DE2659080C3

DE2659080C3 - Klemmkörper

Info

Publication number: DE2659080C3
Application number: DE19762659080
Authority: DE
Inventors: Guenter 6101 Messel Zuber
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2659080B2; DE2659080A1; JPS5382956A; GB1584039A; JPS56644B2

Description

Die Erfindung geht aus von einem Klemmkörper zur Herstellung einer aus einem Außen- und einem Innenteil bestehenden Klemmverbindung, mit einer Aufnahmeöffnung für das Innenteil, wobei die Wandung des Klemmkörpers mindestens eine mit einem Druckmittel beaufschlagbare Druckmittelkammer aufweist.

Die Erfindung geht aus von einem Klemmkörper der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und beispielsweise durch die DE-PS 7 43 530 bekannt gewordenen Art.

In dieser Druckschrift ist eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden zweier Teile, insbesondere Spanndorn oder Spannfutter für Werkzeugmaschinen, beschrieben. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Spannhülse mit elastischen inneren und äußeren Mantelflächen und zwischen den Mantelflächen angeordneten Druckmittelkammern, wobei die Spannhülse einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Die Vorrichtung kann beispielsweise verwendet werden, um eine Welle und eine Nabe miteinander zu verbinden. Hierzu wird die Spannhülse mit geringem Spiel zwischen die zu verbindenden Teile gebracht und die Druckmittelkammern werden mit einem Druckmittel beaufschlagt. Dadurch dehnen sich die elastischen Mantelflächen der Spannhülse nach innen und außen

ίο aus und stellen eine kraftschlüssige Verbindung beispielsweise zwischen einer Welle und einer Nabe her. Die bekannte Vorrichtung benötigt für die Herstellung und Aufrechterhaltung der Klemmverbindung ein Druckmittel. Bei Druckausfall löst sich die Verbindung.

Die Vorrichtung ist nur für zylinderförmige Klemmflächen geeignet.

Weiterhin sind lösbare Schrumpfverbindungen bekannt, bei denen Abdichtungselemente zwischen Außen- und Innenteil angeordnet sind. Solche Verbindüngen werden dadurch gelöst, daß ein Druckmittel, z. B. Drucköl, zwischen Innen- und Außenteil gepreßt und damit eine elastische Aufweitung des Außenteils erzielt wird. Nach der Aufweitung können die beiden Teile der Verbindung montiert bzw. gegeneinander verschoben werden. Solche Verbindungen werden beispielsweise zur Befestigung der Quertraversen an den Säulen von Werkstoffprüfmaschinen verwendet. Bei diesen Verbindungen müssen die zu verbindenden Flächen eine hohe Oberflächengüte aufweisen. Bei einer Beschädigung beispielsweise der Säulenoberflächen ist eine Lösung der Klemmverbindung nicht mehr ohne weiteres möglich, da sich dann trotz der Abdichtung der zur Lösung der Klemmung erforderliche hohe Druck zwischen Innen- und Außenteil nicht mehr aufbauen kann. Weiterhin müssen zur Montage einer solchen Verbindung die Säulen besonders ausgebildete Endteile aufweisen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Klemmkörper der im Oberbegriff des An-Spruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß unter' Beibehaltung der beim Stand der Technik bereits erreichten Vorteile, die darin zu sehen sind, daß die Klemmverbindung leicht und schnell von dem geklemmten Bauteil lösbar ist, an die Oberfläche der zu verbindenden Teile keine besonderen Anforderungen gestellt werden müssen und der Klemmkörper ohne zusätzliche Maßnahmen mit dem Gegenstück (Innenteil) montiert werden kann, wobei eine sichere Verbindung erreicht werden soll, darüberhinaus noch ermöglicht wird, daß für die Aufrechterhaltung der Verbindung keine Energie benötigt wird, damit die Klemmung auch bei Druckausfall wirksam bleibt, wobei die Aufnahmeöffnung einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgesehen, wobei in den Unteransprüchen für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden, die teilweise

fco Überschneidungen mit dem Stand der Technik aufweisen.

Die Entwicklung der Erfindung ausgehend von dem zu verbessernden Stand der Technik z. B. gemäß der DE-PS 7 43 530 über die noch zu lösende, auf diesen

M Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Lösungsmittel war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil für die

Entwicklung des entsprechenden Gestaltungsprinzips beim Stand der Technik keine technischen Hinweise zu erkennen sind, die diese Entwicklung ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen ermöglicht hätten.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch die => Einleitung von Druckmittel in die Druckmittelkammern des Klemmkörpers eine Aufweitung tier Aufnahmeöffnung und damit die Lösung der Klemmverbindung bewirkt Das Druckmittel dehnt die Wandungen der Druckmittelkammern im Klemmkörper elastisch aus, wodurch sich bei zweckmäßiger Anordnung und Gestaltung der Kammern die Aufweitung der Aufnahmeöffnung ergibt.

Bei einem Klemmkörper nach der Erfindung wird Druckmittel bzw. Druckmittelenergie nur zur Lösung der Klemmverbindung benötigt. Die Klemmung wird im drucklosen Zustand bewirkt. Dadurch ergibt sich eine sichere Verbindung, für deren Aufrechterhaltung keine Energie benötigt wird und die auch bei Druckausfall wirksam bleibt. Mit dem Klemmkörper nach der Erfindung lassen sich jederzeit auf einfache Weise lösbare und leicht montierbare Klemmverbindungen herstellen.

Der erfindungsgemäße Klemmkörper ist auch deshalb besonders vorteilhaft, weil die Aufnahmeöffnung einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann, wobei die Anordnung der Druckmittelkammern der Form der Aufnahmeöffnung entsprechend gewählt werden kann. Dadurch ist es möglich, nicht nur runde Bauteile wie Wellen usw., sondern auch Bauteile mit beliebigem Querschnitt, beispielsweise mit quadratischem oder mit Doppel-T-förmigem Querschnitt, in einer Klemmverbindung aufzunehmen. Die Erfindung ermöglicht somit das leichte und sichere Verspannen und Lösen von Wellen, Säulen, Kolben und anderen Bauteilen beliebi- J5 ger Querschniltsform in ihren Aufnahmen (Naben, Traversen, Einspannkörper, Lager usw.).

Ein Klemmkörper nach der Erfindung kann zusammen mit einer geeigneten Betätigungseinrichtung auch als einzelnes Bauelement zur Herstellung beliebiger Klemmverbindungen ausgeführt werden. Für den Klemmkörper können dabei beliebige geeignete Materialien, z. B. Metalle oder Kunststoffe, verwendet werden.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

Die Figuren zeigen Schnitte von verschiedenen Klemmkörperausführungen:

Fig. 1 Zylinderförmiger Klemmkörper mit runder Aufnahmeöffnung und einer einzelnen Druckmittelkammer,

Fig. 2 Klemmkörper nach Fig. 1 mit mehreren Druckmittelkammern in verschiedenen Ausiührungsformen,

Fig. 2a Zylinderförmiger Klemmkörper mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Druckmittelkammern,

Fig. 3 Axialschnitt durch einen Klemmkörper nach F i g. 2a,

Fig.4 Eckiger Klemmkörper mit runder Aufnahmeöffnung und paarweise angeordneten Druckmittelkammern sowie einer am Klemmkörper angebauten Betätigungseinrichtung,

Fig. 5 Quadratischer Klemmkörper mit quadratischer Aufnahmeöffnung,

F i g. 6 Klemmkörper mit doppel-T-förmiger Aufnahmeöffnung.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht der Klemmkörper 1 aus einer zylinderförmigen Wandung Z die eine einzelne Druckmittelkammer 3 aufweist- Die Kammer wird über eine Zuführungsleitung 4 von einer nicht dargestellten Druckmittelquelle mit Druckmittel versorgt. In einer Aufnahmeöffnung 5 des Klemmkörpers kann beispielsweise eine Welle, eine Säule oder ein beliebiges anderes Bauteil mit rundem Querschnitt geklemmt werden. Es ist dabei gleich, ob das Bauteil mit dem Klemmkörper oder der Klemmkörper mit dem Bauteil verbunden werden solL

Die Druckmittelkammer 3 weist Kammerwände 6 (Innenwand) und 7 (Außenwand) sowie Stirnseiten 8 und 9 auf. Bei Beaufschlagung der Druckmittelkammer mit einem Druckmittel werden die Kammerwände 6 und 7 durch den an den Stirnseiten 8 und 9 herrschenden Druck in Umfangsrichtung gedehnt und der Klemmkörper 1 und damit die Aufnahmeöffnung 5 aufgeweitet. Die radiale Durchbiegung der Innenwand 6 zur Aufnahmeöffnung 2 kann durch geeignete Gestaltung der Druckmittelkammer, z. B. durch die Anordnung von Stegen zwischen Innen- und Außenwand wie in F i g. 2 dargestellt, klein gehalten werden. Weiterhin kann an der Innenwand 6 ein vergrößertes Spiel zur Aufnahmeöffnung vorgesehen werden. Auch durch eine solche Maßnahme läßt sich erreichen, daß die radiale Durchbiegung der Innenwand 6 die Aufnahmeöffnung 6 bei Druckbeaufschlagung nicht verkleinert

Die Wandstärke der Kammerwände 6 und 7 und ihre Länge in Umfangsrichtung werden so bemessen, daß eine genügende Aufweitung der Aufnahmeöffnung 5 bei maximalem Druck des Druckmittels in der Druckmittelkammer erzielt w ird. Die Klemmkraft des Klemmkörpers kann durch geeignete Wahl seiner Länge in axialer Richtung in weiten Grenzen verändert werden.

Die Wandung 2 des Klemmkörpers muß nicht, wie in F i g. 1 dargestellt, eine gleichmäßige Wandstärke über dem Umfang aufweisen. Es können auch andere zweckmäßige Wandformen, wie beispielsweise in F i g. 1 gestrichelt angedeutet gewählt werden. Im allgemeinen werden bei einem Klemmkörper mehrere Druckmittelkammern vorgesehen. Für die Anordnung und Gestaltung der Druckmittelkammern ergeben sich hierbei viele Möglichkeiten, von denen einige in den weiteren Ausführungsbeispielen dargestellt sind. Prinzipiell sind die Druckmittelkammern so auszubilden und anzuordnen, daß sich die gewünschte Wirkung, nämlich die Aufweitung der Aufnahmeöffnung bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel ergibt.

Zur Herstellung der Klemmverbindung zwischen dem Klemmkörper und einem Innenteil wird in den Druckmittelkammern der vorgesehene Druck erzeugt Dadurch weitet sich die Aufnahmeöffnung auf und Klemmkörper und Innenteil können nun zusammengefügt, zueinander verschoben oder voneinander gelöst werden. Nach dem Absenken des Kammerdrucks zieht sich der Klemmkörper wieder zusammen und es ergibt sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Klemmkörper und Innenteil.

In F i g. 2 sind Druckmittelkammern 10—13 über dem Umfang des Klemmkörpers 1 paarweise gegenüberliegend angeordnet. Im dargestellten Beispiel sind einige urusrschiedliche Ausführungsformen von Druckmittelkanimern angegeben. In der Praxis wird man bei dem gleichen Klemmkörper im allgemeinen die gleiche Ausführungsform für alle Kammern vorsehen.

Durch die Gestaltung der Druckmittelkammern soll

bei einem gegebenen Kammerdruck — unter Berücksichtigung der gewünschten Klemmkraft — eine möglichst große Dehnung des Klemmkörpers in Umfangsrichtung erreicht werden. Dabei soll die Dehnung der inneren Kammerwände in Richtung auf die Aufnahmen Hnung möglichst unterdrückt bzw. klein gehalten werden. Die Druckmittelkammem 10—13 weisen daher Stege 14—17 auf, die eine Verformung der zur Aufnahmeöffnung 5 hin gelegenen Kammerwände (Innenwände) nach innen und damit eine Verkleinerung der Aufnahmeöffnung weitgehend verhindern. Die radial von innen nach außen verlaufenden Stege können einen gleichmäßigen Querschnitt aufweisen (Stege 14, 16 und 17). Sie können jedoch auch beispielsweise in der Mitte verstärkt ausgeführt werden (Steg 15) oder eine andere, beispielsweise durch die Herstellung bedingte Form aufweisen. Durch die Verstärkung der Stege kann ihre Dehnung klein gehalten und damit ihre Funktion verbessert werden.

Die Stirnwände 18 und 19 der Druckmittelkammem können etwa radial von innen nach außen verlaufend, wie bei den Druckmittelkammem 10—12 dargestellt, oder parallel zueinander verlaufend, wie bei Kammer 13 dargestellt, ausgeführt werden. Sie können auch eine unregelmäßige, z. B. hcrstellungsbedingte Form annehmen.

Die Aufnahmeöffnung 5 kann zu den Kammerwänden der Druckmittelkammem hin mit vergrößertem Spiel 25 ausgeführt werden, wie dies bei der Druckmitlclkammer 10 angedeutet ist. Dadurch kann eine Durchbiegung der Kammerwände zur Aufnahmeöffnung 5 hin ausgeglichen und eine Verringerung der vorgegebenen Maße für die Aufnahmeöffnung vermieden werden.

In Fig.2a sind Druckmittelkammern 20 und 22 gleichmäßig verteilt über den Umfang des Klemmkörpers angeordnet. Die Druckmittelkammern können im Radialschnitt beispielsweise einen trapezförmigen (Druckmittelkammer 20) oder einen rechteckigen Querschnitt (Druckmittelkammer 22) aufweisen. Entsprechend ergeben sich für die Stege zwischen den Druckmittelkammem etwa rechteckige (Steg 21) oder trapezförmige Querschnitte (Steg 23). Die Druckmittelkammem bzw. die Stege können jedoch auch beliebige andere geeignete Querschnitte aufweisen.

Wenn in einem Klemmkörper mehrere Druckmittelkammem angeordnet sind, werden die einzelnen Kammern zweckmäßigerweise miteinander verbunden und an eine gemeinsame Druckmittelquelle angeschlossen, wie dies beispielsweise in F i g. 4 angedeutet ist.

Ein Axialschnitt nach F i g. 3 durch den zylinderförmigen Klemmkörper 1, der beispielsweise in der Schnittlinie A-A in Fig.2a liegt zeigt die Druckmittelkammern 20 und 22, innere und äußere Kammerwände 30 und 31 sowie Abschlußteile oder Deckel 32 und 33 des Klemmkörpers bzw. der Druckmittelkammem. Die Abschlußteile oder Deckel 32 und 33 können mit dem Grundkörper z. B. verschraubt oder verschweißt sein.

Da die Deckel 32 und 33 der Dehnung des Grundkörpers mit den Druckmittelkammem bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel nicht vollständig folgen, ist an den Deckeln und gegebenenfalls an den sich daran anschließenden Teilen des Grundkörpers ein vergrößertes Spiel 35 der Aufnahmeöffnung vorgesehen. Die Druckmittelkammem können über eine gemeinsame Leitung, wie bei 34 angedeutet, miteinander verbunden sein.

In der Aufnahmeöffnung des Klemmkörpers ist ein

rundes Bauteil 36 geklemmt. Der Klemmkörper kann, wie bei 37 gestrichelt angedeutet, auch einseitig geschlossen ausgeführt werden.

F i g. 4 zeigt einen Klemmkörper, wie er beispielsweise an der nur andeutungsweise dargestellten Quertraverse 40 einer Prüfmaschine verwendet werden kann. Die Druckmittelkammem 41 sind paarweise gegenüberliegend angeordnet und über eine gemeinsame Leitung 42 mit einer Druckmittelquelle verbunden. Der Klemmkörper umfaßt beispielsweise eine Säule 45 einer Prüfmaschine. Bezüglich der Anordnung und Gestaltung der Druckmittelkammern sowie der Wirkungsweise der Klemmvorrichtung gelten die bei den F i g. 1 —3 gemachten Ausführungen.

Die F i g. 5 und 6 zeigen, daß mit dem Klemmkörper nach der Erfindung nicht nur runde Bauteile, sondern auch Bauteile mit weitgehend beliebigem Querschnitt geklemmt werden können. Nach Fig. 5 sind bei einem Klemmkörper mit quadratischem Querschnitt und quadratischer Aufnahmeöffnung Druckmittelkammem 50—53 um die Aufnahmeöffnung 54 angeordnet. Ein quadratisches Bauteil in der Aufnahmeöffnung 54 kann dabei an allen vier Seiten geklemmt werden. Es ist auch möglich, beispielsweise nur auf zwei gegenüberliegenden Seiten der quadratischen Öffnung 54 Druckmittelkammem anzuordnen, z. B. nur die Druckmittelkammem 50 und 52. In diesem Fall wird das Bauteil in der Aufnahmeöffnung nur an den Seiten geklemmt, an denen keine Druckmittelkammem angeordnet sind.

Bei einem Klemmkörper nach Fig.6 mit einer Aufnahmeöffnung für ein doppel-T-förmiges Profil 60 werden bei der dargestellten Anordnung der Druckmittelkammem 61 und 62 die Flächen 63 und 64 des Profils 60 geklemmt. Es sind auch andere Anordnungen der Druckmittelkammem möglich. Beispielsweise können die Druckmittelkammem im Klemmkörper an den Flächen 63 und 64 angeordnet werden. In diesem Fall werden die Stirnflächen 65 des Profils geklemmt. An den übrigen Flächen der Aufnahmeöffnung kann ein beliebig großes Spiel vorgesehen werden.

Die Druckmittelkammem werden im allgemeinen mit einem hydraulischen Druckmittel, z. B. mit Drucköl. beaufschlagt. Es sind jedoch auch Anwendungsfälle denkbar, z. B. bei Kunststoffbauteilen, bei denen die Verwendung von gasförmigen Druckmitteln zweckmäßig ist.

Zur Erzeugung des Drucks in den Druckmittelkammem ist nicht in jedem Fall eine besondere Druckmittelquelle erforderlich. Die Druckmittelkammem können ständig mit einem Druckmittel, z. B. auch mit einem pastenartigen Druckmittel, gefüllt sein. Der notwendige

Kann uurcri cmc am

angebrachte Betätigungseinrichtung erzeugt werden. Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise aus einem Kolben oder einem ähnlichen Element bestehen, das auf eine Druckmittelkammer wirkt und das z. B. mechanisch betätigt wird.

In Fig.4 ist eine solche Betätigungseinrichtung vereinfacht dargestellt. Sie besteht aus einem am Klemmkörper eingebauten Zylinderelement 46 mit einer mit Druckmittel gefüllten Zylinderbohrung 47, in der ein Kolben 48 beweglich eingepaßt ist. Mit einer Betätigungsschraube 49 wird der Kolben 48 in die Zylinderbohrung 47 gedruckt. Ober eine Verbindungsleitung 43 kann dadurch in den Druckmittelkammem 41 der für die Ausweitung des Klemmkörpers erforderliche Kammderdruck erzeugt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klemmkörper zur Herstellung einer aus einem Außen- und einem Innenteil bestehenden Klemmverbindung, mit einer Aufnahmeöffnung für das Innenteil, wobei die Wandung des Klemmkörpers mindestens eine mit einem Druckmittel beaufschlagbare Druckmittelkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkammer (3, 10—13 usw.) so angeordnet und ausgebildet ist, daß sich bei ihrer Beaufschlagung mit einem Druckmittel eine Aufweitung der Aufnahmeöffnung (5,54) ergibt.

2. Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkammern (10 u. 12, 11 u. 13, 41) paarweise gegenüberliegend um die Aufnahmeöffnung (5) angeordnet sind.

3. Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckniittelkammern (20, 22, 41, 50—53) gleichmäßig verteilt um die Aufnahmeöffnung (5,54) angeordnet sind.

4. Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkammern (10—13 usw.) im wesentlichen von der Innenwand (6, 30) zur Außenwand (7,31) des Klemmkörpers (1) verlaufende Stege (14—17,21,23) aufweisen.

5. Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (5, 54) einen beliebigen Querschnitt aufweist.

6. Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Druckmittelkammern (50—53, 61/62) an die Form der Aufnahmeöffnung (54) angepaßt ist.

7. Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkammern (41 usw.) miteinander verbunden und an eine gemeinsame Druckmittelquelle angeschlossen sind.

8. Klemmkörper nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wandungen (6) der Druckmittelkammern zur Aufnahmeöffnung (5) ein vergrößertes Spiel (25) vorgesehen ist.

9. Klemmkörper nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkammer (3, 41 usw.) mit einem Druckmittel gefüllt ist, das durch eine am Klemmkörper angeordnete Betätigungseinrichtung (46—49) beaufschlagt werden kann.

10. Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung einseitig ganz oder teilweise geschlossen ist.