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Spannkopf fjir Mat erialrüfmaschinen Die Erfindung betrifft einen
Spannkopf für Materialprüfmaschinen, insbesondere für Wechsellast, welcher mittels
einer verspannten Schraubverbindung mit einem Belastungsglied verbunden ist, mit
einem Spannkopfgehäuse, einer Spannyorrichtung zum Einspannen der Probe und Mitteln
zum Festziehen der Spannvorrichtung durch zwischen Spannvorrichtung und Spannkopfgehäuse
wirkende Axialkräfte.
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Bei einem bekannten Spannkopf dieser Art ist die Kolbenstange des
Belastungskolbens mit dem Hubkolben durch eine Gewindemutter verbunden. Die Gewindemutter
ist durch einen Kranz von Schrauben gegen den Hubkolben verspannt und gekontert.
Damit wird eine sichere Verbindung auch bei hoher Wechsellast gewährleistet. Der
Hubkolben ist in einem Zylinder im Spannkopfgehäuse geführt. Die keilförmigen Spannbacken
stützen sich in axialer Richtung auf diesen Hubkolben ab. Wird auf die eine Seite
des Hubkolbens Drucköl in den Zylinder gefördert, so wird das Spannkopfgehäuse relativ
zu dem an der Kolbenstange festsitzenden Hubkolben bewegt. Dadurch werden die Spannbacken
über die Schrägflächen des Spannkopfgebäuses zusammengedrückt und klemmen die Probe
fest.
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Bei dieser bekannten Anordnung ergeben sich durch die gekonterte -Befestigung
des Hubkolbens an der Kolbenstange des Belastungskolbens relativ große radiale Abmessungen,
da um die Kolbenstange herum eine Mutter mit dem Kranz der relativ stark ausgeführten
Konterschrauben vorgesehen werden muß.
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Das Lösen und Befestigen des Spannkopfes erfordert einen nicht unerheblichen
Arbeitsaufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannkopf der eingangs
erwäluiten Art so auszubilden, daß seine radialen Abmessungen geringer gehalten
werden können.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, die Befestigung
des Spannkopfes an der Kolbenstange des Beiastungszylinders oder dergleichEn zu
vereinfachen und den Arbeitsaufwand für das Ansetzen und Abnehmen des Spannkopfes
zu verringern.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Axialkräfte, gegebenenfalls
über Zwischenglieder, über das Bela-stungsglied geleitet sind, derart daß sie zugleich
die Verspannung der Schraubverbindung zwischen Spannkopf und Belastungsglied bewirken.
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Die Erfindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden.
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Bei einem Spannkopf für hydraulische Materialprüfmaschinen mit zwei
durch Keilwirkung mittels eines doppelt wirkenden Hubkolbens festziehbaren Spannbacken,
bei welchem der Hubkolben mittels einer verspannten Schraubverbindung mit einem
Belastungskolben verbunden ist, können die Spannbacken sich, gegebenenfalls über
ein Zwischenstück, auf einer mit dem Belastungskolben starr verbundenen Fläche abstützen.
Bei einer solchen Ausbildung des Spannkopfes wird die Schraubverbindung zwischen
dem Hubkolben und dem Belastungskolben über die Spannbacken durch die auf den Hubkolben
wirkenden hydraulischen Kräfte vorgespannt
Es ist dann kein Kontern
durch zusätzliche Schraubverbindungei erforderlich. Trotzdem ist auch bei hoher
Wechselbelastung eine sichere Gewindeverbindung gewährleistet.
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Der Spannkopf nach der Erfindung ist vorzugsweise gekennzeichnet durch
ein Spaimkopfgehäuse mit einem Paar Schrägflächen, ein Paar keilförmiger Spannbacken
in Anlage an den Schrägflächen, einen doppelt wirkenden Hubkolben, der in einem
Zylinder in dem Spannkopfgehäuse geführt ist und eine axiale, teilweise mit Gewinde
versehene Bohrung aufweist, und eine mit dem Belastungskolben verbundene Kolbenstange,
welche mit einem Gewinde in das Gewinde der Hubkolbenbohrung eingeschraubt ist und
sich durch die Bohrung des Hubkolbens hindurch erstreckt, so daß die Spannbacken
sich, gegebenenfalls über ein Zwischenstück, in axialer Richtung an der Stirnfläche
der Kolbenstange abstützen.
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Die Erfindung kann aber auch in der Weise verwirklicht werden, daß
die Spannvorrichtung ein Innengewinde zum Einschrauben der mit einem entsprechenden
Gewinde versehenen Probe aufweist und daß durch die Festziehmittel eine axiale Verspannung
der so zwischen Probe und Spannvorrichtung gebildeten Verschraubung erfolgt.
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Beine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannkopfes ist
gekennzeichnet durch ein SpanEnopfgehäuse mit einem Paar Schrägflächen, ein Paar
keilförmiger Spannbacken in Anlage an den Schrägflächen, eine Gewindebohrung in
dem Spannkopfgehäuse zum Verschrauben desselben mit einem Belastungsglied, z.B.
der Kolbenstange eines hydraulischen Belastungsgliedes, Festziehmittel in dem Spannkopfgehäuse,
die sich an dem Belastungsglied abstützen zur Erzeugung einer Axialkraft auf die
keilförmigen Spannbacken.
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Die Pestziehmittel können von einem Doppelkeil gebildet werden, dessen
einer Keilkörper mittels einer quer durch das Spannkopfgehäuse geführten Stellspindel
verstellbar ist.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Figur 1 zeigt einen nach der Erfindung
aufgebauten hydraulisch betätigbaren Spannkopf.
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Figur 2 zeigt einen Spannkopf, bei welchem die Probe durch eine Schraubverbindung
eingespannt ist und das Festziehen durch Verspannen dieser Schraubverbindung mittels
eines Doppelkeils erfolgt.
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Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Spannkopfes mit Probeneinspannung über keilförmige Spannbacken und Festziehen derselben
mittels eines Doppelkeils.
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Ein Hubkolben 1 (Figur 1), der auf den Flächen 2 und 3 gegensinnig
durch Öldruck belastbar ist, und in einem Zylinder 4 eines Spannbackengehäuses 5
geführt ist, weist eine zentrale Bohrung 6 auf. Die Bohrung 6 ist in ihrem in der
Zeichnung unteren Teil mit einem Gewinde 7 versehen. Die Kolbenstange 8 eines (nicht
dargestellten) Belastungszylinders weist einen Ansatz 9 auf, der sich durch die
Bohrung 6 hindurch erstreckt, und mit einem Gewinde in das Innengewinde 7 der Bohrung
eingeschraubt ist.
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Das Spannkopfgehäuse weist zwei einander zugeneigte Schrägflächen
10, 11 auf, an welchen sich zwei keilförmige Spannbacken 12 bzw. 13 anlegen. Die
Spannbacken 12, 13 stützen sich über ein Zwischenstück 9'- in axialer Richtung an
der Stirnfläche der Kolbenstange 8 bzw. des Ansatzes 9 ab. Das Zwischenstück 9'
vermeidet das Problem, daß der Ansatz 9 an der Kolbenstange 8 unerwünscht lang ausgebildet
werden müßte. Außerdem gewährleistet es einen Abschluß des Innenraumes des Spannkopf
gehäuses 5, wenn der Spannkopf von der Kolbenstange abgeschraubt ist, und verhindert
das Eindringen von Schmutz in diesen. Das Zwischenstück 9' ist durch eine T-Nut
9" und entsprechend T-förmige Führungsansätze 12 und 13' mit den Spannbacken 12
bzw. 19 verbunden, wobei die Spannbacken mit den Bührungsansätzen in der T-Nut 9"
verschiebbar geführt sind.
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Wenn in die untere Kammer des Zylinders 4, d.h. unter die Fläche 9
des Hubkolbens 1 Drucköl gegeben wird, so wirkt hierdurch eine Kraft in Richtung
des Pfeils nach unten in der Zeichnung. Über die Schgflächen 10,11 werden die Spannbacken
12,13 einwärts gedrückt, während sie sich in axialer Richtung an den Ansatz 9 der
Kolbenstange 8 abstützen. Durch das Drucköl wirkt auf die Fläche 5 eine nach oben
gerichtete Kraft auf die Fläche 3 und den Hubkolben 1 und damit auf das Innengewinde
7 in der Bohrung 6. Über die Spannbacken 12, 13 wird dagegen auf den Ansatz 9 und
dessen Gewinde eine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt, so daß die Schraubverbindung
bei 7 durch die hydraulischen Kräfte verspannt ist und besondere Konterschrauben
entbehrlich werden. Im Vergleich zu vorbekannten Konstruktionen werden die radialen
Abmessungen des Spannkopfes bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wesentlich vermindert.
Außerdem ist die Befestigung des Spannkopfes an der Kolbenstange sehr vereinfacht.
Sobald dier Öldruck in dem unteren Raum des Zylinders wegfällt, wird die Verspannung
gelost, und der Spannkopf kann in einfacher Weise abgeschraubt werden.
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Während des Betriebes ist dagegen durch die hydraulische Verspannung
der Schraubverbindung eine starre Verbindung auch bei hoher Wechsellast gewährleistet.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist ein topfförmiges Spannkopfgehäuse
14 an seinem "Boden" mit einer Gewindebohrung 15 versehen, in welche die Kolbenstange
16 eines Belastungszylinders mit einem Gewindeansatz 17 eingeschraubt ist. Der Gewindeansatz
17 ragt dabei mit einem Ansatz 18 in das Gehäuseinnere hinein.
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Das Spannkopfgehäuse 14 ist durch eine Platte 19 abgeschlossen, die
eine Gewindebohrung 20 aufweist. In die Gewindebohrung ist das eine Ende einer Probe
21 eingeschraubt, das mit einem entsprechenden Gewinde versehen ist. Die Platte
19 ist mittels Stiften 22, die in der Stirnfläche des Gehäuses 14 sitzen und indie
Bohrungen der Platte 19 eingreifen, gegen Verdrehung gesichert. Außerdem wird die
Platte 19 durch eine Überwurfmutter 23 gehalten, die auf das Spannkopfgehäuse 14
aufgeschraubt ist, und mit einem Flansch über die Platte 19 greift.
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In dem Gehäuse 14 sitzt ein Doppelkeil mit einem ersten Keilkörper
24 und einem dagegen verschiebbaren zweiten Keilkörper 25 Der zweite Keilkörper
25 sitzt auf einer Gewindespindel 26, die quer durch das Spannkopfgehäuse 14 hindurchgeführt
ist. Der mit seiner Schrägfläche auf der Schrägfläche des zweiten KeilkörperC 25
aufliegende erste Keilkörper 24 weist einen zentralen zapfenartigen Ansatz 27 mit
einer gewölbten Stirnfläche 28 auf.
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Der Ansatz 27 liegt mit seiner Stirnfläche 28 an der Stirnfläche der
in die Platte 19 eingeschraubten Probe 21 an. Der Keilkörper 25 stützt sich auf
dem Ansatz 18 an der Belastungskolbenstange 16 ab. Wenn der Teilkörper 25 mittels
der Gewindeispinde
nach links bewegt wird, erfolgt ein Festziehen
der Doppel keilanordnung 24, 25, wodurch gleichzeitig die Schraubverbindung zwischen
Probe 21 und Platte 19 und die Schraubverbindung zwischen Spannkopfgehäuse und Kolbenstange
16 durch Axialkräfte verspannt wird.
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Bei der Ausfülirungsform nach Figur 3 erfolgt das Einspannen der Probe
mittels keilförmiger Klemmbacken 30, 31, die an Schrägflächen eines Spannkopfgehäuses
32 anliegen, ähnlich wie bei der Anordnung nach Figur 3. Die Schrägflächen sind
hier an einem gesonderten einsatz 33 vorgesehen, der durch Stifte 34 gegen Verdrehung
gesichert ist, und von einer Überwurfmutter 35 gehalten wird. Das Spannkopfgehäuse
32 ist, ähnlich wie bei der Ausführung nach Figur 2 mit einer Gewindebohrung naelr
zum Verschrauben mit einer tolbenstange eines Belastungskolbens versehen. auch die
Festziehmittel sind dort ähnlich wie in Figur 2 zwei Leitkörper 37, 38, von denen
der eine mit einem Ansatz 39 an den keilförmigen Spaymbacken 30, 31 anliegt, und
der andere sich an der Stirnfläche der Kolbenstange abstützt. Der Keilkörper 38
ist mittels einer sich quer durch das Spannkopf gehause erstrecenden Gewindespindel
40 verstellbar. Beim Festziehen der Keilkörper 37, 38 wird einerseits die Probe
zwischen den Klemmbacken 30, 31 fest eingespannt und andererseits erfolgt auch eine
Verspannung der Schraubverbindung zwischen Spannkopfi,ehäuse und Kolbenstange des
Belastungskolbens.