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Maschinenelement, wie Verstellvorrichtung für Flächen und Räume, Spannvorrichtung
oder dergleichen Den bekannten zahlreichen Einrichtungen zum Verstellen und Spannen
von Maschinen und Arbeitsgegenständen wird in dem nachfolgend beschriebenen, dargestellten
und fur die Patentierung beanspruchten Gegenstand ein Maschinenelemnt an die Seite
gestellt, das wegen seiner wesentlich dreidimensionalen Gestaltung und Wirkung geeignet
ist, t beherrschbare und bemessbare LösungStechnischer Aufgaben in einfacher Weise
zu erschließen.
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3ei den meisten bekannten Vorrichtungen zum Verstellen, Spannen und
für ähnliche Zwecke erfolgt die Kraftübertragung durch Schrauben, Hebel mit festem
Drehpunkt, Keile, Spannexzenter oder dergleichen. Damit ist die aus'!bbare Kraftwirkung
und damit auch die Bewegungsgeschwindigkeit im allgemeinen als nur in engen Grenzen
variabel festgelegt, falls nicht besondere Übersentzungen eingeschaltet oder zwischengeschaltet
werden.
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Der im folgenden beschriebene Gegenstan-l ermöglicht in der Anwendung
eines weiteren einfachen Erfindungsmerkmals die Einstellung auf die verschiedensten
Kraft-Weg-ßereiche. Schrauben und Keile oder dergleichen uebernehmen allenfalls
die Funktion von Hilfmechanismen ,zum Feststellen usw., wenn erforderlich.
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Der Erfindungsgegenstand unterscheidet sich von dem bekannten Verstell-
und Spannvorrichtune; die im wesentlichen nur in einer bestimmten Richtung wirken,
weiterhin dadurch, daß er durch Anbau weiterer einfachster Konstruktionsteile für
Vorrichtungen verwendet wird, mit denen in rationeller Weise auch Flächen und Räume
für technisch wesentliche Zwecke verstellt bzw. gespannt werden.
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Er ist gekennzeichnet durch paarweise einander zugeordnete Speichen
zweier um ihre weitgehend bzw. vorzugsweise koaxale Achsen gegeneinander verdrehbarer
und gegeneinander axial verschiebbarerFelgen, Räder, Scheiben oder Sterne, wobei
die einander zugeordneten Speichen durch Stab, Bänder oder dergleichen gelenkig
miteinander verbunden sind.
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Verschiedene Ausführungsformen sind auf den Blättern 2 bis 5 beschrieben,
in den Abbildungen 1 bis 9 schematisch dargestellt und in den Patentansprüchen 1
bis 9 hinsichtlich der kennzeichnenden Merkmale erfaßt.
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Abb. 1 zeigt eine sehr allgemeine Anwendungsform des Erfindungsgegenstandes.
Wenn beispielweise der Stern -15 mit seinen Speichen 1; 2; 7 und 4 um seine Achse
5, die kugelig und in ihrer Längsrichtung verschiebbar gelagert sein soll, gegenüber
dem Stern 6 mit seinen Speichen 7; 8; 9 und lo in Pfeilrichtung verdreht wird, so
tritt nicht nur die genannte axiale Verschiebung ein,sondern die mit allem Speichen
kugelelenkig verbundenen Stäbe 11; 12; 13 und 14 nähern sich im Bereich zwischen
den Sternen einander, und zwar umso mehr, äe naher dieser Bereich sich der mittleren
Fläche zwischen den Sternen befindet.
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Damit ist - abgesehen von im Einzelfall angestrebten besonderen kinematischen
Wirkungen - eine Raumverengung zwischen den Sternen wie auch zwischen den Stäben
verbunden, die len Gegenstand für die verschiedenartigsten Zwecke anpassungsfähig
gemacht hat.
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Eine Ausführung nach Abb. 1 dient der Erzeugung von Taumelbewegungen,
wie sie etwa für bestimmte Ruhrvorgånge erforderlich sind. In der dargestellten
Art mit
langen Speichen und Stäben können nur höchstens drei Stäbe bestimmte - dh. feste
-Langen haben, sofern nicht einzelne Speichen gelenkig am Stern angebracht sind.
Es lassen sich aber weitere Sterne und Stäbe anbringen, wenn die Stäbe längsveränderlich
gestaltet sind, wie mit dem Schiebelager 16 bei Stab 14 angedeutet ist.
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Speichenlängen, Stab - bzw. Bandlängen und Verteilung aus den Umfang
werden für die meisten Verwendungszwecke möglichst einheitlich gewählt. Fur die
Speichenlänge gilt das zumindest für jeden der beiden Sterne einzeln. Die Zentrierung
der beiden Sterne bei Drehung gegeneinander ist damit kinematisch gegeben, wenn
sie auch vielfach zweckma9igerweise noch besonders durch konzentrische Achslagerung
oder dergleichen gesichert wird, weil im Grundzustand, wie er in Abb. 2 dargestellt
ist, ein seitliches Ausweichen eines Sternes oder Rades gegenüber dem anderen möglich
ist. Speichen und Sterne sind in diesem Fällen im übrigen meist nur virtuell vorhanden
ind in Scheiben, Rädern oder auch nur Ringen, Polygonen oder dergleichen verwirklicht.
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Die Abbildungen 2 bis 4 geben eine schematische Darstellung fur eine
vielfach verwendbare Ausführungsform, und zwar Abb. 2: die Vorrichtung im Grundzustand
mit dem Scheiben oder Ringen 17 und 18, den Stäben 19; 20 und 21 und den Kugelgelenken
22; 23 und 24 bzw. 25; 26 und 27.
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Abb. 3 den gleichen Gegenstand im verstellten Zustand, Abb. 4 len
GrundriC von Abb. 3.
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Die Funktion ergibt sich ohne weiteres aus der Darstellung.
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selen sich die Scheiben 17 und 18, durch die Drehung gegeneinander
bedingt, auf einander zu bewegen, ergibt sich die Wirkung einer Parallel-Zange oder
Zwinge oder allgemein SSaImvorrichtung, besonders wenn der Bereich in der Nähe des
Grundzustandes ausgenutzt wird, d.h. bei der Anwendung auf erkstucke , die annährend
das gleiche Ma im Spannbereich haben.
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Dabei ist eine gleichmäßige Verteilung der Stäbe auf den Umfang der
Scheiben nicht erforderlich, vielmehr darf ein Winkel von 1800 beispielsweise für
den Eintritt bzw. die Aufnahme des Werkstücks offen bleiben. Der Erfindungsgegenstand
eignet sich somit auch zum Pressen und Stanzen, in ähnlicher, aber einfacherer Weise
wie eine Spindelpresse. Wegen der großen Übersetzungsverhältnisse in der NEhe des
Grundzustandes bestehen bei geeigneter - jedem Fachmann gelaufiger - Bemessung der
Einzelteile besondere Vorteile auch fur eßzwecke.
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In welcher Weise sich die Stangen bzw. Stäbe 19; 20 und 21 bei einer
Drehung aus dem Grundzustand auf einander zu bewegen, geht aus Abb. 4 anschaulich
hervor. Sie deutet die vorteilhafte Anwendung des Gegenstandes für ZentriervorriChtungen
an, läßt aber auch erkennen, daß es damit möglich ist, Werkstucke zu spannen - wie
etwa Rundmaterial, Rohre usw, deren Durchmesser zu prüfen, andererseits aber auch
teigartige Stoffe zu kneten oder Steine zu brechen. Für viele derartige Zwecke wird
eine Scheibe oder werden beide Scheiben durch einen Ring bzw. durch Ringe ersetzt.
Es lassen sich auch zwei gleiche Vorrichtungen Konzentrisch hintereinander - fur
besondere Zwecke auch ineinander - anordnen. Die Anordnung in gleicher Achse hintereinander
ergibt eine sichere Zentrierung. Die einander zugewandten Ringe können in einen
vereinigt werden. Die Stäbe der einen Uorrichtung werden gegebenenfalls langsverånderlich
gestaltet, wie daß in Abb. 1 mit Schiebelager 16 gezeigt ist.
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Eine Vielzahl von - auf den Umfang der Ringe 17 und 18 nach Ahb. 2
bis 4 verteilten - Stäben ergibt als freien Querschnitt nach Abb. 4 in Annäherung
einen Kreis, der ähnlich wie bei einer Kreisblende, durch Verdrehen$ der Ringe gegeneinander
in seinem Durchmesser verstellbar ist. Das führt zu Anwendungsmöglichkeiten, wie
sie für die Kreisblende vorliegen, als Lichtblende, Stausflansch oder Düse. Da bei
der Vielzahl Ion Stäben, die auch als starre Bander gestaltet sein können, der anteil
des angenäherten Rotationskörpers ein Hyperboloid dargestellt, bietet es sich an,
den Erfindungsgegenstand fur die Entwicklung einer verstellbaren Düse, wie Venturiohr
zu
verwerten. Die Tatsache, daß die PlKssigkeit 53ngs der Stäbe
geführt wird, sollte für eine gute laminare Ströur.g ganstig sein.
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Anstelle von Zugkraften, die bei den aufgeführten Anwendungsbeispielen
ausgeubt werden, läßt sich der Erfindungsgegenstand auch in der Weise gestalten
und einsetzen, daß er aus dem verstellten Zustand nach Abb. 3 in den Grundzustand
oder in die Nähe desselben gebracht wird, d.h. Druckkräfte erzeugt. Das wurde beispielsweise
fur einen Wagenheber Vorteile bringen, weil die starksten Kräfte erst am Ende des
Hubes erforderlich sind und im Gegensatz zu den bekannten Wagenhebern durch den
Erfindungs gegenstand tatsächlich erst dann auftreten, wohingegen vorher mit kleinen
Drehwinkeln großer Hub gegeben ist.
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Fúr bestimmte Zwecke - sei es ein Hilfsmittel zur Befestigung von
Maschinenteilen, ähnlich den Schraub- oder Nietverbindungen, werden die Stäbe 19;
20 und 21 über eine der Scheiben 17 oder 18 hinaus verlängert, um im Grundzustand
in Befestigungslöcher eingeführt und durch Drehung gespreizt zu werden. Damit wird
es ermöglicht, Konstruktionsteile auch dann miteinander zuverlässig zu verbinden,
wenn sie nur von einer Seite aus zugänglich sind und Gewinde nicht vorgesehen ist.
Eine entsprechende Lösung bietet sich für Zeltpflöcke (Heringe) an, die in üblichen
Ausführung in Sandböden wenig Halt finden. Für Innenmessungen von Bohrungen werden
solche Verlängerungen mit kugeligen Meßflächen versehen.
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Ganz gleicht ob es sich um Zug- oder Druckbewegungen und- kräfte handelt,
die Feinabstimmung, die mit der Vorrichtung auch bei großen Kräften möglich ist,
laßt sich dazu ausnutzen, daß sich eine größere Anzahl bei gleichem Drehwinkel gleichzeitig
auf die gleiche Kraft oder verschiedene Höhen einstellen laßt. Das Eine ermöglicht
beispielsweise die Verwendung für einen Schnellverschluß von Flanschverbindungen,
wobei die nach dem Erfindungsgegenstand ausgeftihrten Zwingen an die Stelle von
Flanschschrauben treten. Das Andere ermöglicht - ggf. rhythmische - Verstellungen
von beliebig gestalteten bzw. geformten Linien, Flächen und Profilen. Für Aufgaben,
bei denen Zugkräfte ausgeübt werden, verwendet man oft vorteilhaft anstelle von
Stäben oder starren Bändern elastische Bänder aus Federstahl oder dergleichen, wie
in den Abbildungen 5 bis 8 dargestellt.
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Auf diese Weise lassen sich Kugelgelenke - mögen sie auch sehr einfach
gestaltet sein - durch noch einfachere Drehgelenke ersetzen. Die Scheiben können
dann durch Anbringen von Ösen, Lappen 28 bis 33 oder auch Rändern oder Zargen so
gestaltet sein, daß die Bänder sich um sie herumlegen, wie Abb. 6 und 8 zeigen.
In Abb. 7 und 8 sind die Scheiben 1? und 18 praktisch nur als argen ausgeführt In
Abb.
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8 ist von den 3 in AbD. 7 gezeigten Bondern der Übersicht halber nur
eines eingezeichnet
Die Möglichkeit, durch geeignete Bemessung ler
Einzelteile die verschiedenartigsten Kraft-Weg-Charakteristiken auszuwählen, macht
den Erfindungsgegenstand besonders für Handwerkzeuge geeignet. Die durch Abb. 5
und 6 dargestellte Ausführung hat sich versuchsweise als Nußknacker sehr gut bewährt,
weil sie gestattetXden Arbeitsvorgang zügig und beherschb durchzuführen, d.h. ohne
ruckartige Bewegung und ohne Klemmgefahr für die Finger und ohne daß die Schalen
unkontrolliert fortfliegen. Sie gestattet zatem eine sehr einfache, kostenmäßig
gunstige und äuBerlich ansprechende KonsSuttion.
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Die Ausführung nach den Abb. 7 und 8 ist vorgesehen fur Schläuche
größeren Durchmessers, wie sie etwa bei der Brandbekämfung für die Absaugung und
Wiederzufünrung von Hauchgasen,5.h. Verdrängung des Luftsauerstoffs, benötigt werden.
Mit Durchmessern bis etwa 2 Metern ist sie auch für Zelte, Gewächshäuser oder dergleichen
verwertbar. Die Vorteile gegenuber den bekannten Ausführungen bestehen darin, daß
durch die Ringe oder Zargen 34; 35; 36, die auch als mehr oder weniger regelmäßige
Polygon+ie virtuell vorhandenen Speichen und Sterne darstellen, die auerschnitte
er an ihnen befestigten Schläuche stabilisiert sind und daß mit den Baniern 37;
38 und 39 auch eine gewisse Längssteifigkeit gegeben ist. Die Bänder werden zweckmäßig
z.B.
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in Federbandstahl mit einem größer dimensionierten Profil, wie et
etwa bei den allgemein bekannten 2-Meter-Bandmaßen verwendet wird, ausgeführt. Für
den Transport und die Lagerung werden solche Schläuche in der mit Abb. 8 gegebenen
Weise zusammengerollt.
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Wenn die Stäbe 19; 20 und 21 nach Abb. 2 etwa in ihrn mittleren dereichen
mit Bremsbacken versehen werden, läßt sich mit dem Erfindungsgegenstand eine sowohl
feinfühlige als auch sehr wirksame Bremse entwickeln. Das gleiche gilt flr die Anwendung
als Gesperre oder Kupplung. Auch eine Kombination von Bremse und Kupplung ist möglich,
beispielsweise, indem bei gestreckter Vorricetung, d.h. im Bereich des Grundzustandes,
die Scheiben 17 und 18 beim Strecken KupSlungsscheiben betätigen, während beim Verstellen,
d.h. beim Verdrehen aus dem Grundzustand die Bremsung erfolgt.
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In Abb. 9 ist noch gezeigt, wie die Stabe durch eine radiale Führung
fr die Bestückung mit besonderen Werkzeugen, etwa - mit kleinem Anstellwinkel -
tangential und in Stabrichtung angeordneten Messern, genen Eigendrehung gesichert
werden. Sie sind beispielsweise auf Zapfen 40, die suf einem Ring 41 eingesetzt
sind, schwankbar gelagert.
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Es ist an die Benutzung als Schälvorrichtung - etwa fur Spargel -
genach. Die Drehung des Ringes 6 soll durch Abtasten eingeleitet werden.