchgreift, wobei die Platte entlang dieses Langloches
unterschiedliche Dicken aufweist. Im ungelenkten Zustand des Bolzenschaftes,
das heißt ohne
längsaxiale
Krafteinwirkung auf den Bolzen, liegt dessen Kopf oder Bund auf
einem Plattenabschnitt mit kleinerer Dicke an. Nach Bolzenlängung kann
die Platte verschoben werden, bis der dickere Plattenbereich zur
Anlage kommt. Die Platte kann nur zwei unterschiedliche Dicken oder
auch stufenweise noch mehr unterschiedliche Dicken aufweisen, womit
auch entsprechend unterschiedliche Bolzenlängungen und damit erzielte
Vorspannungen abgedeckt werden.
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Häufig, wie
zum Beispiel bei Hydraulikhämmern,
sind Maschinenteile über
mindestens zwei Bolzen miteinander verbunden. Um diese beiden Bolzen oder
mehrere Bolzen gleichmäßig und
schnell spannen zu können,
ist über
den Kolben eine hydraulische Spanneinrichtung ein Arm mit Kraft
beaufschlagt, der auf mindestens zwei Zugstäbe einwirkt, von denen jeder
mit einem Formschlusselement eines zu spannenden Bolzen verbunden
ist. Durch diese Ausführungsvariante
können
zwei oder mehr Bolzen synchron mit derselben Spannkraft beaufschlagt
werden. Nach mechanischem Schließen des Spaltes kann dann die
Spannvorrichtung umgesetzt werden, um weitere Bolzen vorzuspannen.
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Das
zuvor beschriebene Schließen
des Spalts wurde durch das Einschieben von Halbschalen, Platten
oder ähnlichem
bewirkt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch das
Schließen des
Spaltes hydraulisch bewirkt werden, indem in einem zu spannenden
Maschinenteil in einer ringförmigen
Ausnehmung um die Bohrung zur Aufnahme des Bolzenschaftes ein Ringkolben
so abgedichtet eingesetzt ist, dass ein in einem unter seiner Stirnfläche oder
unter der rückwärtigen Stirnfläche des
Bolzenkopfes gebildeteter Ringraum eingestellter Druck mittelbar über den
Ringkolben oder unmittelbar den Bolzenkopf unter Längung des
Bolzenschaftes beaufschlagt, wobei die Druckzufuhr ein absperrbares Ventil
aufweist. Das Ventil bleibt während
der Druckaufbringung geöffnet,
bis der betreffende Bolzen eine mögliche, zulässige oder gewünschte Längung erfahren
hat. Hiernach wird das Ventil geschlossen und, falls gewünscht, der
Hydraulikanschluss gekappt. Diese Ausführungsform verlangt lediglich
eine hinreichende Abdichtung des druckbeaufschlagten Hohlraums unterhalb
des Bolzenkopfes oder einer Ringfläche, da bei fehlender Dichtigkeit
die Vorspannung nachlassen würde.
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Wie
bereits vorstehend anhand einiger Ausführungsformen erwähnt, kann
ein Formschlusselement ein Gewinde am Bolzenschaft und/oder ein
anderes Formschlusselement ein Bolzenkopf oder ein ringförmiger Bolzenschaftbund
sein.
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Verfahrenstechnisch
wird die Aufgabe nach Anspruch 13 gelöst, wobei man sich der vorbeschriebenen
Hilfsmittel bedient. Insbesondere kann vorzugsweise die axiale Dehnung
stufenweise vorgenommen und jeweils der neu entstehende Spalt geschlossen
werden, gegebenenfalls unter Verwendung von mehreren einzelnen Distanzstücken, die übereinandergeschoben
werden.
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Weitere
Ausführungsvarianten
und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht durch ein Maschinenelementteil mit eingeführtem Bolzen
und aufgesetzter Spannvorrichtung,
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2 eine
schematisch perspektivische Ansicht derselben Vorrichtung mit Halbschalen
als Distanzstücken,
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3 die
Seitenansicht eines Bolzens,
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3a bis 3c jeweils
Querschnitte durch den Bolzenkopf mit Unterlegscheibe, Distanzstück und Maschinenteil,
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4 eine
schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
mit einem plattenförmigen
Distanzstück,
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5 eine
schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
mit einem Distanzring (mit Außengewinde),
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6 eine
Querschnittsansicht durch eine Spannvorrichtung zum Spannen von
zwei Bolzen,
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7 eine
Querschnittsansicht eines Bolzens in einem Maschinenteil mit einer
Distanzplatte mit unterschiedlichen Dicken und
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8 eine
Querschnittsansicht durch einen in einem Maschinenteil befestigten
hydraulisch vorgespannten Bolzen.
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Der
in 1 sichtbare Bolzen 11 ist als Kopfspannschraube
ausgebildet, die einen Bund 12 am oberen Ende aufweist,
ferner eine n-Eck-Fläche
H, um einen Schraubenschlüssel
ansetzen zu können und
ein über
dem Bund 12 angeordnetes Außengewinde 13 sowie
ein am unteren Ende angeordnetes Außengewinde (nicht dargestellt),
das in einem weiteren Maschinenteil eingeschraubt ist, das mit dem dargestellten
Maschinenbauteil 15 verspannt werden soll. Dieses Bauteil 15 besitzt
eine Bohrung 14, durch die der Bolzen gesteckt ist. Dieser
Bolzen ist über sein
am unteren Ende angeordnetes Außengewinde in
ein Innengewinde des untersten zu spannenden Bauteils, zum Beispiel
eines Hammerunterteils, mit einem geringen Anzugsmoment, eingeschraubt.
Zwischen dem Bund 12 und der Bauteiloberfläche 20 ist eine
Unterlegscheibe 24 angeordnet. Ein Ringkolbenzylinder 18 wird über dem
Schraubenkopf koaxial angeordnet. Danach wird ein mit einem Innengewinde 16 versehene
Zughülse 17 auf
das obere Außengewinde 13 des
Bolzens aufgeschraubt, bis die Zughülse mit einem Kragen I an dem
ringförmigen
Kolben 19 des Hydraulikzylinders 18 anliegt. Der
Hydraulikzylinder stützt
sich über
Ringsegmente J an dem Maschinenteil 15 (Schlagwerkdeckel)
ab. Durch Druckbeaufschlagung des Hydraulikzylinders 18 wird die
Zughülse 17 von
der Bauteiloberfläche 20 wegverschoben,
wodurch sich der Bund 12 von der Bauteiloberfläche 20 bei
Längung
des Bolzens 11 entfernt. Es bildet sich ein Spalt K zwischen
der Unterlegscheibe 24 und der Bauteiloberfläche 20,
vorausgesetzt, dass die Unterlegscheibe in Richtung des Bundes 12 „mitgenommen" wird. Geschieht
dies nicht und bleibt die Unterlegscheibe 24 auf der Bauteiloberfläche 20,
so bildet sich ein entsprechend breiter Spalt zwischen der Oberseite
der Unterlegscheibe 24 und dem Ringbund 12. Durch
die Ausnehmung 21 zwischen den Ringsegmenten des Zylinders 18 können nunmehr
zwei als Distanzstücke
wirkende Halbschalen 22 in den entstandenen Spalt K eingelegt
werden. Die Höhe
der Halbschalen ist geringfügig
geringer als die des entstandenen Spaltes. Nach Druckentlastung
des Hydraulikzylinders zieht sich der Bolzen 11 so weit
zusammen, bis die Bauteile 12, die Unterlegscheibe 24,
die Distanzstücke 22 sowie
die zu verspannenden Bauteile 15 zwischen den Distanzstücken und
dem unteren Gewinde des Bolzens spielfrei aufeinander liegen. Die
Zughülse 17 und
der Zylinder 18 können
nun entfernt werden. Die Distanzstücke 22 werden durch
ein ringförmiges
Sicherungselement 23, welches parallel zur Schraubenachse
verschiebbar ist, (von der rechts dargestellten Stellung in die
links dargestellte Stellung) gegen radiale Querverschiebung gesichert.
In 2 sind die Halbschalen 22 in einer Stellung
vor dem Einschieben in den Spalt K dargestellt.
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3, 3a, 3b und 3c zeigen eine
der Ausführung
nach 1 und 2 entsprechende Ausführungsform
mit einem Bolzen, der an einem Ende einen Bolzenkopf 11a und
am anderen Ende ein Außengewinde
E besitzt. Die Sicherung der Halbschalen, die in 3a mit
Bezugsziffer 53 versehen sind, wird dadurch erreicht, dass
die Halbschalen 53 an ihrer Oberseite ein konische Fläche 54 aufweisen,
denen eine entsprechend korrespondierende konische Fläche 52 an
der Unterseite der Unterlegscheibe 51 gegenüberliegt.
Die Konizität
ist so ausgeführt,
dass die Abmessung der Distanzstück-Halbschalen 53 parallel
zur Schraubenachse am inneren Durchmesser größer ist als am äußeren Durchmesser.
Wird die Druckkraft in Richtung der Schraubenachse aufgebracht,
die eine Druckkraft an der Kontaktfläche zwischen der Unterlegscheibe
und den Distanzstück-Halbschalen
erzeugt, so entsteht eine radiale Kraftkomponente, die die beiden
Distanzstück-Halbschalen
gegeneinander drückt
und konzentrisch zur Schraubenachse fixiert. Bei der Lösungsvariante
nach 3b besitzt die Unterlegscheibe 57 an
der Unterseite eine kugelig-sphärische Oberfläche 58,
der eine entsprechend teilkugelförmige
Oberfläche 56 der
Distanzstück-Halbschalen 55 gegenübersteht.
Zur Sicherung der Distanzstücke 22 gemäß 3c ist
ein Absatz 60 im Schlagwerksdeckel 15 vorgesehen,
der einen Innendurchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als der Durchmesser
der Außenfläche der
Distanzstück-Halbschalen 22.
Liegen die Distanzstück- Halbschalen in der durch
den Absatz 60 begrenzten Ausnehmung an, so können sie
nicht quer zur Schraubenachse verschoben werden. Zum Einbau der
Distanzstück-Halbschalen 22 muss
der durch die Kraft des Zylinders erzeugte Spalt bzw. die Längung der
Bolzen 11 geringfügig
größer sein
als die Höhe
der Distanzstück-Halbschalen
zuzüglich
der Tiefe des Absatzes 60.
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Die
in 4 dargestellte Lösungsvariante unterscheidet
sich primär
dadurch, dass in dem durch die Bolzenlängung geschaffenen Spalt 25 eine Platte 27 mit
einer Nut L eingeschoben wird. Diese Nut L ist zu einer Stirnkante
der Platte hin offen und hat eine Breite, die geringfügig größer als
die Breite des Bolzens 11 ist. Zur Vergrößerung der
Auflagefläche
an dem Distanzstück
(Platte 27) ist zwischen der Unterlegscheibe 24 und
der Bauteiloberfläche 28 ein Zwischenstück 26 angeordnet.
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Bei
der in 5 dargestellten Lösungsvariante wird der beim
Dehnen der Kopfspannschraube erzeugte Spalte durch einen mit einem
Außengewinde 31 versehenen
Distanzring 32 ausgeglichen. Vor der Dehnung ist der Distanzring 32 weit
in eine Gewindebohrung des Bauteils 15 eingeschraubt. Zur Drehbetätigung besitzt
der Distanzring 32 eine n-eckige Schlüsselfläche M. Die Spannschraube wird mit
einem geringen Drehmoment gegen den Distanzring 32 bzw.
gegen die am Distanzring 32 anliegende Unterlegscheibe 24 gezogen.
Ein Hydraulikzylinder, der sich an der Bauteiloberfläche abstützt, greift über das
obere Gewinde 13 der Kopfspannschraube an dieser an (wie
in 1 dargestellt). Durch Druckbeaufschlagung des
Hydraulikzylinders wird die Schraube gelenkt und die Anlagefläche der
Schraube entfernt sich von der Bauteiloberfläche bzw. von dem Distanzring 32.
Der Distanzring 32 wird jetzt so weit aus dem Bauteil 15 herausgeschraubt,
bis der Distanzring 32 bzw. die Unterlegscheibe 24 wieder an
der Anlagefläche
der Spannschraube zur Anlage kommt. Der Zylinder kann nun druckentlastet
und entfernt werden. Die Vorspannkraft der Spannschraube 30 wird über das
Außengewinde 31 des Distanzringes
auf das Bauteil 15 übertragen.
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6 zeigt
eine Spannvorrichtung, mit der gleichzeitig zwei Bolzen gespannt
werden können. Der
Zylinder 36 stützt
sich hierzu über
einen Fuß 38 an
einem Schlagwerkdeckel 39 mittig ab. An dem Kolben 40 des
Vorspannzylinders ist ein Arm 41 befestigt, der in gleichem
Abstand zur Zylinderachse Aufnahmebohrungen 42 aufweist,
durch die Zugstäbe 43 (hier
links und rechts dargestellt) gesteckt werden, die einen Kopf 44 mit
größerem Durchmesser als
die Aufnahmebohrung 42 besitzen, der an dem Balken 41 zur
Anlage kommt. Am anderen Ende besitzen die Zugstäbe 43 eine Gewindebohrung 45,
mittels dessen die Zugstäbe 43 auf
die Außengewinde 13 der
Spannschraubenköpfe
geschraubt werden. Wird der Zylinder 36 mit Druck beaufschlagt,
fährt der Kolben 40 aus,
wodurch der Arm 41 relativ zum Schlagwerksdeckel 39 verschoben
wird. Der Arm 41 überträgt die Bewegung über die
Zugstäbe 43 auf
die Spannschrauben 37, die gelängt werden. Da sich der Zylinder 36 über den
Fuß 38 am
Schlagwerksdeckel 39 abstützt, werden die betreffenden
Maschinenteile, die von den Spannschrauben 37 durchgriffen
werden, geringfügig
gestaucht und die Spannschraube 37 gelängt. Nach Unterlegen eines
Distanzstückes 47 (durch
Verschiebung von rechts dargestellten in die links dargestellte
Position) kann der Zylinder 36 entlastet werden, ohne dass
die Vorspannung aufgehoben wird. Sind mehr als zwei Spannschrauben 37 vorhanden,
werden die Bauteile der Vorrichtung auf weitere Spannschrauben umgesetzt
und der Spannvorgang für
diese Schrauben auf gleiche Weise durchgeführt. Sämtliche, bisher beschriebenen Spannarbeiten
können
selbstverständlich
schrittweise vorgenommen werden, indem Distanzstücke unterschiedlicher Höhe verwendet
werden. In einem ersten Schritt kann die Vorspannung aller Schrauben mit
einer Kraft erzeugt werden, die geringer als die erforderliche maximale
Vorspannkraft ist, wonach Distanzstücke einer ersten Höhe unterlegt
werden. Erst wenn alle Schrauben gering vorgespannt worden sind,
wird in einem zweiten Schritt die Vorspannung auf den erforderlichen
Maximalwert erhöht,
wonach die untergelegten Distanzstücke gegen dickere Distanzstücke ausgetauscht
werden bzw. zusätzliche Distanzstücke eingefügt werden.
Eine hierzu mittbare Lösungsvariante
ist in 7 schematisch dargestellt. Hierbei wird ein mit
einem Langloch N versehenes Distanzstück 35 verwendet, welches
an den jeweiligen Enden des Langloches unterschiedliche Höhen, nämlich h1 und h2 auf weist.
Vor dem Aufbringen einer Vorspannkraft wird das Distanzstück 35 so
positioniert, dass beim leichten Anziehen des Bolzens 11 dieser
gegen den Bereich mit geringerer Höhe h1 angezogen
wird. Nach Aufbringen einer Vorspannkraft über einen Hydraulikzylinder
(siehe 1) wird das Distanzstück 35 quer zur Schraubenachse
in Richtung des Pfeils A verschoben, so dass der Bereich mit der
größeren Höhe h2 den entstandenen Spalt überbrückt. Der Vorspannzylinder kann
nunmehr entlastet werden.
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Eine
weitere Ausführungsvariante
zeigt 8, bei der in ein Maschinenteil 15 ein
Ringkolbenzylinder eingebaut ist. Ein Ringkolben 70 wird
an seiner Innenseite direkt an einem Absatz 71 des Bolzens 11 abgedichtet,
das heißt,
die innere zylindrische Fläche
des Ring-Druckraumes 72 wird durch den Absatz 71 des
Bolzens 11 gebildet. Der Ringkolben wird an der Außenseite
zu der Bohrung 73 des Schlagwerkdeckels 15 ebenfalls
abgedichtet. Der Druckraum ist somit über Dichtungen 74 vollständig abgedichtet
und der Ringkolben 70 liegt mit seiner Stirnseite 75 an
einer Unterlegscheibe 76 an, die wiederum mit ihrer oberen
Stirnseite an dem Kopf 11a des Bolzens 11 anliegt.
Der Druckraum kann durch eine Bohrung C mit einer Druckölquelle
B verbunden werden. Zur Aufrechterhaltung der Vorspannung wird der
Raum 72 über
ein Absperrventil V leckagefrei abgesperrt. Nach dem Absperren des
Druckraums 72 kann die Verbindung zu der Druckölquelle
B getrennt werden. Als Hydraulikmittel können Öl oder andere flüssige Medien
oder Fette verwendet werden. In der in der linken Blatthälfte dargestellten
Ausführungsvariante
wird die Ringkolbenfläche
durch einen Absatz 77 der Spannschraube gebildet. In den
Maschinenteil 15 ist eine Zylinderbuchse F dichtend eingesetzt, wozu
der Schraubenkopf eine Dichtung G besitzt, die den Druckraum 78 nach
oben hin zur Atmosphäre abdichtet.
Zur Aufrechterhaltung der Vorspannung wird wie beschrieben der Druckraum 78 leckagefrei abgesperrt.
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Bevorzugte
Anwendungsgebiete sind insbesondere aus mehreren Bauteilen wie Deckel,
Zylinder, Unterteil, zusätzlicher
Speicher mit Speicherdeckel bestehende Schlagwerke, die über mehrere
vorgespannte Bolzen zusammengehalten werden, wobei an den Berührungsflächen zwischen
den Bauteilen eine hohe Druckkraft erzeugt werden soll. Das Schlagwerk
kann der Bestandteil eines Bohrhammers oder eines Hydraulikhammers
sein. Vorzugsweise besitzt der Bolzen 11 an seinem unteren
Ende als ein Formschlusselement ein Gewinde, das in ein Endbauteil,
zum Beispiel ein Maschinenunterteil, eingeschraubt wird. Als hiervon
beabstandetes Formschlusselement kann (am oberen Ende) ein Gewinde oder
ein Bolzenabsatz (Bund) oder ein Bolzenkopf verwendet werden, der
einen größeren Durchmesser als
der Schaft des Bolzens aufweist. Der Bolzen wird mit einem Krafterzeuger
vorgespannt, der sich einerseits an dem Anfangsbauteil wie einem
Deckel abstützt,
andererseits an dem Bolzen angreift, wobei die aufgewendete Kraft
den Bolzen dehnt und die Bauteile zwischen dem Krafterzeuger und
dem unteren Formschlusselement staucht. Die Kraft kann beispielsweise
hydraulisch, insbesondere über
einen Hydraulikzylinder aufgebracht werden. Soweit zur Aufrechterhaltung
der Vorspannkraft der Krafterzeuger nicht am entsprechenden (Anfangs-)Bauteil
verbleiben soll, besteht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darin,
die Vorspannkraft bzw. die Bolzendehnung und Stauchung der Bauteile
dadurch konstant zu halten, indem nach Abschalten des Krafterzeugers
der entstandene Spalt durch eine mechanische Blockierung geschlossen
wird. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass der Krafterzeuger abgeschaltet und von dem
betreffenden Bolzen entfernt werden kann. Eine mechanische Blockierung
wird vorzugsweise durch Distanzbauteile realisiert. Das verwendete
Distanzbauteil kann aus zwei oder mehreren Teilstücken bestehen
oder auch durch einen mit einem Außengewinde versehenen Distanzring verwirklicht
sein, der in eine zur Bohrung koaxial angeordnete Gewindebohrung
eingreift und der durch Drehung parallel zur Bolzenachse verschiebbar
ist. Als Distanzstück
kann auch eine Platte mit einer Nut verwendet werden, deren Breite
geringfügig
größer ist
als der Bolzendurchmesser an der Position, an der das Distanzstück den Bolzen
umgreifen soll. Die Höhe
des Distanzstückes,
das heißt
seine längsaxiale
Erstreckung in Richtung der Bolzenachse ist stets geringfügig kleiner
als die Summe der Beträge
der Dehnung des Bolzens und der Stauchung der Bauteile, die über die
Krafteinwirkung realisiert werden. Soweit Halbschalen oder ähnliche
Distanzstücke
verwendet werden, können
zusätzliche Sicherungselemente
eingesetzt werden, die vorstehend im einzelnen beschrieben worden
sind. Einfachste Sicherungen sind beispielsweise leicht konische
oder kugelförmige
Stirnflächen
der Distanzstücke
sowie korrespondierende Flächen
der Unterlegscheiben. Um den Bolzen spannen zu können, besitzt dieser entweder einen
Kopf oder einen Bund mit einer entsprechenden hinterfassbaren Anlagefläche. Alternativ
kann der Bolzen auch ein Außengewinde
aufweisen, über das
ein Innengewinde einer Hydraulikvorrichtung schraubbar ist. Alternativ
kann eine obere Angriffsfläche
auch durch eine Nut am Bolzen gebildet werden, in die ein Vorsprung
eines Zugstabes eingreift, der mit einer hydraulischen Spannvorrichtung
verbindbar ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann zur Vermeidung
einer übermäßigen Dehnung
des Bolzens die maximale Vorspannkraft und die daraus resultierende
maximale Spaltbreite, die sich zwischen zwei Angriffspunkten ergibt,
ermittelt werden, so dass durch Messung dieser Spaltbreite nur die
zulässige Maximalkraft
aufgewendet wird.