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Die Erfindung betrifft eine Klemmhülse für eine Klemmvorrichtung
zur klemmenden Befestigung eines von der Klemmhülse umgriffenen Objektes.
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Eine derartige Klemmhülse umfasst
eine an der Außenwand
der Klemmhülse
vorgesehene Angriffsstelle für
ein Klemmelement, z.B. in Form einer Klemmschraube, das auf die
Klemmhülse
einwirkt, sowie eine an der Innenwand der Klemmhülse vorgesehene Klemmfläche, die
bei Einwirkung des Klemmelementes auf die Angriffsstelle der Klemmhülse nach
Innen gegen das zu klemmende Objekt gedrückt wird.
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Eine derartige Klemmhülse ermöglicht eine gleichmäßige Einleitung
von Klemmkräften
in das zu klemmende Objekt. Hierdurch wird die Gefahr einer Beschädigung des
zu klemmenden Objektes verglichen mit solchen Anordnungen, bei denen
eine Klemmschraube unmittelbar auf das zu klemmende Objekt einwirkt,
erheblich vermindert. So ist es bekannt, zur Befestigung von Messtastern
mittels einer radial verschiebbaren Klemmschraube eine Klemmhülse zu verwenden,
die einen Einspannschaft des Messtasters umgibt und über die
die Klemmschraube auf den Einspannschaft zur Erzeugung einer der
Befestigung dienenden Klemmkraft einwirkt. Hierdurch soll verhindert
werden, dass durch ein punktförmiges Einwirken
der Klemmschraube auf den Einspannschaft eine in dem Einspannschaft
vorgesehene Führung
für das
Tastelement des Messtasters beschädigt oder sogar das Tastelement
innerhalb der Führung
festgeklemmt wird. Dieses Problem kann jedoch bei hohen Anzugsmomenten
der Klemmschraube selbst bei Verwendung einer Klemmhülse noch
auftreten, wenn die Klemmhülse
mit einer solchen Kraft gegen das zu klemmende Objekt, d.h. den
Einspannschaft des Messtasters, gedrückt wird, dass selbst bei einer
flächigen
Verteilung dieser Kraft eine Beschädigung der innerhalb des Klemmschaftes
verlaufenden Führung
des Tastelementes auftritt. Dieses Problem besteht vor allem deswegen,
weil die zur Befestigung dienende Klemmschraube häufig manuell
betätigt
wird, so dass die zu wählende
Klemmkraft dem Gefühl
des jeweiligen Monteurs überlassen
ist. Zudem kann eine zu geringe Klemmkraft dazu führen, dass
der Messtaster unter Vibrationsbelastung nicht hinreichend sicher
in seiner Position gehalten wird. Daher wird in der Regel zur Sicherheit
eine eher größere Klemmkraft
eingestellt, mit dem Risiko einer Beschädigung des Einspannschaftes.
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Aus der
EP 1 193 402 A1 ist eine
Klemmeinrichtung bekannt, bei der eine Klemmschrauben auf Klemmbacken
einwirkt, die wiederum mit drei Anlageflächen an drei von einander beabstandeten, durch
Schlitze voneinander getrennten Stellen der Außenwand einer Klemmhülse angreifen,
welche das zu klemmende Objekt umschließt und durch Einwirkung der
Klemmbacken bei Betätigung
der Klemmschraube mit seiner Innenfläche klemmend gegen dieses gedrückt wird.
Diese Anordnung zeichnet sich verglichen mit einer Klemmeinrichtung,
bei der ein Klemmelement, z.B. in Form einer Klemmschraube, direkt
an eine Angriffstelle auf die Klemmhülse einwirkt, durch einen komplizierteren
und damit teureren Aufbau aus.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine
Klemmhülse
der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich bei einfachem Aufbau
durch eine zuverlässige
Klemmwirkung auszeichnet und zugleich eine Beschädigung des zu klemmenden Objektes
vermeidet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch
die Schaffung einer Klemmhülse
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach steht der mit der Angriffsstelle
für das
Klemmelement versehene Abschnitt der Klemmhülse derart über einen Schwächungsbereich
mit dem mit der Klemmfläche
versehenen Bereich der Klemmhülse
in Verbindung, dass mittels der Klemmhülse an der Angriffsstelle eingeleitete
Kräfte
beim Überschreiten
einer bestimmten Maximalkraft nicht mehr in den mit der Klemmfläche versehenen
Bereich der Klemmhülse
weitergeleitet werden sondern vielmehr zu einer Deformation des
die Angriffsstelle umgebenden Abschnittes der Klemmhülse führen. Die
Maximalkraft ist dabei so gewählt,
dass unter Wirkung der Maximalkraft eine hinreichende Klemmung eines
zu befestigenden Objektes erreicht wird, ohne dass die Gefahr einer
Beschädigung
des Objektes besteht.
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Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Klemmhülse zum
Klemmen eines Objektes kann mittels des Klemmelementes eine so hohe
Kraft auf die Klemmhülse
aufgebracht werden, dass eine sichere Befestigung des zu klemmenden
Objektes in jedem Fall gewährleistet
ist. Gleichzeitig wird ausgeschlossen, dass durch die aufgebrachte
Klemmkraft eine Beschädigung
des zu klemmenden Objektes auftreten könnte. Denn die über eine
Maximalkraft hinausgehenden Kräfte
führen
lediglich zu einer Verformung des die Angriffsstelle umgebenden
Abschnittes der Klemmhülse,
nicht aber zu einem zusätzlichen Druck
auf die Klemmfläche,
die auf das zu klemmende Objekt einwirkt.
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Der Schwächungsbereich ist über einen
Teil seines Randes von dem mit dem mit der Klemmfläche versehenen
Bereich der Klemmhülse
entkoppelt, z.B. mittels einer Ausnehmung oder eines Scharniers,
das eine Relativbewegung des Randes des Schwächungsbereiches bezüglich der
daran angrenzenden Bereiche der Klemmhülse zulässt. Die Entkopplung hat zur
Folge, dass über
jene Teile des Randes des Schwächungsbereiches
keine Kräfte
in die weiteren Bereiche des Klemmhülse eingeleitet werden können.
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Zur Bildung eines solchen Schwächungsbereiches
kann der mit der Angriffsstelle versehene Abschnitt der Klemmhülse durch
mindestens eine Ausnehmung, insbesondere durch Schlitze, teilweise
von den die Klemmfläche
aufweisenden weiteren Bereichen der Klemmhülse getrennt sein. Gemäß einer Ausführungsform
ist die Angriffsstelle hierbei über mindestens
einen, vorzugsweise in Umfangsrichtung der Klemmhülse verlaufenden, Schwächungsbereich in
Form eines Steges mit den weiteren Bereichen der Klemmhülse verbunden.
Gemäß einer
weiteren Variante, bei der es sich auf um eine Weiterbildung der vorerwähnten Ausführungsform
handeln kann, ist die Angriffsstelle über mindestens einen federelastisch ausgebildeten
Abschnitt mit den weiteren Bereichen der Klemmhülse verbunden.
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Um eine hinreichende Deformierbarkeit
des mit der Angriffsstelle versehenen Abschnittes der Klemmhülse sicherzustellen,
kann die Wand der Klemmhülse
in diesem Abschnitt eine geringere Dicke aufweisen als in den übrigen Bereichen
der Klemmhülse,
insbesondere dem mit der Klemmfläche
versehenen Bereich. Gegebenenfalls kann jener Abschnitt auch aus
einem anderen Material bestehen als die übrigen Bereiche der Klemmhülse.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die
Innenwand des mit der Angriffsstelle versehenen Abschnittes der
Klemmhülse
weiter von der zentralen Längsachse
der Klemmhülse
entfernt ist als die Klemmfläche.
Hierdurch soll erreicht werden, dass auch bei einer Deformation
jenes Abschnittes aufgrund einer Überschreitung der Maximalkraft
keine zusätzliche Einwirkung
auf das zu klemmende Objekt erfolgt. D.h., der mit der Angriffsstelle
versehene Abschnitt soll auch nach einer Deformation möglichst
noch von dem zu klemmenden Objekt beabstandet sein oder sich allenfalls
leicht an dieses anlegen. Es soll jedoch verhindert werden, dass
beim Wirken sehr großer Kräfte an der
Angriffsstelle der Klemmhülse
diese Kräfte über den
die Angriffsstelle umgebenden Abschnitt der Klemmhülse in das
zu klemmende Objekt eingeleitet werden.
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Die Klemmhülse ist vorzugsweise hohlzylindrisch
ausgebildet, so dass die zentrale Längsachse der Klemmhülse durch
deren Mittelachse gebildet wird.
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Um eine hinreichende Elastizität der Klemmhülse sicherzustellen,
so dass sie sich unter der Wirkung mittels des Klemmelementes aufgebrachter Kräfte mit
ihrer Klemmfläche
an das zu klemmende Objekt anlegen kann, weist die Klemmhülse einen
in Längsrichtung
durchgehenden Schlitz auf. Die Klemmwirkung wird dann dadurch erzielt,
dass sich unter Einwirkung des Klemmelementes die Ränder der
Klemmhülse
beidseits des Schlitzes aufeinander zu bewegen.
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Die Angriffsstelle der Klemmhülse ist
vorzugsweise eingerichtet für
ein radial wirkendes, längserstrecktes
Klemmelement, insbesondere in Form einer Klemmschraube. Hierzu kann
die Klemmhülse
beispielsweise eine Vertiefung, auch in Form eines Durchgangsloches,
aufweisen, an der das Klemmelement radial angreifen kann.
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Die erfindungsgemäße Klemmhülse kann insbesondere in Klemmeinrichtungen
verwendet werden, die zur klemmenden Befestigung eines mit einem
Einspannschaft versehenen Messtasters dienen, wobei die Klemmhülse eingerichtet
ist, diesen Einspannschaft zu umfassen und sich zur Erzielung der
Klemmwirkung mit ihrer Klemmfläche
an den Einspannschaft anzulegen und gegen diesen zu drücken. Die
erfindungsgemäße Ausbildung
der Klemmhülse
gewährleistet
dabei, dass eine innerhalb des Einspannschaftes verlaufende Führung für ein Tastelement
des Messtasters beim Aufbringen der Klemmkräfte nicht beschädigt werden
kann.
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Eine Klemmeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Klemmhülse ist
durch die Merkmale des Anspruchs 17 charakterisiert. Eine solche
Einrichtung weist eine Aufnahme für die Klemmhülse auf und
außerdem
eine Führung
für das
auf die Klemmhülse
einwirkende Klemmelement. Sie ist insbesondere vorgesehen zur klemmenden
Befestigung eines mit einem Einspannschaft versehenen Messtasters.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren deutlich werden.
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Es zeigen:
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1 – eine schematische
Darstellung eines Messtasters mit einem Einspannschaft und einer Klemmeinrichtung
zur klemmenden Befestigung des Messtasters mittels einer den Einspannschaft
umgreifenden Klemmeinrichtung;
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2a – eine Seitenansicht
einer Klemmhülse,
die bei der Anordnung gemäß 1 zwischen dem Grundkörper der
Klemmeinrichtung und dem Einspannschaft angeordnet ist;
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2b – einen
Längsschnitt
durch die Klemmhülse
aus 2a;
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2c – eine Draufsicht
auf die Klemmhülse aus 2a;
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3 – eine schematische
Darstellung einer zweiten Ausführungsform
einer Klemmhülse
zur Verwendung bei einer Klemmeinrichtung gemäß 1.
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In 1 ist
schematisch ein Messtaster M mit einem Einspannschaft E und
mit einem den Einspannschaft E in einer Längsführung durchgreifenden,
einen Tastkopf K aufweisenden, längserstreckten Tastelement T in
Form eines Taststiftes dargestellt. Das Tastelement T ist
in der in dem Einspannschaft E verlaufenden Längsführung längsverschieblich
gelagert.
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Zur Befestigung des Messtasters M
dient eine Klemmeinrichtung 1, die den eine zylindrische Außenkontur
aufweisenden Einspannschaft E des Messtasters M mit ihrem
Grundkörper 10 umgreift und
in deren Grundkörper 10 sich
radial (bezüglich der
Längsachse
L des Tastelementes T und des Einspannschaftes E)
eine Führung 11 für eine Klemmschraube 3 erstreckt.
Die Querführung 11 ist
mit einem Innengewinde (Gewindebohrung) versehen, das mit einem
Außengewinde
des Schaftes 31 der Klemmschraube 3 zusammenwirkt,
so dass die Schraube 3 durch Betätigung ihres Kopfes 30 mit dem
freien Ende 32 ihres Schaftes 31 zu dem Einspannschaft E hin
oder von diesem weg bewegt werden kann. Durch eine Bewegung des
freien Endes 32 des Schaftes 31 hin zu dem Einspannschaft E wird dabei
die Klemmkraft aufgebracht, die zur klemmenden Befestigung des Einspannschaftes E an
der Klemmvorrichtung 1 dient. Hierzu wirkt jedoch die Klemmschraube 3 mit
ihrem dem Einspannschaft E zugewandten Ende 32 nicht
unmittelbar auf den Einspannschaft E selbst ein, sondern
vielmehr auf eine zwischen dem Einspann schalt E und dem
Grundkörper 10 der
Klemmvorrichtung 1 angeordnete, hohlzylindrische Klemmhülse 2.
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Gemäß 1 sowie den Darstellungen in den 2a bis 2c weist die Klemmhülse 2 als Angriffsstelle 26 für das freie
Ende 32 der Klemmschraube 3 eine Bohrung auf.
Der Durchmesser der als Angriffsstelle 26 dienenden Bohrung
ist dabei so gewählt,
dass der Schaft 31 der Klemmschraube 3 die Bohrung
nicht durchdringen kann. Die Bohrung definiert daher lediglich die
Stelle an der Wand der Klemmhülse 2,
an der die Klemmschraube 3 mit ihrem freien Ende 32 angreift,
um Kraft in die Klemmhülse 2 einzuleiten.
Die Bohrung fluchtet hierzu mit der Querführung 11 für den Schaft 31 der
Klemmschraube 3.
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Der die Angriffsstelle 26 (Bohrung)
umgebende Abschnitt 25 der Klemmhülse 2 ist Teil eines Steges 27,
der sich in Umfangsrichtung der Klemmhülse 2 erstreckt und
der durch zwei entlang der Längsachse
L (Mittelachse) der Klemmhülse 2 voneinander
beabstandete, ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze 29 begrenzt
ist. Die beiden Stirnseiten des Steges 27 gehen jeweils über in weitere
Bereichen der Wand der Klemmhülse 2.
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Beidseits der Schlitze 29 sind
zwei auf ihrer Innenwand als Klemmfläche 21 ausgebildete
Bereiche 20 der Klemmhülse 2 vorgesehen.
Diese Klemmflächen 21 drücken klemmend
gegen den Einspannschaft E, wenn mittels der Klemmschraube 3 eine hinreichend
große
Kraft in die Klemmhülse 2 eingeleitet
wird. Die Einleitung der Klemmkräfte
in jene Bereiche 20 der Klemmhülse 2 erfolgt über die
Angriffsstelle 26 und den Steg 27, der mit seinen
beiden Stirnseiten in die weiteren Bereiche der Wand der Klemmhülse 3 übergeht.
Die Größe der Kraft,
die durch die Klemmschraube 3 zur klemmenden Befestigung
des Einspannschaftes E auf die Angriffsstelle 26 ausgeübt wird,
ist dadurch bestimmt, wie weit die Klemmschraube 3 mit
ihrem Schaft 31 in die mit einem Innengewinde versehene
Querführung 11 hineingeschraubt
wird. Vorliegend ist zur Schaffung definierter Bedingungen beim
Einwirken der Klemmschraube 3 auf die Klemmhülse 2 an
dem Grundkörper 10 der
Klemmeinrichtung 1 ein Anschlag 12 vorgesehen,
der mit dem Kopf 30 der Schraube 3 zusammenwirkt
und die Einschraubtiefe des Schaftes 31 in die Querführung 11 begrenzt.
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Die Länge des Schaftes 31 der
Schraube 3 und die Länge
der Querführung 11 der
Klemmeinrichtung 1 sind vorliegend derart aufeinander abgestimmt,
dass beim Einschrauben der Klemmschraube 3 in die Querführung 11 bis
zum Auftreffen des Kopfes 30 auf den Anschlag 12 so
große
Klemmkräfte
in die Klemmhülse 2 eingeleitet
werden, dass der Einspannschaft E sicher in der Klemmeinrichtung 1 gehalten
wird, sich also auch nicht beim Auftreten der bei Anwendung des
Messtasters M noch zulässigen Vibrationsschwingungen
löst. Die
Klemmwirkung wird dabei dadurch erzielt, dass sich die beidseits
eines in der Wand der Klemmhülse 2 vorgesehenen, entlang
der Längsachse
L durchgehenden Schlitzes 24 befindenden Enden der Klemmhülse 2 unter
der Wirkung der mittels der Klemmschraube 3 aufgebrachten
Kräfte
aufeinander zu bewegen. Hierdurch wird der Innenradius r der Klemmhülse 2 reduziert und
diese legt sich mit ihren Klemmflächen 21 klemmend an
den Einspannschaft E an.
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Die maximal auf den Einspannschaft E wirkende
Kraft wird nicht nur durch den Anschlag 12 der Klemmeinrichtung 1 bestimmt,
der die Eindringtiefe der Klemmschraube 3 in die Querführung 11 begrenzt,
sondern auch dadurch, dass die Angriffsstelle 26 für die Klemmschraube 3 über einen
Schwächungsbereich
in Form eines Steges 27 mit den weiteren Bereichen der
Klemmhülse 2 verbunden
ist. Denn die auf die Angriffsstelle 26 wirkenden Kräfte werden
nur bis zu einer durch die Ausbildung des Steges 27 definierten
bzw. vorgegebenen Maximalkraft in die mit den Klemmflächen 21 versehenen
Bereiche 20 der Klemmhülse 2 eingeleitet.
Bei Überschreiten
dieser Maximalkraft erfolgt nur noch eine Verformung des Steges 27.
D.h., eventuelle über
die Maximalkraft hinausgehende Kräfte, mit denen die Klemmschraube 3 auf
die Angriffsstelle 26 einwirkt, werden umgesetzt in Verformungsenergie,
entsprechend einer Verformung des Steges 27, nicht aber
in Druckkräfte,
mit denen die Klemmfläche 21 auf
den Einspannschaft E einwirkt. Hierdurch ist sichergestellt,
dass die über
die Klemmflächen 21 der
Klemmhülse 2 auf
den Einspannschaft E aufbringbaren Klemmkräfte auf
einen Wert begrenzt sind, der nicht zu einer Beschädigung des
Einspannschaftes E führt.
Eine Beschädigung
der durch den Einspannschaft verlaufenden Längsführung für das Tastelement T und
ein hiermit verbundenes eventuelles Verklemmen des Tastelementes T sind
somit ausgeschlossen.
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Die plastische Verformbarkeit des
die Angriffsstelle 26 für
die Klemmschraube 3 umgebenden Abschnittes 25, 27 wird
nicht nur durch dessen stegartige Ausbildung, sondern auch dadurch
erreicht, dass die Wand der Hülse 2 im
Bereich dieses Abschnittes 25 eine geringere Dicke aufweist
als in den beidseits des Steges 27 vorgesehenen Bereichen 21 der
Klemmhülse 2,
deren Innenwände
als Klemmflächen 21 dienen.
Ferner ist der Abstand a der Innenwand der Klemmhülse 2 von
deren Mittelachse L in dem axialen Abschnitt der Klemmhülse 2,
in dem sich der Steg 27 in Umfangsrichtung erstreckt, größer als der
Innenradius t im Bereich der Klemmflächen 21. Hierdurch
wird erreicht, dass selbst bei einer Verformung des Steges 27 (wenn
die auf die Angriffsstelle 26 mittels der Klemmschraube 3 ausgeübte Kraft
die vorgegebene Maximalkraft übersteigt)
der Steg 27 sich nicht oder zumindest jedenfalls nicht
mit einer die an den Klemmflächen
wirkenden Kräfte übersteigenden
Kraft an den Einspannschaft E anlegt.
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Demnach dient der Steg 27 ausschließlich zum
Weiterleiten in die Angriffsstelle 26 eingeleiteter Kräfte in die
weiteren Bereiche der Klemmhülse 2, und
zwar bis zu einer vorgegebenen Maximalkraft. Darüber hinaus gehende Kräfte führen im
wesentlichen nur noch zu einer Verformung des Steges 27, jedoch
nicht zu einer verstärkten
radialen Einwirkung der Klemmhülse 2 auf
den Einspannschaft E.
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Im Ergebnis wird also bei der in
den 1 und 2a bis 2c dargestellten Klemmeinrichtung die maximal
durch die Klemmhülse
auf den Einspannschaft E ausgeübte Klemmkraft einerseits durch
den Anschlag 12 begrenzt, der die maximale Eindringtiefe
der Klemmschraube 3 in die Querführung 11 festlegt.
Sollte aufgrund von Toleranzen die mittels der Klemmschraube 3 in
der Umgebung der Angriffsstelle 26 eingeleitete Kraft dennoch über der
vorgegebenen Maximalkraft liegen, die zur Vermeidung einer Beschädigung des
Einspannschaftes E noch zulässig ist, so kommt es zu einer
Verformung des Steges 27 aufgrund solcher Kräfte. Die
erfindungsgemäße Ausbildung
der Klemmhülse 2 bietet
somit eine zusätzliche
Sicherung gegen eine Einwirkung der Klemmhülse 2 auf den Einspannschaft E mit
so großen
Klemmkräften,
die zu einer Beschädigung
des Einspannschaftes E führen könnten.
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3 zeigt
eine Abwandlung der in den 2a bis 2c dargestellten Klemmhülse 2 hinsichtlich
der Ausbildung der Umgebung der Angriffsstelle für die Klemmschraube 3.
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Bei der in 3 dargestellten Klemmhülse 2' ist die durch
eine Bohrung gebildete Angriffsstelle 26' für das freie Ende der Klemmschraube 3 (vergl. 1) von einem Abschnitt 25' umgeben, der über zwei
abgewinkelte, seitlich durch Schlitze 29' begrenzte, federnd ausgebildete
Verbindungsabschnitte 27' mit
weiteren Bereichen der Klemmhülse 2' verbunden ist.
Auch durch diese Anbindung des mit der Angriffsstelle 26' versehenen
Abschnittes 25' der Klemmhülse 2' über federelastische
Verbindungsabschnitte 27' an
die weiteren Bereiche der Klemmhülse 2' wird erreicht,
dass die Einleitung auf die Angriffsstelle 26' aufgebrachter
Kräfte
in die weiteren Bereiche der Klemmhülse 2' begrenzt werden kann. Denn eine Überschreitung
eines vorgegebenen Maximalwertes der auf die Angriffsstelle 26' wirkenden Kraft
hat zur Folge, dass sich die federelastischen Verbindungsbereiche 27' elastisch verformen
und die entsprechenden Kräfte
nicht in die weiteren Bereiche der Klemmhülse 2' eingeleitet werden, die mit einer Klemmfläche zum
Einklemmen des Einspannschaftes E versehen sind.