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Zweiteiliges Stützelement Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges
Stützelement, bei dem der Oberstempel mit keilförmig zueinander liegenden Wandungen
seines Profils in einem entsprechend geformten Schloßgehäuse geführt und durch Reibungsschluß
verspannt wird.
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Bei diesem Stempel wird das Prinzip der sogenannten Keilnutenreibung
angewendet, die gegenüber der Reibung bei normal zur Anpreßkraft liegenden Reibungsflächen
bekanntlich den Vorteil hat, daß sie infolge der Winkelstellung der Reibungsflächen
einen größeren Reibungswiderstand mit sich bringt bzw. zur Erzielung eines bestimmten
Reibungswiderstandes eine geringere Anpreßkraft erfordert. Die Vergrößerung des
Reibungswiderstandes bei gleichbleibender Anpreßkraft ist hierbei um so größer,
je kleiner der Winkel der Keilnut ist. Hinsichtlich der Festlegung des Winkels,
den die beiden Reibflächen bei einem Grubenstempel einnehmen können, ist zu beachten,
daß ein bestimmter Winkel nicht unterschritten werden darf, da sonst Selbsthemmung
eintritt.
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Es ist bereits ein Grubenstempel mit Keilnutenreibung bekanntgeworden,
bei dem die Stempelteile aus Hohlprofilen bestehen. Der Oberteil hat bei diesem
Grubenstempel im Querschnitt etwa die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit abgerundeten
Ecken. Von den drei Wandungen des Hohlprofils liegen zwei Wandungen im entsprechend
geformten Schloßgehäuse an. Gegen die dritte Wandung wird ein Druckstück gepreßt,
das mittels eines Spannkeils quer zur Stempelachse verschiebbar ist. Das Druckstück
liegt bei diesem vorbekannten Stempel- nur im mittleren Bereich der dritten Dreieckswandung
an, die gegenüber den beiden im Schloßgehäuse anliegenden Wandungen, welche geradlinig
ausgebildet sind, eine Dachform hat. Hierdurch soll beim Anpressen des Druckstückes
infolge der dabei eventuell auftretenden Durchbiegung dieser Wandung eine zusätzliche
Druckwirkung der beiden winklig zueinander stehenden Wandungen auf das Schloßgehäuse
erzielt werden.
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Bei dem vorgenannten Grubenstempel ist die Querschnittsform des Hohlprofils
des Oberstempels und die Ausbildung des Druckstückes für größere Stempelbelastungen
ungünstig. Beim Spannen des Stempelschlosses, d. h. beim Einpressen des keilförmigen
Hohlprofils in das Schloßgehäuse, treten in dem abgerundeten Teil zwischen den beiden
winklig zueinander stehenden Wandungen erhebliche überbeanspruchungen auf, bei denen
es sich in erster Linie um Biegebeanspruchungen handelt, die zu einer bleibenden
Verformung führen können. Ferner wirkt es sich nachteilig aus, daß das Druckstück
nur im mittleren Bereich der dachförmig ausgebildeten Wandung anliegt. Hierdurch
wird die Durchbiegung dieser Wandung zum Innern des Hohlprofils begünstigt, wodurch
einerseits in den abgerundeten Ecken Biegebeanspruchungen hervorgerufen werden und
andererseits die gleichmäßige Anlage der winklig zueinander stehendeli Wandungen
im Schloßgehäuse gestört wird, und zwar deshalb, weil unmittelbar an den Ecken höhere
Anpreßkräfte auftreten, als in den daran anschließenden geraden Flanken.
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Es ist ferner ein Grubenstempel mit aus einem Hohlprofil bestehendem
Oberteil bekannt, bei dem das Hohlprofil einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt
hat. In Verlängerung der beiden Flanken des Profils, über die die Anpreßkraft auf
das Schloßgehäuse übertragen wird, sind bei diesem Profil Ansätze vorgesehen, die
in ihrer Länge vom unteren Ende des Oberteiles beginnend nach oben keilförmig ansteigen.
Im Schloßgehäuse ist zur Verspannung der beiden Stempelteile ein Keilgetriebe vorgesehen,
das aus zwei Keilen besteht, von denen der eine Keil an den Ansätzen des Stempeloberteiles
anliegt, während der andere Keil mit einem Ansatz durch den Schloßboden hindurchragt
und durch einen Querkeil verspannbar ist. Beim Anziehen des Querkeils wird der zugehörige
Keil im Schloßgehäuse nach unten gezogen, wobei gleichzeitig durch die schrägliegenden
Berührungsflächen zwischen den beiden innerhalb des Schloßgehäuses befindlichen
Keilen der andere Keil gegen den Oberstempel gedrückt wird.
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Bei dem vorgenannten Grubenstempel ging es offenbar nicht um die Ausnutzung
der Keilnutenreibung zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Stempels, da die Belastbarkeit
dieses Stempels in erster Linie durch die keilförmig nach oben ansteigenden Anlageflächen
für das Schloßgetriebe herbeigeführt wird. Bei
diesem bekannten
Hohlprofil mit dreieckförmiger Querschnittausbildung läßt sich aber auch eine befriedigende
Keilnutenwirkung nicht erzielen. Es wurden an einem derartigen Oberstempelprofil
spannungsoptische Untersuchungen vorgenommen, bei denen sich zeigte, daß die Kraftübertragung
fast ausschließlich an der Spitze des Dreiecks erfolgt, wohingegen die Flanken des
Dreiecks praktisch unbelastet sind. Die Ursache dieser unbefriedigenden Keilnutenwirkung
eines dreieckigen Querschnitts liegt darin, daß die Spitze des Oberstempelprofils
das Bestreben hat, die Flanken des Schloßgehäuses zu spreizen. Durch den kastenförmigen
Zusammenhang des Schloßgehäuses wird ein solches Spreizen zwar verhindert, aber
die Kraftübertragung auf das Schloßgehäuse beschränkt sich im wesentlichen auf den
Bereich an der Dreieckspitze.
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Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, ein zweiteiliges Stützelement
mit Keilnutenreibung zu schaffen, bei dem die Nachteile der vorbekannten Bauarten
nicht auftreten, d. h. die Flanken des Oberstempelprofils gleichmäßig tragen und
dadurch eine wirksame Keilnutenreibung herbeiführen.
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Es wird von einem zweiteiligen Stützelement als Stand der Technik
ausgegangen, bei dem der Oberstempel mit zwei keilförmig zueinander liegenden
Wandungen seines Hohlprofils in einem entsprechend geformten Schloßgehäuse geführt
und durch Reibungsschluß unter der Einwirkung eines Druckstückes, das mit Hilfe
eines Spannkeils gegen den Oberstempel gepreßt wird, verspannbar ist.
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Gemäß der Erfindung ist das Oberstempelprofil derart ausgebildet,
daß bei dem an sich bekannten trapezähnlichen Wandungsgrundriß die längere der beiden
im wesentlichen parallel verlaufenden Wandungen eine nach außen gewölbte Form hat
und als Anlagefläche für das im Schloßgehäuse verschiebbar gelagerte Druckstück
dient, während die kürzere nach Art eines gegenüber den Enden der winklig-zueinander
stehenden Trapezwandungen zurückspringenden Steges ausgebildet ist.
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Bei dem verschiebbar gelagerten Druckstück sind gemäß einem weiteren
Kennzeichen der Erfindung zur Druckübertragung auf den Oberstempel dienende Ansätze
vorgesehen, die etwa in geradliniger Verlängerung der beiden winklig zueinander
verlaufenden Trapezwandungen am Hohlprofil anliegen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
hat das Druckstück im Grundriß ungefähr die Form eines !-Profils, wobei an einer
Seite des Steges an den Enden der vorstehenden Ansätze die Druckflächen für die
Anlage am Hohlprofil liegen und an der entgegengesetzten Seite des Profilsteges
in den überstehenden Ansätzen Aussparungen vorgesehen sind, in denen der Spannkeil
geführt ist.
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Das Schloßgehäuse kann in weiterer Ausbildung der Erfindung in der
senkrecht zur Stempelachse liegenden Quersahnittsebene etwa die Form von zwei, mit
den Schenkelenden voreinanderstoßenden, verschieden großen Keilnutenprofilen haben,
von denen das größere Keilnutenprofil den Innenstempel und das kleine das Druckstück
einschließt. Der Spannkeil ist dabei in Öffnungen der Schenkel des kleineren Keilnutenprofils
quer zur Stempellängsachse geführt und liegt einerseits am Druckstück, andererseits
an der inneren Wandung des Schloßgehäuses an.
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Die gemäß der Erfindung gewählte Formgebung des Oberstempelprofils
bringt eine Reihe von bedeutsamen Vorteilen mit sich. Wie spannungsoptische Untersuchungen
gezeigt haben, wird die vom Stempelschloß ausgeübte Spannkraft annähernd gleichmäßig
über die gesamte Länge der beiden Flanken des Profils auf das Schloßgehäuse übertragen.
Dies ist die wichtigste Voraussetzung für die Erzielung einer hohen Keilnutenwirkung.
Weiterhin wird der Flankendruck gleichmäßig auf den kurzen und langen Steg des Trapezes
übertragen, ohne daß auch bei starker Anpressung unzulässig hohe Beanspruchungen,
insbesondere an den Übergangsstellungen zwischen den winklig zueinander stehenden
und den beiden im wesentlichen parallel verlaufenden Trapezwandungen, auftreten.
Es hat sich bei den spannungsoptischen Untersuchungen ferner gezeigt, daß bei starken
Anpreßkräften an keiner Stelle des Hohlprofils Belastungen auftreten, die zu einer
bleibenden Verformung führen.
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Die besonders günstige Druckverteilung an den Flanken des Trapezprofils
wird im wesentlichen durch die zurückspringende Anordnung des kürzeren Trapezsteges
erreicht, wodurch eine erhöhte Steifigkeit des Profils eintritt. Die gewölbte Ausbildung
des langen Trapezsteges unterstützt dabei in wirksamer Weise die angestrebte gleichmäßige
Flankenbelastung.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines zeichnerisch dargestelltenAusführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines zweiteiligen Grubenstempels,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Schloßgehäuse entlang der Linie I-I der Fig.
1 und Fig. 3 denselben Querschnitt wie in Fig. 2, jedoch bei gespanntem Schloß.
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Der in Fig. 1 dargestellte Grubenstempel besteht aus dem Unterteil
1, dessen Querschnittsform für die Verwirklichung der Erfindung nicht von Bedeutung
ist, dem Oberteil 2 und dem Schloßgehäuse 3. Am unteren Ende des Unterteils 1 ist
eine Fußplatte 4 vorgesehen, während als Abschluß am oberen Ende des Oberteils 2
eine Kopfplatte 5 dient.
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Der Oberteil 2 hat den aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen trapezähnlichen
Wandungsgrundriß. Die beiden Wandungen 6 und 7 sind außen mit geradlinigen Begrenzungsflächen
versehen, die als Anlage-und Reibflächen für das im Querschnitt keilnutenartig geformte
Schloßgehäuse 3 dienen. Mit geringem Abstand von den Enden der beiden winklig zueinander
stehenden Wandungen 6 und 7 liegt zwischen diesen nach Art eines Steges die Wandung
8, die die kürzere der beiden etwa parallel zueinander verlaufenden Trapezwandungen
darstellt. Die dieser Wandung 8 gegenüberliegende Wandung 9 hat einen nach
außen gewölbten Verlauf.
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Das Schloßgehäuse 3 zeigt im Querschnitt etwa die Form von zwei mit
den Schenkelenden aneinanderliegenden, verschieden großen Keilnutenprofilen. Innerhalb
des größeren Keilnutenprofils ist das Hohlprofil des Oberstempels 2 ausziehbar
geführt. Das kleinere Keilnuten,profil umschließt das Druckstück 10, das
innerhalb des Schloßgehäuses 3 quer zur Stempelachse begrenzt verschiebbar lagert.
Das Druckstück 10 hat im Querschnitt etwa die Form eines !-Profils. Zur Anlage an
der Wandung 9 des Hohlprofils dienen die beiden Ansätze 11 und
12.
An der entgegengesetzten Seite des Steges 13 verlaufen die beiden
weiteren Ansätze 14, 15 entsprechend der Form des Schloßgehäuses außen keilförmig.
In
jedem der beiden Ansätze 14 und 15 ist eine Aussparung
vorgesehen, in denen der quer zur Stempelachse liegende Spannkeil 16 geführt
ist. Da der Spannkeil 16 außerdem in Öffnungen 17 und 18 innerhalb der Wandung des
Schloßgehäuses 3 lagert, ist das Druckstück bei eingelegtem Spannkeil 16 gegen Verschiebungen
in Richtung der Stempelachse gesichert. An der Schmalseite des Spannkeils 16 befindet
sich eine Nase 19, die beim Losschlagen des Spannkeils das Herausfallen desselben
aus dem Schloßgehäuse verhindert.
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Um eine gleichmäßige Anlage des Spannkeils 16 an den beiden Ansätzen
des Druckstückes 13 sicherzustellen, ist die Innenfläche 20 des Scbloßgehäuses
3,
an der sich der Spannkeil 16 abstützt, leicht ballig ausgebildet.