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VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr.
62/906,514 , die am 26. September 2019 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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FELD
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Spannvorrichtungen und insbesondere auf hydraulische Schraubspannvorrichtungen.
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HINTERGRUND
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Spannvorrichtungen üben eine Spannung auf einen oder mehrere Bolzen aus, um eine vorbestimmte Klemmkraft über eine Verbindung zu gewährleisten. Spannvorrichtungen üben eine axiale Kraft auf jeden Bolzen (oder mehrere Bolzen) aus, um den Bolzen vorzuspannen. Die mechanische Kraft wird in axialer Richtung und nicht durch Aufbringen eines Drehmoments aufgebracht, wodurch Ungenauigkeiten vermieden werden, die durch Reibung zwischen einer Mutter und einer Sitzfläche und in den Gewindekontaktflächen verursacht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks eine Vielzahl von Spannmodulen in einer gestapelten Konfiguration.
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In einem anderen Aspekt wird eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks bereitgestellt. Die Spannvorrichtung empfängt eine unter Druck stehende Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle, um einen Kolben zu bewegen. Die Spannvorrichtung umfasst ferner einen Hilfsantrieb, der durch die unter Druck stehende Flüssigkeit betätigt wird, wobei der Hilfsantrieb eine Mutter dreht.
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In einem weiteren Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks eine Vielzahl von Spannmodulen in einer gestapelten Konfiguration, wobei benachbarte Spannmodule entlang einer gestuften Schnittstelle ineinandergreifen.
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In einem weiteren Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks ein Überdruckventil zur Steuerung des auf einen Kolben ausgeübten Drucks.
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In einem weiteren Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks ein Rückschlagventil zur Steuerung des Kolbenüberhubs.
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In einem weiteren Aspekt ist eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks in der Lage, eine unter Druck stehende Flüssigkeit zu verwenden, um einen Kolben in eine Ausgangsposition zurückzubringen.
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In einem weiteren Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks eine Vielzahl von Spannmodulen, wobei die Spannmodule einen integrierten Verteiler bilden, der eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Modulen ermöglicht.
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In einem unabhängigen Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks ein Zugelement, das so konfiguriert ist, dass es mit dem Werkstück in Eingriff kommt und eine Zuglast auf das Werkstück überträgt, und eine Vielzahl von Spannmodulen, die in einer gestapelten Konfiguration relativ zueinander angeordnet sind. Jedes Spannmodul umfasst einen Kolben, der eine Kraft auf das Zugelement übertragen kann, und einen Einlass, der so konfiguriert ist, dass er unter Druck stehende Flüssigkeit aufnimmt, um den Kolben zu bewegen.
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In einigen Aspekten kann jedes der mehreren Spannmodule so betrieben werden, dass es mit einem benachbarten Spannmodul in Eingriff zu kommt, um die Vielzahl von Spannmodule gegenseitig zu stützen.
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In einigen Aspekten liegt der Kolben an einen Kolben des benachbarten der Spannmodule an.
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In einigen Aspekten fließt die Flüssigkeit vor dem Eintritt in jedes Spannmodul durch einen Verteiler.
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In einigen Aspekten umfasst die Spannvorrichtung ferner ein Basismodul, das das Zugelement relativ zu einer Reaktionsfläche stützt, wobei das Basismodul neben einem Ende des Zugelements angeordnet ist, das so konfiguriert ist, dass es mit dem Werkstück in Eingriff kommt; und ein Kappenmodul, das mit einem distalen Ende des Zugelements verbunden ist. Die Spannmodule sind zwischen dem Basismodul und dem Kappenmodul angeordnet.
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In einigen Aspekten weist mindestens ein Spannmodul eine unterschiedliche Größe im Vergleich zu den anderen Spannmodulen auf.
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In einigen Aspekten umfasst die Mehrzahl der Spannmodule ein erstes Spannmodul mit einem ersten Verteiler und ein zweites Spannmodul mit einem zweiten Verteiler.
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Das erste Spannmodul und das zweite Spannmodul sind so gestapelt, dass der erste Verteiler und der zweite Verteiler in Flüssigkeitsverbindung miteinander stehen.
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In einigen Aspekten ist das Zugelement so konfiguriert, dass es eine Zuglast auf das Werkstück entlang einer Zugachse überträgt, und die Mehrzahl von Spannmodulen sind entlang der Zugachse gestapelt.
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In einem anderen unabhängigen Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks ein Zugelement, das so konfiguriert ist, dass es mit dem Werkstück in Eingriff kommt und eine Zuglast auf das Werkstück überträgt; einen Kolben, der in einer Kammer positioniert und mit dem Zugelement gekoppelt ist, wobei der Kolben als Reaktion auf eine Kraft, die durch eine unter Druck stehende Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitsquelle auf den Kolben ausgeübt wird, beweglich ist; ein Ausgangselement, das so konfiguriert ist, dass es ein Drehmoment auf eine Mutter, die mit dem Werkstück in Eingriff steht, überträgt und diese dreht; und einen Hilfsantrieb, der so betrieben werden kann, dass er das Ausgangselement antreibt, wobei der Hilfsantrieb durch die unter Druck stehende Flüssigkeit betätigt wird.
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In einigen Aspekten umfasst der Hilfsantrieb einen Motor, und der Motor übt eine Kraft auf ein Zahnrad aus, um ein Drehmoment auf das Ausgangselement zu übertragen, um die Mutter zu drehen.
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In einigen Aspekten umfasst die Spannvorrichtung ferner einen Auslass, der zum Ablassen der unter Druck stehenden Flüssigkeit betätigt werden kann.
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In einigen Aspekten kann die unter Druck stehende Flüssigkeit der Spannvorrichtung zugeführt und in Zyklen aus der Spannvorrichtung abgelassen werden, bis eine gewünschte Last auf das Werkstück ausgeübt wurde.
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In einigen Aspekten umfasst der Hilfsantrieb einen Antriebskolben, der in Reaktion auf die unter Druck stehende Flüssigkeit beweglich ist.
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In einigen Aspekten umfasst der Hilfsantrieb ein mit dem Antriebskolben gekoppeltes Zahnrad, das eine Nockenfläche aufweist. Die Bewegung des Antriebskolbens bewirkt, dass die Nockenfläche des Zahnrads in ein Nockenelement eingreift, wodurch eine Drehung des Zahnrads bewirkt wird.
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In einigen Aspekten umfasst der Hilfsantrieb eine Sperrklinke, die als Reaktion auf die Bewegung des Antriebskolbens beweglich ist, wobei die Bewegung des Antriebskolbens in einer ersten Richtung bewirkt, dass die Sperrklinke ein Drehmoment auf das Ausgangselement überträgt, und die Bewegung des Kolbens in einer zweiten Richtung bewirkt, dass die Sperrklinke einrastet, ohne ein Drehmoment auf das Ausgangselement zu übertragen.
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In einigen Aspekten umfasst der Hilfsantrieb einen Antriebskolben, eine mit dem Antriebskolben gekoppelte Zahnstange und ein Ritzel, das mit der Zahnstange in Eingriff steht. Die Bewegung des Antriebskolbens bewirkt eine Bewegung der Zahnstange, wodurch das Ritzel angetrieben wird.
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In einigen Aspekten umfasst die Spannvorrichtung ferner eine Federrückstellung, die den Antriebskolben in eine Ausgangsposition vorspannt.
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In einem anderen unabhängigen Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks eine Vielzahl von Spannmodulen in einer gestapelten Konfiguration, wobei jedes Spannmodul einen Kolben aufweist, wobei der Kolben jedes Spannmoduls an einem benachbarten Kolben eines benachbarten Spannmoduls anliegt; einen ersten Einlass, der so konfiguriert ist, dass er unter Druck stehende Flüssigkeit von einer ersten Flüssigkeitsquelle erhält, um einen Kolben von einer Ausgangsposition in eine Spannposition zu bewegen; und einen zweiten Einlass, der so konfiguriert ist, dass er unter Druck stehende Flüssigkeit von einer zweiten Flüssigkeitsquelle empfängt, um den Kolben von der Spannposition in Richtung der Ausgangsposition zu bewegen.
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In einigen Aspekten ist der erste Einlass unterhalb des Kolbens und der zweite Einlass oberhalb des Kolbens angeordnet.
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In einigen Aspekten erhält der erste Einlass eine unter Druck stehende Flüssigkeit, um den Kolben in eine ausgefahrene Position zu bewegen.
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In einigen Aspekten umfasst die Spannvorrichtung ferner ein Überdruckventil zur Steuerung des auf den Kolben ausgeübten Drucks.
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In einigen Aspekten wird das Überdruckventil im Falle einer Überdruckbeaufschlagung der Spannvorrichtung betätigt.
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In einigen Aspekten ist das Überdruckventil so konfiguriert, dass es sich öffnet, sobald ein vorbestimmter Druck erreicht ist.
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In einigen Aspekten nimmt der zweite Einlass unter Druck stehende Flüssigkeit auf, um den Kolben in eine zurückgezogene Position zurückzuziehen.
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In einigen Aspekten erhält der erste Einlass unter Druck stehende Flüssigkeit, um den Kolben in eine ausgefahrene Position vorzuschieben, und der zweite Einlass erhält unter Druck stehende Flüssigkeit, um den Kolben in einem wiederholbaren Zyklus in eine zurückgezogene Position zurückzuziehen.
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In einigen Aspekten umfasst die Spannvorrichtung außerdem einen Hilfsantrieb, der zum Drehen einer Mutter dient.
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In einigen Aspekten dreht der Hilfsantrieb die Mutter während des wiederholbaren Zyklus des Vorschiebens und Zurückziehens des Kolbens.
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In einem weiteren unabhängigen Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks eine Vielzahl von Spannmodulen in einer gestapelten Konfiguration, wobei jedes Spannmodul einen Kolben aufweist, wobei der Kolben jedes Spannmoduls an einem benachbarten Kolben eines benachbarten Spannmoduls anliegt; einen Einlass, der so konfiguriert ist, dass er unter Druck stehende Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle erhält, um den Kolben zu bewegen, wobei der Einlass in Flüssigkeitsverbindung mit einem inneren Durchgang jedes der Vielzahl von Spannmodulen steht; und ein Überdruckventil zum Steuern des gegen einen Kolben ausgeübten Drucks, wobei das Überdruckventil in Flüssigkeitsverbindung mit dem inneren Durchgang der Spannvorrichtung steht.
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In einigen Aspekten wird das Überdruckventil im Falle einer Überdruckbeaufschlagung der Spannvorrichtung betätigt.
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In einigen Aspekten ist das Überdruckventil so konfiguriert, dass es sich öffnet, sobald ein vorbestimmter Druck erreicht ist.
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In einigen Aspekten ist das Überdruckventil so konfiguriert, dass es sich öffnet, sobald der Kolben einen maximalen Hub erreicht.
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In einigen Aspekten stellt das Überdruckventil einen geschlossenen Pfad für die unter Druck stehenden Flüssigkeit bereit, die zu einer Flüssigkeitsversorgung umgeleitet wird.
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In einigen Aspekten ist der Flüssigkeitsvorrat ein Tank, und die abgeleitete unter Druck stehende Flüssigkeit kann wieder in den Einlass eingeleitet werden, um den Kolben zu bewegen.
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In einem weiteren unabhängigen Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks ein erstes Spannmodul mit einem ersten Gehäuse und einem ersten Kolben, der in dem ersten Gehäuse gelagert ist, wobei das erste Gehäuse eine Außenfläche aufweist und der erste Kolben mit einem Zugelement gekoppelt ist; ein zweites Spannmodul mit einem zweiten Gehäuse und einem zweiten Kolben, der in dem zweiten Gehäuse gelagert ist, wobei das zweite Gehäuse eine Außenfläche aufweist und der zweite Kolben mit dem Zugelement gekoppelt ist, wobei das zweite Spannmodul mit dem ersten Spannmodul in einer gestapelten Beziehung in Eingriff steht; und ein Kopplungsmerkmal, das an mindestens einem von dem ersten Spannmodul und dem zweiten Spannmodul angeordnet ist, wobei das Kopplungsmerkmal mit dem anderen von dem ersten Spannmodul und dem zweiten Spannmodul in Eingriff steht.
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In einigen Aspekten umfasst das Kopplungsmerkmal eine Innenwand an einem von dem ersten Spannmodul und dem zweiten Spannmodul und eine Außenwand an dem anderen von dem ersten Spannmodul und dem zweiten Spannmodul, die komplementär zu der Innenwand ist, wobei die Innenwand und die Außenwand in einer radialen Richtung relativ zu einer Spannachse aneinander anliegen.
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In einigen Aspekten umfasst das Kopplungsmerkmal eine erste Stufenfläche, die entweder auf dem ersten Spannmodul oder dem zweiten Spannmodul angeordnet ist, und eine komplementäre Fläche, die auf dem anderen des ersten Spannmoduls und des zweiten Spannmoduls angeordnet ist.
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In einigen Aspekten bietet das Kopplungsmerkmal einen Wandeinschluss, um die Vielzahl von Spannmodulen an einer Ablenkung radial nach außen von der Spannachse zu hindern.
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In einem weiteren unabhängigen Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks ein erstes Spannmodul mit einem ersten Gehäuse und einem ersten Kolben, der in dem ersten Gehäuse gelagert ist, wobei der erste Kolben einen ersten Belastungsflächenbereich definiert; und ein zweites Spannmodul mit einem zweiten Gehäuse und einem zweiten Kolben, der in dem zweiten Gehäuse gelagert ist, wobei der zweite Kolben einen zweiten Belastungsflächenbereich definiert, wobei die Kombination der ersten Belastungsfläche und der zweiten Belastungsfläche eine kombinierte effektive Belastungsfläche erzeugt, wodurch die auf das Zugelement ausgeübte Netto-Spannkraft vervielfacht wird.
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In einigen Aspekten ist jedes Spannmodul der Vielzahl von Spannmodulen lösbar mit mindestens einem benachbarten Spannmodul gekoppelt.
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In einigen Aspekten weist jedes Spannmodul einen Kolben auf.
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In einigen Aspekten wird die Oberfläche des Spannmoduls durch den Kolben definiert, wobei die Oberfläche des Spannmoduls zur Zugkraft für den Betrieb der Spannvorrichtung beiträgt.
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In einigen Aspekten wird die Oberfläche der Spannvorrichtung durch eine obere Fläche des Kolbens des Spannmoduls definiert, wobei die obere Fläche eines Kolbens an einem unteren Ende eines benachbarten Kolbens eines anderen Spannmoduls anliegt.
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In einigen Aspekten kann die Oberfläche der Spannvorrichtung durch lösbares Koppeln eines Spannmoduls aus der Vielzahl der Spannmodule eingestellt werden.
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In einem weiteren unabhängigen Aspekt umfasst eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks ein erstes Spannmodul, das ein erstes Gehäuse, einen ersten Kolben, der in dem ersten Gehäuse gelagert ist, und einen ersten Verteiler umfasst; und ein zweites Spannmodul, das ein zweites Gehäuse, einen zweiten Kolben, der in dem zweiten Gehäuse gelagert ist, und einen zweiten Verteiler umfasst. Das erste Spannmodul ist mit dem zweiten Spannmodul so gestapelt, dass der erste Verteiler und der zweite Verteiler in einem gemeinsamen Verteiler in Flüssigkeitsverbindung stehen.
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In einigen Aspekten umfasst die Spannvorrichtung außerdem einen Kolben. Der gemeinsame Verteiler steht in Flüssigkeitsverbindung mit einem Einlass, der so konfiguriert ist, dass er unter Druck stehende Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle aufnimmt, um den Kolben zu bewegen.
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In einigen Aspekten steht der gemeinsame Verteiler in Flüssigkeitsverbindung mit einem Überdruckventil.
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In einigen Aspekten kann das Überdruckventil so betätigt werden, dass es sich öffnet, um den Austritt von Flüssigkeit aus dem ersten Spannmodul und dem zweiten Spannmodul zu ermöglichen.
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In einigen Aspekten ist der erste Verteiler in die ersten Spannmodule integriert.
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In einigen Aspekten ist der Verteiler ein separates Bauteil außerhalb jedes Spannmoduls, wobei der Verteiler mit jedem Spannmodul in Flüssigkeitsverbindung steht.
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Weitere Aspekte werden durch die Betrachtung der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen deutlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer hydraulischen Spannvorrichtung.
- 2 ist eine Schnittansicht der hydraulischen Spannvorrichtung von 1, gesehen entlang des Schnitts 2-2.
- 3 zeigt ein Verfahren zum Ändern einer Konfiguration der hydraulischen Spannvorrichtung von 1.
- 4 ist eine Schnittansicht einer hydraulischen Spannvorrichtung, gesehen entlang des Abschnitts 4-4 in 3D.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotationsantriebs.
- 6 ist eine Schnittansicht des Drehantriebs von 5, gesehen entlang des Abschnitts 6-6.
- 7 ist eine Schnittansicht eines Drehantriebs gemäß einer anderen Ausführungsform, gesehen entlang eines Schnitts quer zu einer Spannachse.
- 8 ist eine Schnittansicht eines Drehantriebs gemäß einer anderen Ausführungsform, gesehen entlang eines Schnitts quer zu einer Spannachse.
- 9 zeigt einen Spannzyklus mit einer Flüssigkeitsunterstützten Rücklaufstufe.
- 10 ist eine Schnittansicht eines Teils einer hydraulischen Spannvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 11 ist eine Schnittansicht eines Teils der hydraulischen Spannvorrichtung von 10.
- 12 ist eine perspektivische Ansicht einer hydraulischen Spannvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 13 ist eine Schnittansicht der hydraulischen Spannvorrichtung von 12, gesehen entlang des Abschnitts 13-13.
- 14 ist eine Schnittansicht einer hydraulischen Spannvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Verteilers der hydraulischen Spannvorrichtung von 14.
- 16 ist eine Schnittansicht des Verteilers von 15, gesehen entlang des Abschnitts 16-16.
- 17 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs 17-17 der hydraulischen Spannvorrichtung von 14.
- 18 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bereichs 18-18 der hydraulischen Spannvorrichtung von 17.
- 19 ist eine perspektivische Ansicht der hydraulischen Spannvorrichtung von 14 mit einem Tragegurt.
- 20 ist eine Schnittansicht einer Stange des hydraulischen Spanners mit einer Mitnehmerplatte, gesehen entlang des Abschnitts 20-20 von 21.
- 21 ist eine Explosionsdarstellung der Stange und der Mitnehmerplatte von 20.
- 22 ist eine perspektivische Ansicht einer hydraulischen Spannvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 23 ist eine Draufsicht auf die hydraulische Spannvorrichtung von 22.
- 24 ist eine Schnittansicht der hydraulischen Spannvorrichtung von 22, gesehen entlang des Abschnitts 24-24.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bevor unabhängige Ausführungsformen im Detail erläutert werden, ist es zu verstehen, dass die Offenbarung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Offenbarung kann auch in anderen unabhängigen Ausführungsformen und auf verschiedene Weise praktiziert oder ausgeführt werden. Es ist auch zu verstehen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie zum Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden sollte.
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Die Verwendung von „enthalten“ und „beinhalten“ und deren Variationen, wie sie hier verwendet werden, soll die nachfolgend aufgeführten Elemente und deren Äquivalente sowie zusätzliche Elemente umfassen. Die Verwendung von „bestehend aus“ und Variationen davon, wie sie hier verwendet werden, soll nur die nachfolgend aufgeführten Punkte und deren Äquivalente umfassen. Sofern nicht anders angegeben oder eingeschränkt, werden die Begriffe „montiert“, „verbunden“, „gestützt“ und „gekoppelt“ und deren Variationen im weitesten Sinne verwendet und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Stützen und Kupplungen.
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Darüber hinaus sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Ausführungsformen Hardware, Software und elektronische Komponenten oder Module umfassen können, die zu Diskussionszwecken so dargestellt und beschrieben werden können, als ob die Mehrzahl der Komponenten ausschließlich in Hardware implementiert wäre. Ein Fachmann, der sich mit der Materie auskennt, wird jedoch beim Lesen dieser detaillierten Beschreibung erkennen, dass in mindestens einer Ausführungsform Aspekte in Software implementiert sein können (z. B. gespeichert auf einem nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium), die von einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten, wie einem Mikroprozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung („ASIC“) oder einem anderen elektronischen Gerät, ausgeführt werden kann. Es ist zu beachten, dass eine Vielzahl von hardware- und softwarebasierten Geräten sowie eine Vielzahl von verschiedenen strukturellen Komponenten zur Umsetzung einiger Aspekte verwendet werden können. Beispielsweise können die in der Spezifikation beschriebenen „Steuerungen“ einen oder mehrere elektronische Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten, ein oder mehrere Module mit computerlesbaren Medien, eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabeschnittstellen und verschiedene Verbindungen (z. B. einen Systembus) umfassen, die die Komponenten miteinander verbinden.
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1 zeigt eine Nachspannvorrichtung oder eine Spannvorrichtung 10 zum Aufbringen einer Zugkraft auf ein Werkstück, wie z. B. eine Schraube 34 (2). Die Spannvorrichtung 10 umfasst ein erstes Ende oder Arbeitsende 14 und ein zweites Ende 18 gegenüber dem Arbeitsende 14. Die Spannvorrichtung 10 umfasst auch eine Einlasskupplung 22 und eine Auslasskupplung 26. Die Spannvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 30, das neben dem Arbeitsende 14 angeordnet ist, und eine gestapelte Spannmodulanordnung 42, die mit dem Gehäuse 30 verbunden und entlang einer Spannachse 46 ausgerichtet ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die gestapelte Spannmodulanordnung 42 drei Spannmodule 50; in anderen Ausführungsformen kann die Spannvorrichtung 10 weniger oder mehr Spannmodule 50 umfassen.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst die Spannvorrichtung 10 eine Kupplung 54, die neben dem Arbeitsende 14 angeordnet ist, und eine Stange 58, die sich durch die Spannmodule 50 erstreckt. Die Stange 58 umfasst ein erstes Ende 62, das so konfiguriert ist, dass es mit einem Ende eines Werkstücks, wie z. B. einem Bolzen 34, in Eingriff kommt (z. B. durch eine Gewindeverbindung). Ein zweites Ende 66 der Stange 58 ist neben dem zweiten Ende 18 der Spannvorrichtung 10 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist das zweite Ende 66 (z. B. durch eine Gewindeverbindung) mit einer Kappe 70 verbunden. Die Kupplung 54 greift in eine Mutter 38 ein, die mit dem Bolzen 34 in Eingriff steht (z. B. durch eine Gewindeverbindung).
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Die Spannvorrichtung 10 umfasst mehrere Module 50, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform hat jedes Modul 50 ein tropfenförmiges Profil, und die Spannvorrichtung umfasst ein Basis-Spannmodul 50a, ein Kappenmodul 50c und zwei zusätzliche oder dazwischenliegende Spannmodule 50b. Das Basisspannmodul 50a ist direkt mit dem Gehäuse 30 verbunden, während das Kappenmodul 50c am oberen Ende der Spannmodulanordnung angeordnet ist. Die Zwischenspannmodule 50b sind zwischen dem Basisspannmodul 50a und dem Kappenmodul 50c angeordnet und umfassen eine ringförmige Öffnung, durch die die Stange 58 verläuft. Jedes Spannmodul 50a, 50b (d. h. das Basisspannmodul 50a und jedes zusätzliche Spannmodul 50b) umfasst einen Kolben 74, der parallel zur Spannachse 46 beweglich gestützt ist. In der dargestellten Ausführungsform stößt eine obere Fläche 78 eines Kolbens 74 an ein unteres Ende 82 eines darüber angeordneten benachbarten Kolbens 74. Darüber hinaus liegt der Kolben 74 des obersten Spannmoduls 50 an der Kappe 70 an. Da die Kappe 70 durch Gewindeeingriff an der Stange 58 befestigt ist, werden die auf jeden Kolben im Grundmodul 50a und in den Zusatzmodulen 50b ausgeübten Kräfte auf die Stange 58 übertragen.
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Jedes Spannmodul 50 definiert einen Oberflächenbereich auf einer Fläche (z. B. der unteren Fläche 86) des Kolbens 74, der zur Zugkraft zum Spannen des Werkstücks beiträgt. Die Fläche, die zu der auf das Werkstück 34 ausgeübten Zugkraft beiträgt, wird durch die Befestigung nachfolgender Spannmodule 50 an der Spannvorrichtung 10 vergrößert. Mit anderen Worten: Durch das Hinzufügen zusätzlicher Spannmodule 50 vergrößert sich die wirksame Oberfläche, auf die die unter Druck stehende Flüssigkeit wirkt, wodurch ein Kraftmultiplikator entsteht und die auf das Werkstück ausgeübte Zugkraft erhöht wird. Darüber hinaus ermöglicht eine vergrößerte Oberfläche, die zur Zugkraft beiträgt, den Betrieb der Spannvorrichtung 10 mit einem niedrigeren Druck als bei herkömmlichen Spannvorrichtungen, während sie dennoch eine ähnliche Zugkraft ausübt. In einigen Ausführungsformen kann die Spannvorrichtung 10 beispielsweise mit einem Druck von 700 bar betrieben werden, während sie eine Zugkraft ausübt, die der von herkömmlichen Schraubenspannvorrichtungen entspricht, die mit 1000-1800 bar auf das Werkstück oder die Schraube 34 wirken. Die Senkung des Betriebsdrucks der Spannvorrichtung 10 führt zu Kosteneinsparungen, da weniger Geld für die Druckbeaufschlagung der Einlassflüssigkeit ausgegeben werden muss.
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Ein weiterer Vorteil der Spannvorrichtung 10 ist, dass die Spannmodule 50 abnehmbar an der Spannvorrichtung 10 befestigt sind. So kann ein Benutzer die zur Zugkraft beitragende Fläche vor Ort nach Bedarf anpassen, indem er einfach ein Spannmodul 50 zur Baugruppe hinzufügt oder entfernt. Dadurch kann die Spannvorrichtung 10 in einem breiten Spektrum von Betriebsmöglichkeiten eingesetzt werden, je nach der erforderlichen Kraft, die auf das Werkstück 34 ausgeübt werden soll.
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Während des Betriebs erhält jedes der Spannmodule 50a, 50b über die Einlasskupplung 22 Druckflüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle (z. B. einer Pumpe - nicht dargestellt). Die unter Druck stehende Flüssigkeit übt Druck gegen eine untere Fläche 86 jedes Kolbens 74 aus, wodurch eine Kraft auf die Stange 58 (z. B. über die Kappe 70) ausgeübt und eine Zuglast auf das Werkstück/den Bolzen 34 erzeugt wird. Während die Stange 58 eine Zuglast auf das Werkstück ausübt, kann ein Drehmoment aufgebracht werden, um die Kupplung 54 zu drehen, wodurch die Mutter 38 angezogen wird. In einigen Ausführungsformen kann das Drehmoment manuell aufgebracht werden (z. B. durch einen Knebel); in anderen Ausführungsformen kann das Drehmoment durch einen Motor aufgebracht werden (z. B. einen Antriebsmotor mit einem Antriebszahnrad, das eine Zahnradfläche der Kupplung 54 antreibt). Nachdem die Mutter 38 angezogen ist, kann der hydraulische Druck abgelassen werden, und der Zyklus kann wiederholt werden, bis eine gewünschte Vorspannung auf das Werkstück ausgeübt wurde.
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Unter bestimmten Umständen kann es vorkommen, dass ein Spannmodul keine ausreichende Zugkraft erzeugt, oder dass ein Benutzer eine erforderliche Zugkraft erzeugen muss, während er eine Flüssigkeitsquelle mit einem niedrigeren Ausgangsdruck verwendet. Die Spannvorrichtung 10 ermöglicht es, zusätzliche Spannmodule 50b hinzuzufügen, um die erforderliche Zugkraft zu erzeugen. 3A zeigt zum Beispiel eine Spannvorrichtung 10 mit zwei Spannmodulen 50a, 50b. Wie in 3B und 3C dargestellt, kann ein zusätzliches Spannmodul 50b in den Stapel eingefügt werden, um eine größere Zugkraft zu erzeugen. Die Module 50 können zusammen (3D) um den Stab 58 (2) gestapelt werden, und die Kappe 70 wird am zweiten Ende 66 des Stabes 58 befestigt, um die Module 50 zu sichern.
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In einigen Ausführungsformen kann die Spannvorrichtung 10 verwendet werden, um die erforderliche Vorspannkraft mit einer Druckversorgung von 700 bar zu erzeugen. Durch die Verwendung einer niedrigeren Druckversorgung kann die Spannvorrichtung 10 einen schnelleren Durchfluss erzeugen, was die Produktivität erhöht. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung eines niedrigeren Drucks eine Reduzierung der Materialabschnitte für die Spannvorrichtung 10 und verringert das Gesamtrisiko für den Bediener. Darüber hinaus benötigt die Spannvorrichtung 10 eine kürzere Hublänge, wodurch der Einsatz von Spannmodulen 50 mit geringerer Höhe möglich ist. In einigen Ausführungsformen kann die Spannvorrichtung 10 so konfiguriert werden, dass sie eine dreistufige Spannvorrichtung bei ähnlichem Platzbedarf wie eine herkömmliche Spannvorrichtung bietet.
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Bezugnehmen zu 4-6, die Spannvorrichtung 10 umfasst einen Antriebsmechanismus zum Drehen der Mutter 38 unter Verwendung der der Spannvorrichtung 10 zugeführten unter Druck stehenden Flüssigkeit. Die Spannvorrichtung 10 umfasst beispielsweise einen Antriebskolben 90, der in Flüssigkeitsverbindung mit der Einlasskupplung 22 steht. Zusätzlich zur Ausübung einer Kraft auf die Unterseite 86 der Kolben 74 übt die unter Druck stehende Flüssigkeit einen Druck auf einen Antriebskolben 90 aus, um den Antriebskolben 90 zu bewegen. Wie in den 5 und 6 dargestellt, umfasst der Antriebskolben 90 ein Zahnrad 94 mit einer schrägen Endfläche 98. Die Bewegung des Antriebskolbens 90 bewirkt, dass die geneigte Endfläche 98 mit einer Nockenfläche 102 in Eingriff kommt und dadurch das Zahnrad 94 dreht. Die Drehung des Zahnrads 94 greift in eine äußere Zahnradfläche 96 des Kopplers 54 ein, wodurch der Koppler 54 angetrieben und die Mutter 38 festgezogen wird.
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7 zeigt einen Antriebsmechanismus gemäß einem anderen Beispiel. Der Antriebsmechanismus umfasst einen Antriebskolben 290 und eine Sperrklinke 292. Der Antriebskolben 290 ist entlang einer Achse 296 ausgerichtet, die quer zur Spannachse 46 verläuft. Die Sperrklinke 292 greift in eine äußere Zahnradfläche 298 des Kupplungsstücks 54 ein. Wenn der Antriebskolben 290 mit Druck beaufschlagt wird, bewegt sich der Antriebskolben 290 entlang der Querachse 296, wodurch die Sperrklinke 292 veranlasst wird, sich entlang der Querachse 296 zu bewegen und die Kupplung 54 in Drehung zu versetzen. Der Antriebskolben 290 und die Sperrklinke 292 können durch Rückzugsdruck oder Federrückstellkräfte so vorgespannt werden, dass sie in eine Ausgangsposition zurückkehren (z. B. nach rechts in 7), und die Sperrklinke 292 rastet relativ zur äußeren Zahnradfläche 298 des Kopplers 54 ein, wenn der Antriebskolben 290 und die Sperrklinke 292 in die Ausgangsposition zurückkehren.
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8 zeigt einen Antriebsmechanismus gemäß einem weiteren Beispiel. Der Antriebsmechanismus umfasst einen Antriebskolben 490 und ein Ritzel 494. Der Antriebskolben 490 umfasst eine Zahnstange 488, die in das Ritzel 494 eingreift, und der Antriebskolben 490 ist entlang einer Achse 496 ausgerichtet, die quer zur Spannachse 46 verläuft. Wenn der Antriebskolben 490 mit Druck beaufschlagt wird, bewegt sich der Antriebskolben 490 entlang der Achse 496, wodurch die Zahnstange 488 das Ritzel 494 in Drehung versetzt. Das Ritzel 494 ist mit einem Antriebszahnrad 502 gekoppelt, das in eine äußere Zahnfläche 498 der Kupplung 54 eingreift. Die Drehung des Ritzels 494 bewirkt daher, dass das Antriebszahnrad 502 die Kupplung 54 in Drehung versetzt. Der Antriebskolben 490 kann durch Rückzugsdruck oder Federrückstellung so vorgespannt werden, dass er in eine Ausgangsposition zurückkehrt (z. B. die in 8 gezeigte Position), und das Antriebszahnrad 502 kann so ausgerichtet sein, dass es relativ zur äußeren Zahnradfläche 498 der Kupplung 54 einrastet, wenn der Antriebskolben 490 in seine Ausgangsposition zurückkehrt.
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Darüber hinaus nutzt die Spannvorrichtung 10 die unter Druck stehende Flüssigkeit in den Spannmodulen 50, um die Rückführung der Kolben 74 in ihre Ausgangspositionen zu unterstützen. Vor der Beaufschlagung der Spannmodule 50 mit unter Druck stehender Flüssigkeit befinden sich die Kolben 74 in einer Ausgangsposition. 9A zeigt beispielsweise eine Anfangsphase des Spannvorgangs, in der die unter Druck stehende Flüssigkeit auf die unteren Flächen 86 der Kolben 74 in jedem Spannmodul 50 aufgebracht wird. Gleichzeitig wird die Auslasskupplung 26 mit einem niedrigen Druck beaufschlagt, um das Vorschieben der Stange nach oben zu unterstützen (wie in 9A dargestellt). Wie in 9B dargestellt, wird während und/oder nach dem Vorschieben der Stange 58 nach oben, wie in 9A dargestellt, das Überdruckventil 106 aktiviert, um den von der Auslasskupplung 26 auf die Außenseite der Spannvorrichtung 10 ausgeübten Unterdruck abzulassen. Wenn die Stange 58 und die Kolben 74 vorwärts bewegt werden, wird ein angemessener Druck aufgebaut und der Kolben 74 wird in eine Spannposition bewegt. Nachdem der Spanndruck erreicht und die Mutter angezogen ist, um die Kraft zu halten, wird der Spanndruck aufgehoben. 9C zeigt den Beginn eines Rückzugszyklus, bei dem ein Rückzugsdruck auf den Anschluss 26 ausgeübt werden kann, um die Kolben 74 in ihre ursprüngliche Position zurückzubringen. 9D zeigt den Abschluss des Rückzugszyklus mit den Kolben 74 in der Ausgangsposition. Insbesondere ist eine obere Fläche der Kappe 70 mit einer oberen Fläche des Kappenmoduls 50c in der ursprünglichen Position und nach Abschluss des Rückzugszyklus ausgerichtet.
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Das Überdruckventil 106 kann auch betätigt werden, wenn der Druck in der Spannvorrichtung 10 einen vorgegebenen Maximaldruck überschreitet. Das Entlastungsventil 106 kann so eingestellt werden, dass es sich öffnet, sobald ein vorbestimmter Druck erreicht wird oder wenn die Spannvorrichtung den maximalen Hub erreicht, wodurch ein geschlossener Weg für die Flüssigkeit geschaffen wird, die zurück in einen Tank umgeleitet wird. Im Gegensatz zu konventionellen Spannvorrichtungen, bei denen ein Überdruck typischerweise dazu führt, dass Flüssigkeit an den Dichtungen vorbeiläuft, stellt die Spannvorrichtung 10 ein in sich geschlossenes System dar und verringert die mögliche Gefährdung des Bedieners und die Verschmutzung der Umwelt.
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Wie in den 10 und 11 dargestellt, umfasst jedes Spannmodul 50 eine Außenwand, die eine gestufte Schnittstelle mit einem benachbarten Spannmodul 50 bildet. In der dargestellten Ausführungsform umfasst ein oberer Teil eines der Spannmodule 50 eine vorstehende Innenwand 110 und ein unterer Teil einen vorstehenden Außenflansch oder eine Wand 114. Die Innenwand 110 eines Spannmoduls 50 wird in einer Aussparung aufgenommen, die durch den äußeren Flansch 114 an der unteren Fläche 86 eines benachbarten Spannmoduls 50 gebildet wird. Wenn die Spannmodule 50 unter Druck gesetzt werden, kann die Flüssigkeit eine radiale Belastung in einer Richtung senkrecht zur Spannachse 46 ausüben und eine Durchbiegung der Außenwände der Module bewirken. Der abgestufte Eingriff zwischen benachbarten Spannmodulen 50 hält die Durchbiegung zurück und kontrolliert sie.
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Darüber hinaus sind die Flüssigkeitsverbindungen zwischen den einzelnen Spannmodulen 50 in das Gehäuse der Module 50 integriert, wie in 10 dargestellt. Die Oberseite jedes Spannmoduls 50 weist beispielsweise einen Anschluss 122 auf, der mit einem entsprechenden Anschluss 126 an einer Unterseite eines benachbart angeordneten Spannmoduls 50 ausgerichtet ist. Jedes Spannmodul 50 umfasst auch einen radialen Anschluss 130, der mit einer Flüssigkeitszufuhr oder einer Rückführungskupplung verbunden werden kann. Dementsprechend bietet die Spannvorrichtung 10 einen integrierten Verteiler, der in die Spannmodule 50 integriert ist. Durch die Integration der Flüssigkeitsanschlüsse in die Spannmodule 50 wird der Bedarf an separaten Kupplungen reduziert, was die Montage vereinfacht und die Anzahl potenzieller Leckstellen begrenzt.
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Die 12-13 zeigen eine Spannvorrichtung 134' gemäß einer anderen Ausführungsform. Es werden einige Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen der Spannvorrichtung 134' und der Spannvorrichtung 10 beschrieben, und ähnliche Merkmale werden mit ähnlichen Referenznummern mit angehängtem bezeichnet.
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Die Spannvorrichtung 134' hat viele der gleichen Komponenten wie die Spannvorrichtung 10. Zum Beispiel umfasst die Spannvorrichtung 134' mehrere Spannmodule 50' in einer gestapelten Konfiguration ähnlich der Spannvorrichtung 10. In der Spannvorrichtung 134' haben die Spannmodule 50' jedoch eine zylindrische Außenwand und eine ringförmige innere Öffnung zur Aufnahme der Stange 58'. Die Spannvorrichtung 134' umfasst einen Verteiler 142' mit einem oder mehreren Anschlüssen oder Löchern 136' (4), die mit einer Einlasskupplung 22' und einer Auslasskupplung 26', die sich außerhalb der zylindrischen Spannmodule 134' befindet, in Strömungsverbindung stehen. Eine Abdeckung 146' kann den Verteiler 142' und die Spannmodule 50' umschließen. In einigen Ausführungsformen können zusätzliche Komponenten zwischen der Abdeckung 146' und dem Verteiler 142' untergebracht sein. Solche Komponenten können unter anderem Leiterplatten, Schaltkreise, Steuerungen, Kommunikationsvorrichtungen oder andere Vorrichtungen sein, die mit der alternativen Spannvorrichtung 134' kommunizieren und/oder deren Betrieb steuern.
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Die 22-24 zeigen eine andere Spannvorrichtung 206", die ebenfalls einen Verteiler 142" und eine Abdeckung 146" aufweist. Die Spannvorrichtung 206" hat drei Spannmodule 50" und eine Kappe 70". Die Kappe 70" der Spannvorrichtung 206" umfasst Flächen 210", die polygonal sind, genauer gesagt sechseckig, wenn man sie von der Oberseite der Spannvorrichtung 206" aus betrachtet (23). Auf die Flächen 210" kann ein Drehmoment ausgeübt werden, um die Kappe 70" in oder außer Eingriff mit der Stange 58" zu drehen. Einige Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen der Spannvorrichtung 206" und der Spannvorrichtung 10 werden beschrieben, und ähnliche Merkmale werden mit ähnlichen Referenznummern bezeichnet, die mit " angehängt sind.
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14-18 zeigen den Verteiler 142' und die ihn umgebenden Komponenten im Detail. Die Antriebskolben 90' der Module 50' stehen über den Verteiler 142' in Flüssigkeitsverbindung mit einer externen Flüssigkeitsquelle. Befestigungselemente 150' greifen in Löcher 152' im Verteiler 142' ein, um die Abdeckung 146' relativ zum Verteiler 142' zu halten. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich mehrere Anschlussstücke 162' durch den Verteiler 142' und sind mit den Modulen 50' verschraubt. An jedem Anschlussstück 162' sind Dichtungen 158' angebracht, die das Austreten von unter Druck stehender Flüssigkeit aus dem Verteiler 142' verhindern. Bei den Dichtungen 158' kann es sich um stahlgebundene Dichtungen, Hohlsaumdichtungen, elastische O-Ringe oder Ähnliches handeln. In der dargestellten Ausführungsform sind die Verschraubungen 162' Hohlschraubverbindungen. Bei den Hohlschrauben 162' kann es sich zum Beispiel um Hohlschrauben mit Außengewinde M8 handeln. Einer der Bolzen 162' kann eine Hohlschraube mit Außengewinde M8 x 1/4 NPT sein. Mindestens einer der Bolzen 162' ist so konfiguriert, dass er in eine Kupplung 166' (z. B. eine CEJN 117 oder eine andere Kupplung) eingreift, um eine Flüssigkeitsverbindung durch die Kupplung 166' und den Bolzen 162' und in den Verteiler 142' zu ermöglichen. Die Kupplung 166' kann sich durch die Abdeckung 146' erstrecken, wenn die Abdeckung 146' über dem Verteiler 142' angeordnet ist, und die Kupplung 166' ist unabhängig von der Verbindung der Abdeckung 146' mit dem Verteiler 142' zugänglich. Die Bolzen 162' enthalten Löcher 170', die so gestaltet sind, dass unter Druck stehende Flüssigkeit vom Verteiler 142' zur Spannvorrichtung 134' fließen kann. Der Einlassdruck wird über die Kupplung 166' aufgebracht.
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Die Flüssigkeitseinlass- und - auslasskupplungen können auf verschiedene Weise konfiguriert werden. Beispielsweise kann eine Rücklaufleitung einer Spannvorrichtung 134' mit einem Eingangsanschluss einer anderen Spannvorrichtung 134' in Flüssigkeitsverbindung gebracht werden. Ein Ausgangsanschluss zur Verbindung mit einer weiteren Spannvorrichtung 134' kann konfiguriert werden. So können mehrere Spannvorrichtungen 134' mit einer einzigen Eingangskupplung 22' und einer einzigen Ausgangskupplung 26' miteinander verkettet werden.
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In einigen Ausführungsformen kann die Spannvorrichtung 134' mit einem Trageband 186' versehen sein (19). Der Trageriemen 186' kann mit der Abdeckung 146' verbunden sein. Der Gurt 186' kann zum Tragen der gesamten Spannvorrichtung 134' einschließlich der Abdeckung 146' verwendet werden. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen ein oberes Ende der Stange 58' mit einer Antriebsplatte 190' verbunden sein (20 und 21). Befestigungselemente 194' koppeln die Antriebsplatte 190' lösbar mit der Stange 58'. Die Antriebsplatte 190' enthält einen Vierkantantrieb 198' zum Drehen der Stange 58'. Der Vierkantantrieb 198' kann ein Drehmoment von einer externen Vorrichtung aufnehmen, um die Stange 58' zu drehen, wenn sie sich in der hydraulischen Spannvorrichtung 134' befindet. Alternativ kann der Vierkantantrieb 198' auch direkt in der Stange 58' angeordnet sein, wie in 13 gezeigt. Die Antriebsplatte 190' kann von der Stange 58' entfernt werden, um Zugang zum ersten Ende 62' der Stange 58' zu erhalten.
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Die Spannvorrichtung 134' hat ein allgemeines Profil mit ähnlichen Abmessungen wie bekannte Spannvorrichtungen. Die Spannvorrichtung 134' hat ungefähr die gleiche Länge entlang der Spannachse 46' und ungefähr den gleichen zylindrischen Durchmesser im Vergleich zu auf dem Markt erhältlichen Spannvorrichtungen.
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Die oben beschriebene(n) und in den Figuren dargestellte(n) Ausführungsform(en) sind nur beispielhaft dargestellt und nicht als Einschränkung der Konzepte und Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gedacht. Als solches wird man verstehen, dass Variationen und Modifikationen der Elemente und ihrer Konfiguration und/oder Anordnung innerhalb des Geistes und Umfangs eines oder mehrerer unabhängiger Aspekte, wie beschrieben, existieren. Ein oder mehrere unabhängige Merkmale und/oder unabhängige Vorteile können in den folgenden Ansprüchen dargelegt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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