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Die
Erfindung betrifft eine Schubstange.
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Unter
einer Schubstange soll hier ein stangenförmiges Gebilde verstanden werden,
mit dem eine Schubkraft übertragen
werden kann. Es muß sich
also um ein Gebilde handeln, das bei Belastung mit einer Schubkraft
sich nicht nennenswert verbiegt oder einknickt. Es handelt sich
also um Anforderungen, die im allgemeinen beispielsweise bei Stangen aus
Metall als mehr oder weniger selbstverständlich vorausgesetzt werden
und wenig Beachtung finden.
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Bei
ausreichender Stabilität
sind übliche Schubstangen
häufig
relativ schwer. Das gilt auch dann noch, wenn besondere Maßnahmen
getroffen werden, durch die die Biegesteifigkeit bei gleichem Materialaufwand
erhöht
wird, etwa eine Profilierung, wie sie bei T-Trägern oder I-Trägern oder
Hohlprofilen verwendet wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schubstange
zu schaffen, die bei relativ hoher Steifigkeit ein sehr geringes
Gewicht aufweist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Schubstange dadurch gekennzeichnet,
dass die Schubstange aus wenigstens einem konkav gewölbten und/oder
zwangsgeführten
Streifen aus flachem, federnden Material besteht.
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Streifen
aus Federstahlblech, die im Querschnitt gewölbt sind, werden üblicherweise
in der Form von Maßbändern verwendet.
Derartige Maßbänder erreichen
eine hohe Lebensdauer und besitzen aufgrund der quer zur Längsrichtung
gerichteten Wölbung
eine relativ hohe Steifigkeit, so lange die Belastung auf das Band
von der konkaven Seite her einwirkt. Bei Belastung von der konvexen
Seite ist die Biegesteifigkeit des Maßbandes gering. Wenn das Band
flach geführt
wird, besteht keinerlei Steifigkeit.
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Daher
besteht bei Maßbändern die
Möglichkeit,
diese auf eine auf Federn vorgespannte Spule zur konvexen Seite
hin aufzuwickeln und auf diese Weise zu verwahren, da, wie ausgeführt, zu
dieser Seite hin praktisch keine Biegesteifigkeit besteht.
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Diese
Tatsache wird im übrigen
erfindungsgemäß dadurch
berücksichtigt,
dass der wenigstens eine Streifen durch eine geeignete Führung in
der geraden Stellung gehalten wird oder dass zwei Streifen mit gewölbtem Querschnitt
verwendet werden, die derart zusammengesetzt sind, dass die konkaven Seiten
einander zugewandt sind. Die beiden Streifen zusammen bilden also
etwa einen rohrförmigen
oder auch abgeflachten, mandelförmigen
oder sonstigen Hohl-Querschnitt.
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Es
können
auch mehrere Streifen übereinander
oder in einer geometrischen, einen Hohlkörper bildenden Konfiguration
verwendet werden.
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Die
Angabe "Federstahlblech" steht hier für dieses
Material ebenso wie für
alle Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften, beispielsweise
solchen aus Kunststoff. Sofern im vorliegenden Zusammenhang die
Bezeichnung "Federstahlblech" verwendet wird,
ist sie in diesem Sinne zu verstehen.
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Der
Begriff "konkav" ist hier nicht,
wie üblich, im
Sinne einer mehr oder weniger starken Wölbung zu verstehen. In Betracht
kommt auch eine V-förmige Querschnittsform
oder auch ein teilweise eckiger Querschnitt, etwa in Trapezform.
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Eine
Besonderheit der als Maßbänder verwendeten
Blechstreifen besteht darin, dass sie flach auf eine Rolle aufgewickelt
werden können.
Die Biegesteifigkeit wird also aufgehoben, sobald der Streifen zur
konkaven Seite gebogen oder flachgedrückt wird.
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Der
oder die Streifen kann/können
auch in anderer Weise als auf einer Rolle verwahrt werden. Die Führung kann
gerade oder auch wellenförmig ausgebildet
sein. Auch bei Ausübung
von Schub kann der Streifen in einem Winkel von beispielsweise 90° um eine
Kante herumgeführt
werden, während
er vor und hinter der Kante die konkave Form einnimmt, so dass der
Schub auch um eine Kante herum ausgeübt werden kann.
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Zum
Ausfahren der Streifen wird vorzugsweise ein Zuggurt mit auf den
Kern oder die Rolle aufgewickelt. Durch Ausziehen des Zuggurtes
werden der oder die Streifen vorgeschoben.
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Die
Tatsache, dass der oder die Streifen beim Auflaufen auf eine zylindrische
Trommel oder Rolle ihre Biegesteifigkeit aufgeben, kann auch dazu genutzt
werden, die Schubstange bei geeigneter Führung über eine Kante, an der sich
vorzugsweise eine Rolle befindet, um einen beliebigen Winkel umzulenken.
Die Schubkräfte
können
in jede beliebige Richtung gerichtet sein, so dass die erfindungsgemäße Schubstange
sowohl senkrecht nach oben heben als auch seitlich schieben kann.
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Rasche
Vorschubbewegungen, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, müssen nicht
mit einer Spindel oder einem Hydraulikzylinder durchgeführt werden,
sondern können
mit einer erfindungsgemäßen Schubstange
erfolgen. Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Schubstange auch
Zugbewegungen übertragen
kann, indem sie beispielsweise auf eine angetriebene Trommel oder Rolle
aufgewickelt wird. Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist daher
sehr umfangreich.
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Der
erreichte Vorschub kann naturgemäß laufend
gemessen werden, indem Markierungen auf den Streifen optisch oder
in anderer Weise erfaßt werden.
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Gegenwärtig erscheint
als Material Federstahl am günstigsten
zu sein. Es gibt jedoch Kunststoffe mit weitgehend vergleichbaren
Eigenschaften, die vor allem ebenfalls geeignete Elastizitätswerte aufweisen.
Vom Material her soll daher die vorliegende Beschreibung in jeder
Beziehung offen bleiben.
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Ein
derartiges Gebilde ist außerordentlich biegesteif
und mit erheblichen Schubkräften
belastbar.
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Andererseits
lassen sich die Streifen gemeinsam auf einen Dorn oder einen Kern
aufwickeln. Zum Ausfahren der Streifen wird vorzugsweise ein Zuggurt
mit eingewickelt, so dass schließlich ein dreilagiger Wickel
entsteht. Der Schub kann auch in anderer Weise auf den oder die
Streifen übertragen werden,
beispielsweise über
ein Zahnrad, das in eine Lochung an dem oder den Streifenrändern eingreift, wie
es etwa bei Film-Transportmechanismen üblich ist.
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Wenn
Schubkräfte übertragen
werden sollen, werden sie mit Hilfe des Zuggurtes auf die beiden Blechstreifen
aufgebracht. Dieser Vorschub kann sowohl in horizontaler Richtung
als auch senkrecht nach oben erfolgen. Die Erfindung ist daher für verschiedene
Vorschubaufgaben geeignet.
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Schubkräfte können grundsätzlich auch durch
einen Stahlstreifen oder ein Stahlband übertragen werden, das nicht
quer zu seiner Längsrichtung gewölbt ist.
Bei Stahlmaterialien größerer Stärke wird zumindest
das Aufwickeln auf eine Rolle schwierig. Im allgemeinen kommt daher
ohnehin lediglich die "Verwahrung" des eingefahrenen
Streifens in einer geraden Führung,
z. B. einem Rohr in Frage. Die Wölbung
dient bei Maßbändern dazu,
eine gewisse Steifigkeit über
bestimmte Längen
zu erreichen. Einerseits ist es aber zur Übertragung von Schubkräften möglich, ein
Stahlband zu verwenden, das nicht die erwähnte quer zu seiner Längsrichtung
laufende Wölbung
aufweist, wenn dieses Band nur in ausreichendem Maße geführt wird,
so dass es seitlich nicht ausweichen kann. Geeignete Führungen
können
aus Stahl oder anderen Metallen bestehen, können aber auch Kunststoff-Führungen
sein. Wenn die Führung so
weit wie möglich
gerade verläuft,
sind die Führungskräfte, die
ein seitliches Ausweichen des Bandstahls verhindern, relativ gering.
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Die
Verwendung eines Stahlbandes zur Übertragung von Schubkräften hat
den Vorteil, dass die Kraftübertragung
gewissermaßen,
wie dargestellt, um die Ecke herum erfolgen kann oder dass beliebige
Richtungsänderungen
der Schubkraft möglich
sind. Außerdem
kann ein Bandstahl raumsparend aufgewickelt werden, wenn er sich
in der eingezogenen Stellung befindet.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Wickels aus zwei übereinanderliegenden Blechstreifen
und einem Zuggurt;
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2 ist
eine schematische Draufsicht zu 1.
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Zunächst soll
auf 1 Bezug genommen werden. 1 zeigt eine
Schubstange im Sinne der vorliegenden Erfindung, die zusammengesetzt
ist aus zwei gewölbten
Streifen 12, 14 aus Federstahlblech oder einem
Material mit entsprechenden Materialeigenschaften. Die beiden Streifen 12, 14 können in
seitlichen Führungen
laufen, die in 1 nicht dargestellt sind. Die
Streifen 12, 14 können gemeinsam auf einen Kern 16 aufgewickelt
werden.
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Damit
die Schubstange 10 vorgeschoben werden kann, ist in den
Wickel ein Zuggurt 18 mit eingewickelt. Dieser Zuggurt 18 ermöglicht es,
die beiden Streifen 12 und 14 in Richtung nach
oben in 1 auszufahren. In Verbindung mit einer geeigneten,
nicht gezeigten Führung
oder auch einer Randprofilierung der beiden Streifen, die ebenfalls
nicht gezeigt ist, laufen die ausgefahrenen Streifen 12, 14 dabei
in der beschriebenen Form mit mandelförmigem Querschnitt aus. Die
Vorschubkraft wird dabei über
den Gurt 18 aufgebracht, der nach dem Auszug sofort auf
einen Kern 20 aufgewickelt wird, der mit dem für den Vorschub
benötigten
Drehmoment gedreht wird.
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Der
Kern 16 kann ebenfalls antreibbar, das heißt drehbar
sein, damit die beiden Streifen 12 und 14 ggf.
nach dem Ausfahren wieder aufgewickelt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Schubstange
können
daher auch Zugkräfte
ausgeübt
werden.
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Während eine
Drehung des Kerns 20 somit zu einem Vorschub bzw. Ausfahren
der erfindungsgemäßen Schubstange 10 führt, ergibt
eine Drehung des Kerns 16 einen Rückzug der Schubstange 10.
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Anstelle
des in der Zeichnung gezeigten Paares aus zwei gegenläufig gewölbten Streifen kann
die Schubstange 10 auch aus nur einem gewölbtem Streifen
bestehen. Die Kombination von zwei gewölbten Streifen besitzt jedoch
eine erheblich höhere
Stabilität.
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Auf
der anderen Seite ist es auch möglich,
einen Federstahlstreifen zu verwenden, der nicht in Querrichtung
gewölbt
ist, also einen flachen Streifen, der naturgemäß durch Belastung leichter
ausgebogen oder abgeknickt werden kann und daher eine relativ dichte
Führung
benötigt.
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Derartige
flache Streifen können
auch bei größerer Materialstärke auf
eine Rolle aufgewickelt werden und in dieser Form verwahrt werden.
Auch bei grösseren
Materialstärken
ist es empfehlenswert, mit den Materialstreifen einen Zuggurt auf
die Rolle aufzuwickeln, mit dem der Streifen bei Ausübung von Schubkräften ausgezogen
werden kann. Andererseits können
die Stahlbänder
in jedem Fall auch in gerader Linie verwahrt werden, wenn das Aufrollen nicht
gewünscht
ist oder nicht notwendig ist. Bei kurzen Wegen kann auch ein in
gerader Linie verwahrter Streifen zumeist problemlos innerhalb einer
Konstruktion untergebracht werden.