DE2404804B2 - Einspannvorrichtung für zu verschweißende Platten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf sine Einspannvorrichtung für zu verschweißende Platten zur Ausführung vorbereitender Arbeiten bis zum Mikrojustieren vor dem Schweißen mit einem mit einer Spannschraube versehenen Teil und einem diesem gegenüberliegenden Teil, zwischen denen die Platte unter Zwischenschaltung eines im Querschnitt halbkreisförmigen Spannstückes eingespannt werden.

Eine derartige Einspannvorrichtung ist aus der US-PS 18 94 454 bekannt Die im Querschnitt halbkreisförmigen Spannstücke sind allerdings nicht in der Lage, selbstklemmend zu wirken, da ihre die Platten einspannende Seite völlig eben ist, so daß keine klemmende Keilwirkung eintreten kann. Die Spannstükke besitzen nur deshalb einen halbkreisförmigen Querschnitt, weil sie die einzuspannenden und zu verschweißenden Platten in beliebigem Winkel zueinander festhalten sollen. Das Verspannen der Platten mit Hilfe der Spannstücke erfolgt entweder mittels eines Keils oder mittels einer Spannschraube. Das Einspannen mittels einer solchen Spannschraube oder eines Keils ist jedoch viel zu schwach, um beim Zusammenbau von Blöcken oder anderen Teilen von Gebäuden, Brücken und Schiffsrümpfen die Teile eines Stahlgerüsts oder einer Stahlplattenkonstruktion in ihrer relativen Lage zu justieren, bevor eine feste Verbindung zwischen ω ihnen hergestellt wird.

Beim Zusammenbau von Schiffsrümpfen werden zum Beispiel die drei wesentlichen Teile, also die flache Platte, der Stringer, d. h. die kleinen Strebglieder und die großen Querstreben, dadurch justiert, daß sie entweder b5 gegeneinander gezogen oder voneinander fortgedrückt werden. Bei der Verwendung der bekannten Einspannvorrichtungen ist jedoch eine relative Verlagerung der einzelnen Elemente zueinander durch Gleiten oder Rutschen nicht auszuschließen. Aus diesem Grunde werden auf diesem Anwendungsgebiet im allgemeinen mit Zungen versehene Befestigungen verwendet, wie sie beispielsweise in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt sind. Solche mit Zungen versehene Befestigungsglieder besitzen jedoch ebenfalls eine Reihe von Nachteilen. Zunächst erfordern sie zusätzliches Material und zusätzliche Arbeitszeit für ihre Herstellung. Notwendig sind ferner weitere Arbeiten, um diese Befestigungen durch Heftschweißen an den zu montierenden Teilen anzubringen und sie nach dem Justieren durch autogenes Schneiden wieder zu entfernen, nachdem die nötigen Verbindungen hergestellt worden sind. AU diese Arbeiten sind zwar bei nur einer Montagestelle nicht besonders schwierig und zeitraubend; in der Regel ist jedoch eine große Anzahl von Justierungen notwendig. Damit erreicht der zusätzliche Aufwand beispielsweise dann, wenn es sich um den Rumpf eines Schiffes handelt im ganzen genommen ein sehr beträchtliches Maß.

Zwar ist aus der US-PS 36 53 708 eine für sehr hohe Kräfte geeignete Einspannvorrichtung bekannt, bei der das Einspannen einer Platte durch Rollen bewirkt wird, die auf Keilflächen rollen und dadurch die Platte einspannen. Es handelt sich hierbei um den allgemein bekannten Klemmrolleneffekt bei dem es darauf ankommt, daß der Winkel der Keilflächen gegenüber der aus der Platte bestehenden Gegenfläche kleiner ist als der Reibungswinkel zwischen den Rollen und den damit zusammenwirkenden Flächen. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung die sehr hohe Flächenpressung zwischen den Rollen, den Flächen und der Platte, da die Rollen einen verhältnismäßig kleinen Radius besitzen, während die Keilflächen und die Platten eben sind. Bekanntermaßen ist die Flächenpressung von aufeinander abrollenden Flächen umso geringer, je größer die Radien sind bzw. je geringer der Unterschied der Radien ist

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß sich die Klemmwirkung nur in einer Richtung erreichen läßt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung zu schaffen, die ohne zeitraubende Vorbereitungsarbeiten auskommt und die zusammenzusetzenden und miteinander zu verbindenden Bauteile rutschfrei und sicher hält. Dabei soll eine kräftige Selbstklemmung in allen Richtungen gewährleistet und die Flächenpressung möglichst gering sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die einander gegenüberliegenden Teile aus mit Abstand einander gegenüberstehenden Schenkeln eines Jochs bestehen und einer dieser Sichenkel ein Auge für ein Zugglied aufweist und daß das Spannstück als selbstklemmendes halbkugelförmiges Spannstück ausgebildet ist, das in einer halbkugelförmigen Ausnehmung in der Spannschraube gegenüberliegenden Schenkel gelagert ist und dessen Außenfläche einen Krümmungsradius besitzt, der kleiner ist als der Krümmungsradius der Ausnehmung und daß das Spannstück im übrigen Bereich seiner Außenfläche, dort wo es über den es aufnehmenden Schenkel des Jochs hervorragt, konvex ist.

Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung läßt sich an jeder Stelle der zu verschweißenden Platte einfach und schnell durch Anziehen einer Spannschraube befestigen, wobei die eigentliche Klemmwirkung erst dann eintritt, wenn eine Zugkraft auf die Einspannvor-

richtung wirkt

Die Richtung der Zugkraft ist völlig unerheblich. Durch den geringen Radienunterschied zwischen dem Spannstück und der halbkugelförmigen Ausnehmung sowie den großen Radius der Außenfläche sind die jeweiligen Flächenpressungen gering, se daß die Gefahr von Beschädigungen oder Abnutzung entsprechend gering ist

Besonders günstig sind diese Verhältnisse, wenn der Krümmungsradius des konvexen Bereiches der Außenfläche des .Spannstückes größer ist als der Krümmungsradius der halbkugelförmigen Ausnehmung.

Die Erfindung sei nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines zungenartigen Befestigungsgliedes bekannter Gestaltung, wie es jedoch bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung nicht mehr verwendet werden muß,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß gestalteten Einspannvorrichtung zum Einspannen einer Platte od. dgl,

F i g. 3 einen Schnitt durch das erwähnte selbstklemmende halbkugelförmige Spannstück in der Stellung, in der es im Joch der Einspannvorrichtung durch eine Feder gehalten wird,

F i g. 4 einen der F i g. 3 entsprechenden Schnitt, jedoch mit dem Spannstück in aus seiner Grundstellung herausgerollter Lage,

F i g. 5 einen Gesamtlängsschnitt durch die Einspannvorrichtung und

F i g. 6 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Anwendungsfalles der Erfindung.

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 dient. Diese Platte ist das Werkstück im eingangs angegebenen Sinne. 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 od^r 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 rz hat und zur Aufnahme eines selbstklemmenden, halbkugelförmigen Spannstücks dient, dessen Krümmungsradius mit r\ bezeichnet ist. Dabei ist Γ2 größer als n. 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 Fig.3 ersichtlich ist. 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 n. Es kann an der Innenfläche der halbkugelförmigen Ausnehmung 6 abrollen. Der übrige Bereich 9 der Außenfläche des Spannstücks 7 ist konvex mit Krümmungsradius /3. Mit diesem schwach gekrümmten Bereich ragt das Spannstück 7 in den Zwischenraum 4 hinein und steht mit der Platte 3 in Berührung. Der Radius λ ist also größer als die Radien /Ί und Γι. In dem anderen Jochschenkel 2b ist eine Spannschraube 11 mit knebelartigem Griff 12 gelagert Diese Schraube steht gegenüber dem aelbstklemmen-

lu den halbkugelförmigen Klemmstück 7.

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 halbkugelförmige Spännstück 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 halbkugeiförmige 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

3ü 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 kann. 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 festzuhalten. 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 Stützbaiken, 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. Handell: es sich darum, die Glieder gegeneinanderzuziehen, s:o werden erfindungsgemäß gestaltete Joche 20 auf den betroffenen Gliedern befestigt, beispielsweise den Stringern 14 und der Querstrebe 15, und die verwendeten Joche 20 werden

bo durch Spannschlösser 16 oder andere geeignete Zugmittel gegeneinandergezogen. Sollen die zu montierenden Glieder auseinandergeschoben werden, so geschieht dies mittels eines nach Art eines Hebers gestalteten hydraulischen Stempels 17. Die Joche

fe5 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 Ouerstrebe 15

eingetrieben wird. 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.

Die Erfindung erspart in der oben beschriebenen Weise das Material für die bei Anwendung bekannter Verfahren in zahlreicher Menge nötigen zungenartigen Befestigungsmittel (F i g. 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 verhindern. Bei Anwendung von Einspannvorrichtungen mit den Merkmalen der Erfindung werden derartige unerwünschte Wirkungen mit Sicherheit vermieden. 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einspannvorrichtung für zu verschweißende Platten zur Ausführung vorbereitender Arbeiten bis zum Mikrojustieren vor dem Schweißen, mit einem mit einer Spannschraube versehenen Teil und einem diesem gegenüberliegenden Teil, zwischen denen die Platten unter Zwischenschaltung eines im Querschnitt halbkreisförmigen Spannstückes eingespannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Teile aus mit Abstand einander gegenüberstehenden Schenkeln (2a, 2b) eines Jochs (20) bestehen und einer dieser Schenkel (2a, 2b) ein Auge (5) für ein Zugglied aufweist, und daß das Spannstück (7) als selbstklemmendes, halbkugelförmiges Spannstück (8) ausgebildet ist, das in einer halbkugelförmigen Ausnehmung (6) im der Spannschraube (11) gegenüberliegenden Schenkel (2a,¹ gelagert ist und dessen Außenfläche einen Krümmungsradius (n) besitzt, der kleiner ist als der Krümmungsradius (r₂) der Ausnehmung (6X und daß das Spannstück (7) im übrigen Bereich (9) seiner Außenfläche dort, wo es über den es aufnehmenden Schenkel (2b) des Jochs (20) vorragt, konvex gestaltet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (r₃) des konvexen Bereiches (9) seiner Außenfläche größer ist als der Krümmungsradius fa) der halbkugelförmigen Ausnehmung (6).