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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Betonsteinen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
US 2,672,669 ist eine Vorrichtung
zum Herstellen von Betonsteinen bekannt, die einen Rütteltisch
umfasst, der mittels eines Vibrators gerüttelt wird. Der
Vibrator überträgt über eine Mehrzahl
von Blattfedern Vibrationsschwingungen auf den Rütteltisch.
Die Blattfedern sind insoweit vorteilhaft, hochfrequente Schwingungen
als Teil des Vibrationserzeugungssystems auf den Rütteltisch
zu übertragen.
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Aus
DE 10 2004 059 554
A1 ist eine Betonsteinmaschine bekannt, bei der ebenfalls
Blattfedern als Teil eines Vibrationserzeugungssystems für
einen Rütteltisch vorgesehen sind. Der Rütteltisch
ist über ein Abstützfedersystem mit einem Fundament
verbunden. Die Blattfedern sind gegenüber dem Abstützfedersystem
hart, so dass die Blattfedern die Haupt-Eigenfrequenz der Schwingung
maßgeblich festlegen, während der Einfluss des
weichen Abstützfedersystems auf die Haupteigenfrequenz
der Schwingung praktisch vernachlässigbar ist. Das Abstützfedersystem
dient dazu, die Vibration zu dämpfen und die Schwingungsleistung
zu dissipieren. Als Abstützfedersystem werden hierzu mehrere
Gummipuffer verwendet. Die Abstützung des Rütteltisches über
Gummipuffer ist jedoch nachteilig, da die Gummipuffer sich erwärmen,
womit eine fehlende Einhaltung der Maßhaltigkeit einhergeht.
Ferner ist die Standzeit des Abstützfedersystems gering.
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Aus
DE 10 2004 009 252
A1 ist ein Gummipuffer für ein Abstützfedersystem
eines Rütteltischs bekannt, in den ein metallischer Einsatz
eingebettet ist. Der metallische Einsatz sorgt für eine
verbesserte Wärmeabfuhr und verlängert die Standzeit
des Gummipuffers. Auch ein solcher modifizierter Gummipuffer eliminiert
nicht die Probleme, die in Folge der Erwärmung der Gummipuffer
auftreten.
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Die
Erwärmung rührt offenbar daher, dass die Gummipuffer
nicht in einem optimalen Bereich betrieben werden, d. h. durch das
Gewicht des Rütteltischs nicht ausreichend vorgespannt
und trotz der im Allgemeinen kleinen Hübe im Zug- und Druckbereich
betrieben werden. Die während des Rüttelns auftretende
Erwärmung führt zu einer Ausdehnung der Gummipuffer.
Dies beeinträchtigt die Einhaltung der Maßhaltigkeit
bei der Herstellung von Betonsteinen wie Hohlblocksteinen, bei denen
es wesentlich auf die Maßhaltigkeit der Höhe ankommt.
Um solche Nachteile zu vermeiden, müssen während
der laufenden Produktion die Maschineneinstellungen verändert
werden. Dies führt jedoch zu verminderten Produktionszeiten.
Die Erwärmung auf Dauer führt ferner häufig
zu Elastizitätsverlusten der Gummipuffer und zu einer Materialzerstörung
im Inneren der Gummipuffer.
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Ein
weiterer Nachteil bei Gummipuffern liegt darin, dass diese Setzeigenschaften
zeigen, die die Einhaltung der Maßhaltigkeit beeinträchtigen.
Dies wird üblicherweise ebenfalls durch Nachstellen während
der laufenden Produktion auszuregulieren versucht, was die Produktionszeiten
weiter vermindert.
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Schließlich
führen sowohl die Erwärmung, als auch die Setzeigenschaften
zu einer schnellen Alterung der Gummipuffer und zu einer sich ständig ändernden
Federrate. Die Lebensdauer der Gummipuffer ist deshalb stark begrenzt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Herstellen von
Betonsteinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die
ein verbessertes Abstützfedersystem mit einer guten Standzeit
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierdurch
wird eine Vorrichtung zum Herstellen von Betonsteinen geschaffen,
bei der das Abstützfedersystem stabförmige Biegefedern
verwendet. In Verbindung mit einer schwimmenden Klemmung können
die Federeigenschaften in das Abstützfedersystem integriert
werden.
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Die
vorzugsweise verwendeten Blattfedern sind dabei derart angeordnet,
dass sie jeweils nach Art einer Bügelfeder zwei durch eine
Krümmung verbundene und in ihrer Lotrichtung belastbare
Schenkel umfassen. Blattfedern haben den Vorteil, dass sie keine
Setzungserscheinungen aufweisen, wodurch temporäre Abweichungen
der Federeigenschaften vermieden werden, und die Maßhaltigkeit
verbessert wird. Darüber hinaus treten bei einer Blattfeder
keine wärmebedingten Alterungserscheinungen auf, wie dies
bei Gummipuffern der Fall ist. Die Standzeit wird dadurch verlängert.
Im Vergleich zu Gummipuffern haben Blattfedern ferner den Vorteil
einer verminderten inneren Dämpfung. Die bei der Einfederung
gespeicherte Energie wird dadurch ungemindert mit der Erregerkraft
in die Betonverdichtung entladen. Das führt zu einer erheblichen
Energieersparnis.
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Bevorzugt
ist, die jeweilige Blattfeder als offene Bügelfeder auszubilden.
Dabei kann die Blattfeder durch einen Spalt geöffnet oder
U-förmig ausgebildet sein. Alternativ kann die Blattfeder
auch geschlossen ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
sind die Blattfedern jeweils zwischen Klemmplatten schwimmend geklemmt.
Dabei sind die Klemmplatten an ihren Enden vorteilhafterweise abgerundet.
Durch eine solche schwimmende Klemmung wird ermöglicht,
dass die Blattfeder alle Verformungsgrade ausführen kann,
ohne die Klemmplatten zu verformen oder zu überbeanspruchen.
Dadurch wird die Wartungsanfälligkeit verbessert und die
Standzeit weiter verlängert.
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Vorzugsweise
weisen die Blattfedern zur schwimmenden Klemmung an ihren Schenkeln
eine lokale Materialverdickung auf. Die lokale Materialverdickung
dient zur Ausbildung einer örtlich begrenzten Auflage an
den Klemmplatten. Die Materialverdickungen können dabei
beispielsweise eine gehärtete Verschleißzone aufweisen.
Die Kraftübertragung der Klemmplatten auf die Schenkel
kann so reguliert werden, um einem Bruch der Feder entgegenzuwirken. Der
Verschleiß der Feder wird folglich vermindert. Je nach
Wahl der Materialien für die Klemmplatten können
die Klemmplatten für die schwimmende Klemmung eine flächige
Auflage zu den Schenkeln aufweisen.
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Besonders
vorteilhaft verjüngen sich die Schenkel der Blattfeder
von der Krümmung zu den Materialverdickungen hin. Hierdurch
wird erreicht, dass die Federspannungen über die ganze
Federlänge gleich gehalten werden.
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Vorzugsweise
ist die Blattfeder metallisch, insbesondere aus Federstahl, ausgebildet.
Bei einer Metallfeder weist die Federhärte einen größeren
Proportionalitätsbereich auf als beispielsweise bei Gummipuffern.
Dadurch wird eine gleichmäßigere Federung erreicht.
Darüber hinaus weisen metallische Federn verglichen mit
Gummipuffern eine noch weiter verminderte innere Dämpfung
auf, was das Arbeitsvermögen der Feder vergrößert.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Dabei können die in der Beschreibung
erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder
in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt
schematisch in Frontansicht eine Vorrichtung zum Herstellen von
Betonsteinen,
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2 zeigt
schematisch in Frontansicht das Abstützfedersystem der
Vorrichtung zum Herstellen von Betonsteinen gemäß 1,
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3a zeigt
in Frontansicht ein Ausführungsbeispiel des Abstützfedersystems
gemäß 2,
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3b zeigt
ausschnittweise das Abstützfedersystem gemäß 3a,
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3c zeigt
ausschnittweise das Abstützfedersystem gemäß 3b,
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4 bis 8 zeigen
in Frontansicht unterschiedliche Ausführungsbeispiele des
Abstützfedersystems gemäß 2.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung zum Herstellen von
Betonsteinen umfasst ein Maschinengestell 1, das einen
Rütteltisch 2 aufnimmt, der innerhalb des Maschinengestells 1 auf
Dämpfungselementen eines Abstützfedersystems gelagert
ist. Durch das Abstützfedersystem wird erreicht, dass die vom
Rütteltisch 2 ausgehenden Vibrationen praktisch nicht
auf das Maschinengestell 1 und die Fundamente übertragen
werden. Während des Rüttelns schlägt der
Rütteltisch 2 von unten vorzugsweise gegen die Fertigungsunterlage 4.
Auf dieser Fertigungsunterlage 4 befindet sich ein mit
einem beispielsweise erdfeuchten Betonmörtel 5 gefülltes
Formenwerkzeug 6. Durch das Schlagen des Rütteltischs 2 gegen
die Fertigungsunterlage 4 wird die Fertigungsunterlage 4 zusammen
mit dem gefüllten Formenwerkzeug 6 aufwärts
und unter Schwerkrafteinwirkung abwärts bewegt. Bei der
Abwärtsbewegung wird die Fertigungsunterlage 4 von
Klopfleisten 7 gestoppt. Der Rütteltisch 2 überträgt
somit seine Vibrationen auf das Formenwerkzeug 6.
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Im
Maschinengestell 1 ist ein vertikal verfahrbarer Stempel 8 angeordnet,
mit dem der im Formenwerkzeug 6 befindliche Betonmörtel 5 verdichtet
werden kann.
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Der
Stempel 8 ist mittels eines oder gegebenenfalls auch wenigstens
zweier, synchronisierter Motoren 9 verfahrbar. Dies kann,
wie beispielhaft dargestellt, über Ritzel 10 und
Zahnstangen 11 erfolgen. Diese sind in jeder Richtung beweglich
etwa über ein Kugelgelenk mit einer Auflast 12 verbunden,
an deren Unterseite sich der Stempel 8 befindet.
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2 zeigt
schematisch in Frontansicht das Abstützfedersystem der
Vorrichtung zum Herstellen von Betonsteinen gemäß 1.
Der Rütteltisch 2 ist über das Abstützfedersystem
innerhalb des Maschinengestells 1 gelagert. Das Abstützfedersystem weist
als Dämpfungselemente stabförmige Biegefedern 3 auf,
die vorzugsweise als gekrümmte Blattfedern 3 ausgebildet
sind. Die stabförmigen Biegefedern 3 sind vorzugsweise
metallisch, insbesondere aus Federstahl ausgebildet.
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Die
gekrümmten Blattfedern 3 umfassen nach Art einer
Bügelfeder zwei durch eine Krümmung 13 verbundene
Schenkel 14, 15. Die Schenkel 14, 15 sind
in ihrer Lotrichtung belastbar, also in einer vertikalen Richtung
von dem Rütteltisch 2 auf das Maschinengestell 1 hin.
Darüber hinaus ist die Blattfeder 3 zur Fixierung
des Abstützfedersystems schwimmend geklemmt, wie dies unter
Bezug auf 3a nachfolgend beschrieben wird.
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Bei
der Verwendung von stabförmigen Biegefedern 3 kann
die Anzahl der Dämpfungselemente verglichen mit Gummipuffern
deutlich reduziert werden. Herkömmlicherweise reicht es
aus, wenn an den Ecken des Rütteltisches 2 eine
Blattfeder 3 vorgesehen ist, also insbesondere vier. Alternativ
können zwei oder mehrere Pakete von stabförmigen
Biegefedern vorgesehen sein. Die stabförmigen Biegefedern können
dabei aus rundem oder eckigem Material bestehen und geschichtet
und/oder gestuft zu einem Paket zusammengesetzt sein.
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Eine
typische Einbauhöhe der Blattfedern 3 liegt im
Bereich von 45 bis 65 mm. Dabei können die Blattfedern 3 derart
angeordnet sein, dass der Rütteltisch in Richtung seiner
Antriebswellen stabilisiert wird. Ein Horizontalschub in Richtung
der Wellen wird so vermieden. Es besteht die Möglichkeit
des Nachrüstens vorhandener Vorrichtungen mit dem Abstützfedersystem
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist in 3a gezeigt. Das Abstützfedersystem
umfasst hier Blattfedern 3, die als offene Bügelfedern
ausgebildet sind. Eine Blattfeder 3 ist durch einen Spalt
geöffnet, der durch gegenüberliegende Enden der
Schenkel 14 begrenzt wird. Zur kopfseitigen Befestigung
der Blattfeder 3 an dem Rütteltisch 2 sind
zwei Klemmplatten vorgesehen, eine obere Klemmplatte 16 und
eine untere Klemmplatte 17. Zwischen die Klemmplatten 16, 17 werden
die Schenkel 14 der Blattfeder 3 geklemmt. Hierzu
ist vorzugsweise in dem Rütteltisch 2 eine Spannschraube 18 vorgesehen,
deren Gewinde nach unten von dem Rütteltisch 2 vorsteht
und die in dem Spalt der Schenkel 14 mit Spiel angeordnet
ist. Die obere und untere Klemmplatte 16, 17 weisen
jeweils ein Gewinde auf, das in Größe und Orientierung dem
Gewinde der Spannschraube 18 entspricht. Beispielsweise
kann ein Gewinde der Größe M17 verwendet werden.
Durch Festziehen der Spannschraube 18 wird die Blattfeder 3 zwischen
die Klemmplatten 16, 17 eingespannt.
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Die
Einspannung ist als schwimmende Klemmung ausgebildet. Es bleibt
somit eine Beweglichkeit der Blattfeder 3 in ihrer Längsachse
gegenüber den Klemmplatten 16, 17 und
damit dem Rütteltisch 2 bestehen. Hierzu üben
die Klemmplatten 16, 17 auf die Schenkel 14 nur
einen geringen Kraftschluss aus, so dass die Beweglichkeit der Blattfeder 3 durch
diesen nicht verhindert wird. Da die Spannschraube 18 in
dem Spalt der Schenkel 14 mit Spiel aufgenommen ist, wird
eine Beweglichkeit der Schenkel 14 der Blattfeder 3 gegenüber
der Spannschraube 18 ermöglicht. Die Größe
des Spiels, mit dem die Spannschraube 18 in dem Spalt aufgenommen
ist, begrenzt die Beweglichkeit der Blattfeder 3. Eine
Beweglichkeit in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 mm ist hierfür
ausreichend.
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Durch
die schwimmende Klemmung der Blattfeder 3 kann die Blattfeder 3 alle
Verformungsgrade ausführen, ohne die Klemmplatten 16, 17 oder die
Spannschraube 18 zu verformen oder zu stark zu beanspruchen.
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Anstatt
einer Spannschraube 18 können auch andere dem
Fachmann bekannte Spannelemente verwendet werden.
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Die
Befestigung der Blattfeder 3 an dem Maschinengestell 1 erfolgt
ebenfalls mittels Klemmplatten 16, 17, zwischen
die der Schenkel 15 der Blattfeder 3 geklemmt
ist. Auch hier kann eine schwimmende Klemmung vorgesehen sein. In
diesem Fall ist die Blattfeder 3 bodenseitig schwimmend
geklemmt. Hierzu weist die Blattfeder 3 in ihrem Schenkel 15 ein Langloch
auf, in das eine Spannschraube 18 mit Spiel geführt
ist zur beweglichen Aufnahme des Schenkels 15 gegenüber
der Spannschraube 18.
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Alternativ
kann die Blattfeder 3 auch ortsfest und unbeweglich an
dem Maschinengestell 1 oder dem Rütteltisch 2 befestigt
sein. Dann kann in dem Schenkel 14, 15 die Schraube
ohne Spiel aufgenommen und der Kraftschluss der Klemmplatten 16, 17 entsprechend
groß gewählt werden. Eine schwimmende Klemmung
kann somit kopf- und/oder bodenseitig vorgesehen sein.
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Vorzugsweise
weist die Blattfeder 3 zur schwimmenden Klemmung an ihren
Schenkeln 14, 15 eine lokale Materialverdickung 19 auf.
Die Materialverdickung dient zur Ausbildung einer örtlich
begrenzten Auflage der Schenkel 14, 15 an den
Klemmplatten 16, 17, wie in 3b gezeigt.
Durch die nur örtliche Auflage wird die Beweglichkeit der
Blattfeder 3 verbessert. Die Materialverdickung 19 ist
besonders vorteilhaft über die gesamte Breite der Blattfeder 3 ausgebildet,
so dass eine linienförmige Auflage der Blattfeder 3 an
den oberen und unteren Klemmplatten 16, 17 entsteht.
Die Kraftübertragung der Klemmplatten 16, 17 auf
die Schenkel 14, 15 kann so reguliert werden,
um einem Bruch der Feder entgegenzuwirken. Die Materialverdickung 19 hat
vorzugsweise eine Höhe in einem Bereich von 0,5 bis 1 mm.
Alternativ kann die lokale Materialverdickung 19 auch andere
Formen zur Ausbildung einer örtlich begrenzten Auflage
annehmen, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Punkte.
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Besonders
vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Materialverdickung 19 eine
gehärtete Verschleißzone 20 aufweist,
wie dies in 3c gezeigt ist. Vorzugsweise
besteht die Verschleißzone 20 aus gehärtetem
Metall. Die Verschleißzone 20 kann dann durch einen
Auftrag auf die Blattfeder 3 aufgetragen werden oder die
Metalloberfläche der Blattfeder 3 kann beispielsweise
in Form von Reaktionshärtung gehärtet werden.
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Durch
eine derartige Materialverdickung 19 mit einer Verschleißzone 20 kann
der Verschleiß der Feder deutlich reduziert werden. Die
Lebensdauer der Feder wird so noch weiter erhöht.
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Weiterhin
können die Schenkel 14, 15 der Blattfeder 3 von
der Krümmung 13 zu den Materialverdickungen 19 hin
verjüngt sein, wie dies in 3a gezeigt
ist. Durch die Verjüngung bleibt die Federrate über
die gesamte Länge der Blattfeder 3 gleich und verändert
sich nicht, wie es bei einer Feder mit einheitlicher Dicke der Fall
wäre. Darüber hinaus ist über die Größe
der Verjüngung die Federrate einstellbar.
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Es
kann aber auch möglich sein, dass die Veränderung
der Federrate über die Federlänge toleriert werden
kann. In diesem Fall kann die Blattfeder 3 auch über
ihre gesamte Länge die gleiche Dicke aufweisen, wie dies
in den 6 bis 8 gezeigt ist.
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In
dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist
die Blattfeder 3 nur eine Krümmung 13 auf,
so dass die Blattfeder 3 U-förmig ausgebildet
ist. Um die Blattfeder 3 zwischen die Klemmplatten 16, 17 zu klemmen,
weist sie neben den Materialverdickungen 19 eine weitere
Auflage 21 mit einer lokalen Auflagefläche auf.
Die Auflagefläche der Auflage 21 kann beispielsweise
flächig ausgebildet sein, wie es in 4 gezeigt
ist. Alternativ kann die Auflagefläche der Auflage 21 entsprechend
der Materialverdickung 19 ausgebildet sein. Durch das Vorsehen
zweier Auflageflächen kann auch bei einer U-förmig
ausgebildeten Blattfeder 3 eine schwimmende Klemmung erzielt
werden, die mit der des Ausführungsbeispiels gemäß 3a vergleichbar
ist. Die Befestigung der Klemmplatten 16, 17 an
dem Rütteltisch 2 erfolgt beispielsweise durch
eine Spannschraube 18, die in einem Langloch beweglich
ist, wie dies in Verbindung mit der 3a beschrieben
ist. Die Befestigung der Klemmplatten 16, 17 an
dem Maschinengestell 1 erfolgt entsprechend. Auch gemäß 4 kann
eine schwimmende Klemmung kopf- und/oder bodenseitig vorgesehen
sein.
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Das
Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet
sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 dadurch,
dass die Schenkel 14, 15 unterschiedliche Längen
aufweisen und die Befestigungen an dem Rütteltisch 2 und
an dem Maschinengestell 1 quer zur Lotrichtung versetzt
sind. Auf diese Weise kann die Blattfeder 3 weicher eingestellt
werden, so dass eine stärkere Einfederung bei gleichzeitig
unveränderter Einbauhöhe der Blattfeder 3 möglich
ist.
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In 6 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das weitere vorteilhafte
Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
In dem Ausführungsbeispiel der 6 ist die
Blattfeder 3 als geschlossene Bügelfeder ausgebildet.
Die Spannschraube 18 ist hier durch ein Langloch in dem Schenkel 14 mit
Spiel geführt. Auf diese Weise wird eine Beweglichkeit
der Blattfeder 3 in Bezug auf die Spannschraube 18 und
damit den Rütteltisch 2 in Richtung der Längsachse
der Blattfeder 3 ermöglicht. Die Blattfeder 3 ist
somit kopfseitig schwimmend geklemmt. Weiterhin weisen die Schenkel 14, 15 bei diesem
Ausführungsbeispiel eine flächige Auflage an die
Klemmplatten 16, 17 auf. Die flächige
Auflage kann im wesentlichen über die gesamte Länge
der Schenkel 14, 15 ausgebildet sein. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Klemmplatten 16, 17 an
ihren Enden abgerundet sind. Dadurch liegt die Feder bei einer Einfederung
an den Abrundungen an. Eine linienförmige starke Belastung,
wie sie etwa bei einem eckigen Ende vorliegt, wird so vermieden.
Auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 kann
eine schwimmende Klemmung kopf- und/oder bodenseitig vorgesehen
sein.
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Das
Ausführungsbeispiel gemäß 7 unterscheidet
sich von dem Ausführungsbeispiel der 6 dadurch,
dass die Blattfeder 3 nur eine Krümmung 13 aufweist
und dadurch U-förmig ausgebildet ist.
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Das
Ausführungsbeispiel gemäß 8 entspricht
dem Ausführungsbeispiel der 7 mit dem Unterschied,
dass die Schenkel 14, 15 unterschiedliche Längen
aufweisen. Ferner sind die Befestigungen an dem Rütteltisch 2 und
an dem Maschinengestell 1 quer zur Lotrichtung versetzt,
wie dies auch in Verbindung mit der 5 beschrieben
wurde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2672669 [0002]
- - DE 102004059554 A1 [0003]
- - DE 102004009252 A1 [0004]