DE102012014432B4

DE102012014432B4 - Positionsgenaue Verbindung zweier Teilmaßstäbe

Info

Publication number: DE102012014432B4
Application number: DE102012014432.6A
Authority: DE
Inventors: Martin SCHÜTZE; Rainer Schütze; Eckart Schütze
Original assignee: Schuetze GmbH
Current assignee: Schuetze GmbH
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2032-07-21
Also published as: DE102012014432A1

Abstract

Dreiteiliges Anschlusselement (20, 30) für Stäbe oder Rohre bestehend aus einer weiblichen Krafteinleitung (24) mit beweglicher Überwurfmutter (13) und einer männlichen Krafteinleitung (14) mit zwei Stiften (16, 16) und einem Außengewinde (15) für die Überwurfmutter, dadurch gekennzeichnet,dass sich in der weiblichen Krafteinleitung (24) eine Ausdrehung (22) befindet, in die eine gesonderte, runde Scheibe (21) mit zentraler Passbohrung (17) und einem radial, außermittig angeordneten Langloch (19) eingefügt ist,dass sich in der männlichen Krafteinleitung (14) ein zentraler Passstift (16) befindet, der in die zentrale Passbohrung (17) eingesteckt ist, sowie ein weiterer Passstift (16), der außermittig angebracht ist, dessen Durchmesser der Breite des Langlochs (19) in der eingefügten runden Scheibe (21) entspricht.

Description

Einleitung:
Für messtechnische Zwecke werden häufig CFK-Maßstäbe verwendet, die wegen ihrer geringen Wärmedehnung eine hohe Formstabilität besitzen. Lange Maßstäbe werden manchmal aus Handhabungsgründen geteilt. Eine Verbindung der Teilmaßstäbe muss sicherstellen, dass die Messmarken, die sich auf den Stäben befinden, wieder ihre vorher definierte Position einnehmen.
Stand der Technik sowie Nachteile des Standes der Technik:
Zum Stand der Technik wurden folgende Druckschriften in Betracht gezogen:

DE 603 19 352 T2
DE 2011 012 553 A1
DE 92 11 440 U1
DE 20 34 948 A
DE 27 15 301 B2
Wittel, Herbert [et al.]: Roloff/Matek Maschinenelemente-Normung, Berechnung,Gestaltung. 19. Auflage, Vieweg+Teubner, 2009, ISBN: 978-3-8348-0689-5

In den o. g. Druckschriften werden Rohrverbindungen mit Überwurfmuttern beschrieben, die beispielsweise für die Leitung von Fluiden, oder auch zum Verbinden von Koaxialkabeln benutzt werden. Darüber hinaus werden in den Druckschriften auch Positionierstifte erwähnt, mit denen beispielsweise Platten positionsgenau gestapelt werden.
Zum Verbinden der Teilmaßstäbe werden im Allgemeinen metallische Krafteinleitungselemente verwendet, die in CFK-Stäbe eingeklebt sind und die über eine Verschraubung mit Hilfe einer Überwurfmutter gegeneinander gezogen werden. Dazu besitzen beide Krafteinleitungselemente ringförmige Anschlagflächen. Auf einer Krafteinleitung befindet sich eine bewegliche Überwurfmutter und auf der anderen das entsprechende Schraubengewinde. Wenn beide Teilmaßstäbe in dieser Weise gegeneinander gezogen werden, lassen sich die angebrachten Messmarken in Bezug auf ihre Abstände sehr genau positionieren.
Zum Herstellen der gewünschten Verdreh-Position werden häufig zwei Zylinderstifte eingesetzt, von denen einer im Allgemeinen zentral und der andere außermittig angebracht ist. In den männlichen Teil der Krafteinleitung sind diese beiden Passstifte eingepresst und werden beim Verbinden der Teilstäbe in die entsprechenden Bohrungen der weiblichen Krafteinleitung gesteckt.
Da sich die Bohrungen in dem weiblichen Teil und die entsprechenden Passstifte der männlichen Seite nicht exakt unabhängig voneinander positionieren lassen, werden die Bohrungen auf der weiblichen Seite häufig mit deutlichem Übermaß ausgestattet, damit ein Verbinden der Stäbe überhaupt möglich ist. Das Spiel in den Bohrungen erlaubt jedoch eine geringe Verdrehung der Teilstäbe gegeneinander, was bei vielen Anwendungen nicht erwünscht ist.
Lösung des Problems
zeigt ein Anschlusselement, welches nicht erfindungsgemäß ist.
Wie in gezeigt wird, besitzt das weibliche Anschlusselement (24) eine Ausdrehung (22), in der sich eine gesonderte Metallscheibe (21) befindet. Die Metallscheibe hat eine zentrale Bohrung mit H7-Passung (17) und ein in radialer Richtung angeordnetes Langloch (19) mit der Breite der H7-Bohrung. Das männliche Anschlusselement besitzt einen zentralen Passstift und einen weiteren, der in das radiale Langloch eingreift. Beide Anschlusselemente besitzen ringförmige Anschlagflächen (11), die beim Verschrauben beider Teilmaßstäbe gegeneinander gezogen werden und so die exakte Position in Längsrichtung der Maßstäbe gewährleisten. Durch zentrale Bohrung und Langloch in der gesonderten Metallscheibe ist sichergestellt, dass auch bei Fertigungsungenauigkeiten beide Stifte passen und eine genaue Verdreh-Position liefern. Die gesonderte Metallscheibe (21) mit Bohrung und Langloch wird vor dem Verbinden beider Teilstäbe mit Klebstoff versehen und gegen die entsprechende Fläche (23) der Ausdrehung (22) des weiblichen Anschlusselementes (24) gedrückt. Für den Andruck beim Verkleben wird als Fertigungshilfe ein Stück elastisches Material (beispielsweise Schaumstoff) zwischen männlichem und weiblichem Anschlussstück platziert, das nach dem Aushärten des Klebstoffs nach Trennung der beiden Teilstäbe wieder entfernt wird.
Die Verklebung der Flächen (22, 23) der gesonderten Metallscheibe mit dem weiblichen Anschlusselement (24) kann auch mit einem wieder lösbaren Klebstoff erfolgen, so dass nachträglich eine neue Positionierung der Maßstäbe möglich ist.
Die hier vorgeschlagene positionsgenaue Verbindung zweier Teilmaßstäbe muss sich nicht auf eine paarweise Verbindung von Teilstäben beziehen. Vielmehr ist es auch möglich, andere Teilstäbe dieser Konstruktion (beispielsweise mit unterschiedlichen Längen) miteinander zu verbinden.
Eine Verbindung mit Passstiften auf der männlichen und zentraler Bohrung sowie radialem Langloch auf der weiblichen Seite - wie hier beschrieben - stellt zwar schon eine hohe Genauigkeit in Bezug auf die Verdrehposition dar, besitzt jedoch grundsätzlich im Rahmen der Passungstoleranzen noch ein geringes Spiel in Verdrehrichtung.
Dieses geringe Spiel auf Null zu bringen ist möglich, indem man statt der reinen Zylinderstifte (16, 16) solche mit Kegelansatz (32, 32) verwendet und die eingefügte, bewegliche Scheibe (31) mit einem zentralen Kegelsitz (33) und einem Langloch mit konisch gefrästen Längsseiten (34) versieht ( ).
Kegelsitz (33) und konisch gefräste Längsseiten (34) müssen sich nicht notwendigerweise an der Oberfläche der eingefügten Scheibe (31) befinden. Sie können auch tiefer in der Scheibe, am Ende einer zentralen, zylindrischen Bohrung bzw. einer zylindrischen Aussparung des Langlochs angeordnet sein. In diesem Fall hätten beide zylindrischen Stifte vorne einen konischen Ansatz entsprechend dem Kegelsitz und den konischen Längsseiten der Scheibe.
Für die endgültige Positionierung der eingefügten Scheibe ist eine elastische Zwischenschicht (35) erforderlich, in der sich die Scheibe axial verschieben und gleichzeitig auch geringfügig verkippen lässt. Da man davon ausgehen muss, dass sich die Kegelsitze der Scheibe sowie die Kegelansätze der beiden Passstifte nicht exakt in gleichen Ebenen befinden, muss die Scheibe beim Einkleben die Möglichkeit haben, sich etwas schräg zur Längsachse stellen zu können. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem man als elastische Unterlage (35) einen Schaumstoff verwendet, der sich beim Einkleben der Scheibe durch das Zusammenziehen beider Teilmaßstäbe so verformt, dass die eingefügte Scheibe (31) nicht nur axial verschoben sondern dabei auch geringfügig verkippt wird. Voraussetzung hierfür ist ein gewisses Spiel zwischen eingefügter Scheibe (31) und der entsprechenden Ausdrehung (22) im weiblichen Krafteinleitungselement. Nachdem Aushärten des Klebstoffs wird bei erneuter Montage beider Teilmaßstäbe exakt dieselbe Verdrehposition wieder gefunden.
Ausführungsbeispiel: Verbindung mit eingefügter Scheibe
zeigt eine Verbindung (20) zweier CFK-Teilmaßstäbe, die mit der oben beschriebenen Verschraubung verbunden sind. In diesem Fall sind die beiden Krafteinleitungen (24 und 14) und die Überwurfmutter (13) aus Aluminium gefertigt. In den männlichen Teil (14) werden Zylinderstifte (16) aus Stahl eingepresst und in den weiblichen Teil wird eine Stahlscheibe (21) mit zentraler Passbohrung (17) und radial angeordnetem Langloch (19) eingefügt. Durch das Verkleben der weiblichen Krafteinleitung mit der Stahlscheibe kann eine vorher definierbare Verdrehposition eingestellt werden.
Ausführungsbeispiel: Verbindung mit eingefügter Scheibe, Kegelsitzen und Kegelstiften
zeigt ebenfalls eine Verbindung (30) zweier CFK-Teilmaßstäbe mit Hilfe einer eingefügten Stahlscheibe (31). Die Scheibe enthält zentral eine Bohrung mit Kegelsitz (33) und ein Langloch mit konisch gefrästen Längsseiten (34). Die Stifte (32) der männlichen Krafteinleitung besitzen entsprechende Kegelansätze. Zwischen Scheibe und weiblicher Krafteinleitung befindet sich eine elastische Schicht aus Rohacell-Schaumstoff (35), der sich beim Einkleben der Scheibe so verformt, dass die Scheibe die richtige Position findet.

Claims

Dreiteiliges Anschlusselement (20, 30) für Stäbe oder Rohre bestehend aus einer weiblichen Krafteinleitung (24) mit beweglicher Überwurfmutter (13) und einer männlichen Krafteinleitung (14) mit zwei Stiften (16, 16) und einem Außengewinde (15) für die Überwurfmutter, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der weiblichen Krafteinleitung (24) eine Ausdrehung (22) befindet, in die eine gesonderte, runde Scheibe (21) mit zentraler Passbohrung (17) und einem radial, außermittig angeordneten Langloch (19) eingefügt ist, dass sich in der männlichen Krafteinleitung (14) ein zentraler Passstift (16) befindet, der in die zentrale Passbohrung (17) eingesteckt ist, sowie ein weiterer Passstift (16), der außermittig angebracht ist, dessen Durchmesser der Breite des Langlochs (19) in der eingefügten runden Scheibe (21) entspricht.
Dreiteiliges Anschlusselement für Stäbe oder Rohre nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (17) in der eingefügten Scheibe (31) einen Kegelsitz (33) hat und die Längsseiten des radial angeordnete Langlochs (19) konisch abgeschrägt sind (34), dass die Stifte (32) der männlichen Krafteinleitung entsprechende Kegelansätze besitzen.
Dreiteiliges Anschlusselement für Stäbe oder Rohre nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die gesonderte, runde Scheibe (21, 31) in der weiblichen Krafteinleitung (24) eingeklebt ist.
Dreiteiliges Anschlusselement für Stäbe oder Rohre nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die gesonderte, runde Scheibe (21, 31) in der weiblichen Krafteinleitung (24) mit einem wieder lösbaren Klebstoff eingeklebt ist.
Dreiteiliges Anschlusselement für Stäbe oder Rohre nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die weibliche Krafteinleitung (24) und die gesonderte, runde Scheibe (21, 31) aus verschiedenen Materialien bestehen.
Dreiteiliges Anschlusselement für Stäbe oder Rohre nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der eingefügten Scheibe (31) und der weiblichen Krafteinleitung (24) eine elastische Zwischenschicht (35) befindet.