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Einspannvorrichtung, insbesondere für plattenförmige Werkstücke"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspannvorrichtung zur sicheren Befestigung
von Platten oder anderen flächenhaft begrenzten Teilen oder Werkstücken, die miteinander
verbunden werden sollen, und zwar insbesondere auf eine Einspannvorrichtung der
bezeichneten Art, durch die eine starke vertikale Spannkraft oder Reaktion in der
Platte oder dem sonstigen Werkstück durch eine selbstspannende Wirkung eines selbstklemmenden
halbkugelförmigen Spannstücks erzeugt wird, das im einen Schenkel eines Joches gelagert
ist, um auf diese Weise das Werkstück gegen Gleiten oder Rutschen relativ zum selbstklemmenden
halbkugelförmigen Spannstück zu sichern.
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Im allgemeinen müssen beim Zusammenbau von Blöcken oder anderen Teilen
in der Konstruktion von Gebäuden, Brücken, Schiffsrümpfen uedgl die Teile des Stahlgerüsts
oder der Stahlplattenkonstruktion in ihrer relativen Lage justiert werden, bevor
eine feste Verbindung zwischen-ihnen hergestellt wird. Beispielsweise werden beim
Zusammenbau von Schiffsrümpfen die relativen Lagen der drei wesentlichen Teile,
also der flachen Platte, der Stringer (d.h. der kleinen Strebglieder) und der großen
Querstreben dadurch justiert, daß man sie entweder gegeneinander zieht oder voneinander
fort drückt. Spannköpfe und ähnliche Mittel
wurden bisher für diese
Arbeit verwendet. Solche Spannköpfe schließen jedoch eine relative Verlagerung durch
Gleiten oder Rutschen nicht aus. Deshalb ist man kürzlich dazu übergegangen, mit
Zungen versehene Befestigungsglieder zu verwenden, Ein Beispiel eines derartigen
Gliedes ist in Fig. 1 gezeigt. Solche mit Zungen versehene Befestigungsglieder haben
jedoch eine Reihe von Nachteilen. Zunächst erfordern sie zusätzliches Material und
zusätzliche Arbeitszeit für ihre Herstellung0 Notwendig ist ferner weitere Arbeit,
um diese Befestigungsglieder durch Heftschweißen an den zu montierenden Teilen anzubringen
und sie nach dem Justieren der zu montierenden Teile durch autogenes Schneiden wieder
zu entfernen, nachdem die nötigen Verbindungen richtig justiert hergestellt sind0
Alle diese Arbeitsschritte sind, wenn man nur eine Montagestelle ins Auge fast,
zwar nicht besonders schwierig und zeitraubend.
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Zu bedenken ist jedoch, daß in der Regel eine große Anzahl von Justierungen
notwendig sind. Damit erlangen die Zeit und NLihe, beispielsweise dann, wenn es
sich um den Rumpf eines Schiffes handelt, im ganzen genommen ein sehr beträchtliches
Maß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung
zu schaffen, welche es ermöglicht, ohne diese zeitraubenden Arbeiten auszukommen
und die zusammenzusetzenden und miteinander zu verbindenden Bauteile rutschfrei
und sicher zu halten Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Einspannvorrichtung
für Platten und ahnliche, mehr oder weniger flächenhaft begrenzte Teile, die miteinander
verbunden werden sollen, Zur Lösllng dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Joch
mit einander mit Abstand gegenüberstehenden Schenkeln, einem Auge zum Anschluß eines
Zuggliedes und einer Spannschraube in dem einen Schenkel sowie einer halbkugelförmigen
Ausnehmung in dem anderen Schenkel vor, die ein selbstspannendes halbkugelförmiges
Spannstück aufnimmt, dessen Außenfläche eine Krümmung hat, die größer
ist
als die Krümmung der Ausnehmung, wobei das Spannstück im übrigen Bereich seiner
Außenfläche dort, wo es über den es aufnehmenden Schenkel des Joches vorragt, konvex
gestaltet ist0 Mittels einer in dieser Weise gestalteten Einspannvorrichtung können
das einzuspannende Werkstück und die Einspannvorrichtung durch die selbstklemmende
Wirkung des halbkugeligen Klemmstücks fest miteinander verbunden werden.
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Die Erfindung sei nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fi. 1 eine perspektivische
Darstellung eines zungenartigen Befestigungsgliedes bekannter Gestaltung, wie es
jedoch bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung nicht mehr verwendet
werden muß, Figo 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß gestalteten
Einspannvorrichtung zum Einspannen einer Platte od.dgl., Figo 3 einen Schnitt durch
das erwähnte selbstklemmende halbkugelförmige Spannstück in der Stellung, in der
es im Joch der Einspannvorrichtung durch eine Feder gehalten wird, Fiz. 4 einen
der Fig. 3 entsprechenden Schnitt, jedoch mit dem Spannstück in aus seiner Grundstellung
herausgerollter Lage, Fize 5 einen Gesamtlängsschnitt durch die Einspannvorrichtung
und Fig. 6 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Anwendungsfalles
der Erfindung e
Die Einspannvorrichtung nach der Erfindung wird
nachstehend für den Fall erläutert, daß sie beim Zusammenbau der Teile eines Schiffsrumpfs
verwendet wird. Die Vorrichtung besteht aus einem Joch 1 mit zwei Jochschenkeln
2a, 2b, die einander gegenüberstehen und einen Zwischenraum 4 zwischen sich bilden,
der zur Aufnahme einer Platte 3 dient0 Diese Platte ist das Werkstück im eingangs
angegebenen Sinne.
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Der Körper des Joches 1 hat Seitenflächen und nötigenfalls Flansche
großer Breite, um in der Lage zu sein, beträchtliche, auf ihn einwirkende äußere
Kräfte aufzunehmen und auszuhalten, Der obere Schenkel 2a des Joches ist mit einem
Auge 5 versehen, das zum Anschluß eines Drahtes oder Hakens oder anderen Mittels
dient, das auf das Joch eine Zugkraft ausübt. Das Auge 5 besteht im gezeichneten
Beispiel aus einem Stück mit dem Joch. Es kann jedoch auch gesondert hergestellt
und mit dem Jochkörper auf irgend geeignete Weise verbunden sein. Im oberen Jochschenkel
2a befindet sich eine halbkugelförmige Ausnehmung 6, deren konkave Fläche einen
Krümmungsradius r2 hat und zur Aufnahme eines selbstklemmenden, halbkugelförmigen
Spannstücks dient, dessen Krümmungsradius mit r1 bezeichnet ist0 Dabei ist r2 größer
als r1e Das Spannstück 7 ist mit dem Jochschenkel 2a locker durch einen Bolzen 10
verbunden, so daß es sich in Grenzen innerhalb der Ausnehmung 6 bewegen kann. Diese
Möglichkeit kann beispielsweise durch Verwendung einer Feder 10a geschaffen werden,
wie aus Figo 3 ersichtlich ist0 Die Außenfläche des halbkugelförmigen Spannstücks
7, das in der beschriebenen Weise in der Ausnehmung 6 Aufnahme findet, besteht aus
einem Bereich 8 von verhältnismäßig großer Krümmung entsprechend dem Radius r10
Es kann an der Innenfläche der halbkugelförmigen Ausnehmung 6 abrollen.
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Der übrige Bereich 9 der Außenfläche des Spannstücks 7 ist konvex
mit Krümmungsradius r3. Mit diesem schwach gekrümmten Bereich ragt das Spannstück
7 in den Zwischenraum 4 hinein und steht mit der Platte 3 in Berührung. Der Radius
r3 ist also größer als die Radien r1 und r20 In dem anderen
Jochschenkel
2b ist eine Spannschraube 11 mit knebelartigem Griff 12 gelagert. Diese Schraube
steht gegenüber dem selbstklemmenden halbkugelförmigen Klemmstück 7.
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Beim Gebrauch wird das Joch 20 auf die Platte 3 aufgesetzt, so daß
diese zwischen der Spannschraube 11 und dem konvexen Teil 9 des selbstklemmenden
halbkugeligen Klemmstücks 7 bei Betätigung des Handgriffs 12 gehalten wird; Wenn
unter dieser Bedingung eine äußere Kraft auf das Joch 20 in der Richtung des Pfeiles
L (also in Richtung der Längsausdehnung der Platte 3) ausgeübt wird, so wirkt auf
das selbstklemmende halbzylindrische Spannstück 7 eine Reibungskraft in Richtung
des Pfeiles L, wenn seine stärker gekrümmte Außenfläche mit der Innenfläche der
halbkugelförmigen Ausnehmung 6 in Berührung kommt Andererseits entwickelt der konvexe
Teil 9 gleichfalls Reibung, wenn er mit der Platte 3 in Berührung gelangt. Infolgedessen
führt das halbkugelförmige Klemmstück 7 mit seinem konvexen Teil 9 an der Platte
3 eine Wälzbewegung aus, ohne zu gleiten oder zu rutschen, während gleichzeitig
der stark gekrümmte Bereich 8 der Fläche des Spannstücks 7 an der Innenfläche der
halbkugelförmigen Ausnehmung 6 abrollt Die von der halbkugelförmigen Ausnehmung
6 auf den stark gekrümmten Teil 8 des Klemmstücks 7 ausgeübte Kraft wirkt nach innen
in normaler Richtung, weil sich die stark gekrümmte Fläche im Bereich 8 stets in
Punktberührung mit der Ausnehmung 6 befindet, so daß zwischen beiden Teilen kein
Gleiten oder Rutschen stattfinden kann0 Wenn sich der stark gekrümmte Flächenbereich
8 des halbkugelförmigen Klemmstücks 7 abrollt, wird der konvexe Flächenbereich 9
gegen die Platte 3 mit einer beträchtlichen, quer gerichteten Kraft gepreßt, um
die Platte 3 auf diese Weise in dem Joch festzuhalten0 Wenn die Außenfläche des
konvexen Bereiches 9 in Längsrichtung und kreuzweise geriffelt ist, so wird dadurch
das Rutschen oder Gleiten noch wirksamer verhindert
Fig. 6 zeigt
eine praktische Anwendung der Erfindung bei der Montage eines Schiffsrumpfes. Dabei
handelt es sich um die Montage einer Rumpfplatte 13, Stringer oder Stützbalken,
also kleiner Rahmenglieder 14 und einer Querstrebe, also eines großen Rahmengliedes
15. Diese drei Glieder, insbesondere die Stringer 14 und die Querstrebe 15, müssen
relativ zueinander lagenjustiert werden, und zwar entweder dadurch, daß sie gegeneinander
gezogen oder voneinander fortgeschoben werden. Handelt es sich darum, die Glieder
gegeneinanderzuziehen, so werden erfindungsgemäß gestaltete Joche 20 auf den betroffenen
Gliedern befestigt, beispielsweise den Stringern 14 und der Querstrebe 15, und die
verwendeten Joche 20 werden durch Spannschlösser 16 oder andere geeignete Zugmittel
gegeneinandergezogen0 Sollen die zu montierenden Glieder auseinandergeschoben werden,
so geschieht dies mittels eines nach Art eines Hebers gestalteten hydraulischen
Stempels 17 Die Joche werden dann auf der Reaktionsseite angebracht. -Mikrojustierung
ist außerdem dadurch möglich, daß ein Keil 18 zwischen das Joch 20 und eines der
zu montierenden Glieder, beispielsweise die Querstrebe 15 eingetrieben wird0 Das
Joch 20 kann leicht in der Weise wieder entfernt werden, daß man die im Spannschloß
16 und/oder dem hydraulischen Stempel 17 oder der sonst verwendeten Vorrichtung
auf das Joch 20 ausgeübte Kraft heruntersetzt und sodann die Spannschraube 11 löst.
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Die Erfindung erspart in der oben beschriebenen Weise das Material
für die bei Anwendung bekannter Verfahren in zahlreicher Menge nötigen zungenartigen
Befestigungsmittel (Fig. 1). Sie macht außerdem die mit dem Heftschweißen, autogenen
Schneiden und nachträglichen Ausrichten verbundenen Arbeiten überflüssig, vereinfacht
und erleichtert daher die Montage in beträchtlichem Maße. Herkömmliche Klemmvorrichtungen,
die auf der Ausnutzung von durch Klemmwirkung erzeugter Reibungskraft beruhen, sind
nicht in der
Lage, ein Gleiten oder Rutschen mit Sicherheit zu verhindeine
Bei Anwendung von Einspannvorrichtungen mit den Merkmalen der Erfindung werden derartige
unerwünschte Wirkungen mit Sicherheit vermieden0 Vielmehr werden die zusammenzufügenden
Bauteile durch die selbstklemmende Wirkung des halbkugelförmigen Klemmstücks in
der Weise zusammengedrückt, daß eine beträchtliche quergerichtete Klemmkraft erzeugt
wird, welche den Eintritt der erstrebten Wirkung sicherstellt.