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1. Thermo - Electronic - Integral = Einspannvorrichtung
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Die Erfindung betrifft die Integration zwischen einer thysikalisch-mechanischen
Temperaturregelung mit einem optischen Automatic-Anzeigesystem und Elect-onicsteuerung
einer Spannvorrichtung, die zur Einspannung von elastifizievenden Gegenstanden bei
verschiedenen Tem peraturen kontrolljustierbar dient und bei Überdruck electronischprogrammierbar
auslöst.
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Mit dem Aufkommen von mechanischen Spannvorrichtungen die zunächst
stationär genutzt wurden, wie zOBo bei Fräsmaschinen, wurde das Spanngut ursprünglich,
vowiegend Holz und Metall, durch Halterungen oder sogenannte Klauen tischartig festgehalten,
sodaß das zu verarbeitende Gut unbewegbar und das Bearbeitungswerkzeug bewegbar
war und heute noch ist, entgegen einer sogenannten D-ehbank, wo das Bearbeitungswerkzeug
stationär unbewegbar durch sogenannte Klauen eingespannt und das zu verarbeitende
Gut ebenfalls eingespannt liniar und rotativ bewergbar ist und zu einem späteren
Zeitpunkt bei bestimmten Präsisionsanfordetungen durch einen Dorn einseitig punktartig
zentriert aufgenommen wurde, was bei dem damals zu verarbeitenden Material, vorwiegend
Holz und Metall, möglich war, jedoch mit dem Aufkommen von elastizifierenden Materialien
Schwierigkeiten bei der Einspannung mit sich brachten, da das Einspannwevkzeug starr,
also unbeweglich ist und das eingespannte Gut beweglich ist, sodaß an den Auflageflächen
durch Druck und einseitiger Bewegung Reibungen entstehen oder bei fälschlicherweisem
tn)evdruck Quetschungen oder Brüche am eingespannten Material entstehen oder durch
auftretende Bewegkräfte, Fliehkräfte, Fibrationen
uew. das eingespannte
Gut verloren gehen kann.
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Solche Einspannschwierigkeiten sind z.B. bei Aufzügen, Seilbahnen,
Skibindungen, Papierverarbeitungsanlagen, Kunststoffveravbeitungsanlagen usw. bereits
bekannt und müssen ständig überprüft werden, was durch den Menschen selbst vorgenommen
werden muß, oder ersatzweise mit dem Aufkommen der Electronic durch ein dafür entwickeltes
Steuersystem durchgeführt werden kann.
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Elastische Materialien sind also zur Einspannung auf dem mechanischen
Weg sehr ungeeignet und erfordern einen besonders exakten Anpressdruck um keinen
Schaden zu erleiden.
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Um den richtigen Anpressdruck einstellen zu können, ohne ein aufwendig
teures und kompliziertes Meßgetriebo zu verwenden, mußte man auf die Electronic-Entwicklung
waten, die eine temperatursynchrone Abstimmung zwischen Spanngut und Bearbeitungswerkzeug
durch eine integrierte Thermo-Eleotronic-Steuerung übernimmt. Um elastische Materialien
ständig zu überwaohen, ist immer noch ein großer Aufwand an Mechanik für die Anzeige
des Koeffizientsmomentes erforderlich, was bei der kleinsten Temperaturmessung von
1 Grad um ein vielfaches verschieden ist. Bei elastischen Deformierungen gilt das
Hookesche-Deformierungsgesetz, sofern der gedehnte Körper homogen und isotropisch
ist. Der allgemeine Ausdehnungskoeffizient bei nicht amovphenschen Körpern, also
Feststoflen, wird nach der Lange des Körpers liniar oder dem Raume kubisch gemessen,
was meist durch Handmessung geschieht. Erwähnenswert ist, daß insbesonders bei sogenanntem
allgemein bezeichneten Kunststoff einen sehr hohen Ausdehnungskoeffizient gegenüber
den Naturstoffen wie Holz oder Eisen, haben und dadurch eine Einspannung ohne Bruch-
oder Druckschaden fast unmöglich ist, oder die Neigung zum Verlieren des Spanngutes
hat.
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Die Erfindung bezweckt die Integration zwischen einer mechanischen
temperaturabhängigen Justiereinrichtung mit Einstellzeiger und einer eleotronisoh
programmier baren Druckeinstellung zu einer Einspannvorriohtung für elastisches
Materil.
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Um elastifizierendes Material druckgenau einspannen zu können, muß
der Elastifikations- und der Ausdehnungskoeffizient temperaturgenau liniar oder
kubisch erfaßt werden, um einen exakten Anpressdruck des Einspannwerk zeuges zu
erhalten, sodaß dadurch das eingespannte Material nicht zu Bruch kommt und auch
nicht verloren geht, was durch eine mechanisch gekuppelte temperaturabgestimmte
Justiereinrichtung geschieht, Eine starre Aufnahmeseite der Einspannvorrichtung
und eine gegenüberliegend gefederte Punktaufnahme bieten bei Temperaturschwankungen
einen Druckausgleich auf das eingespannte Gut und thermisch größtmögliche Dehnungs-
oder Bewegungsfreiheit, die durch eine gekuppelte Electronicprogrammsteuerung ergänzt
wird, um das eingespannte Gut druckgenau festzuhalten oder bei Überdruck freizugehen
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß gekennzeichnet durch eine physikalisch-technische
Justiereinrichtung das eingespannte Gut abgetastet, liniar und kubisch gemessen
wird und durch ein Zeigersystem mit Markierungen temperaturgenau zum derzeitigen
Moment angezeigt wird, mittels der Justiereinrichtung genau auf den erforderlichen
Anpressdruck eingependelt werden kann und durch die optische Zeigeranzeige auf die
Einstellrichtigkeit abgelesen werden kann Ist zu viel Druck in der Einspannvorrichtung
z.B. durch Temperaturanstieg vorhanden, so ver längert man die Distanz zwischen
einer Aufnahme seite und der anderen, sodaß dadurch weniger Druck und bei Bewegung
weniger Reibung entsteht0
Bei Temperaturabfall ist die Distanz
mittels der Justiereinrichtung zu verkürzen, wie in Figur A dargestellt ist, sodaß
das Einspanngut nicht vorzeitig herausfällt, aber auch nicht zu Bruch kommt.
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In Figur B wird dargestellt, daß zum Temperaturausgleich oder Bewegungsausgleich
für das elastische Einspanngut an der gegenüberliegenden Aufnahmeseite eine gefederte
kugelförmige Punktaufnahme ist, die in ein gelagertes Sohr übergeht, um eine Feder
aufzunehmen, beweglich gelagert ist, sodaß bei Arbeitsbewegungen oder sonst auftretenden
Kraft einwirkungen die Einspanndistanz durch die Feder zunächst ausgeglichen und
optisch angezeigt wird, um durch die vorhandene Justiereinrichtung eine genaue Nachjustierung
auf die Markierungen von Hand durchzuführen und um dadurch keinen Materialbruch
oder sonstigen Schaden zu erzielen.
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In Pigur a wird die Öffnungs- und einseitige Haltevorrichtung mit
den Einstellzeigern dargestellt, wovon der gefederte kugelförmige Bolzen als Aufnahmestift
für das eingespannte Gut dient und längenelastisch gelagert ist, an dem gegenüberliegenden
Ende über ein Profil verfügt um eine Umsetzung durch ein Offnungshebel und um eine
Umsetzung zur genauen Einstellung mittels der Einstellzeiger durch Zahneingriff
oder Hebel zu ermöglichen.
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Der Halte- und Zentrierbolzen wie in Figur B und C dargestellt, der
zur Aufnahme des elastischen eingespannten Materials dient, wird druckgesteuert
reguliert durch die gegenüberliegend anderen Aufnahmeseite, wie in Figur A und B
dargestellt ist. Die Einstellung des richtigen Anpresedruckes wird wiefolgt durchgeführt:
Die in Figur A und 3 dargestellte Längenregulierung, bestehend aus einer Stellschraube
gekuppelt mit einem Schieber, drückt auf das längs eingespannte Plasticmaterial.
Durch die
Verdrehung an der Stellschraube wird der Schieber in
die Richtung der gegenüberliegenden Aufnahme verschoben inclusive dem eingespannten
Gut, das folglich auf die zweite Aufnahme bezw. auf den Zentrierbolzen drückt und
durch die Lagerung und Feder verschoben wird, Durch die Profilierung an dem Halte-
oder Zentrierbolzen besteht die Möglichkeit9 mittels Ritzel oder Hebels ein Anzeigesystem
bezw Markierung zu steuern und optisch abzulesen, um eine genaue O-Einstellung durchzuführen,
sodaß dadurch der exakte Anpressdruck auf die momentane Temperatur hergestellt werden
kann0 Wenn sich nun der Ausdehnungskoeffizient des Spanngutes es verandert, so ist
dies optisch an den Einstellzeiger sichtbar und kann jederzeit wunschgemäß neu ein-
oder nachjustiert werden. Gleichzeitig kann die in Figur C dargestellte Zentrier-
und Spannvorrichtung zum Öffnen genutzt werden.
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Will man das Plasticmaterial einspannen9 so betätigt man den Öffnungshebel
durch Druck oder Zug und durch die Umsetzung/Anttieb die in den Halte und Zentrierbolzen
eingreift, wird derselbe verschoben und nimmt das Einspanngut auf Will man das Einspanngut
wieder auespannen, so geht man den selben Weg zurück.
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Zusammengefaßt besteht also die Möglichkeit, den Ausdehnungskoeffizient
des eingespannten Materials durch den Haltebolzen und Anzeigezeiger zu-messen und
abzulesen, durch die Justiereinrichtung auf die O-Markierung ein- oder nachzujustieren,
sodaß nahezu immer der gleiche Anpressdruck auf das elastische Einspanngut garantiert
wird, was durch den Längenausgleich geschieht und dadurch Bruohgefahren verhindert
und bei einem zu hohen Anpressdruck durch das eingebaute Electronicprogramm die
-Einspannvorrichtung öffnet und das Einspanngut gesteuert festhält oder freigibt0
Anhand
der Figuren wird die Erfindung erläutert: Figur A zeigt ein Schnitt der einen Hälfte
der Haltevorrichtung, die zugleich zur Justierung des Einspannmaterials dient, horizontal
und vertikal verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eingespannte festzuhaltende
Elastic-Material gekz. durch 1, durch die Stellschraube gekz. durch 2 und durch
einen zusammenhängenden Schieber gekz. durch 3, horizontal verstellbar ist, die
zur Längendistanz als Feineinstellung des Anpressdruckes dient und bei Temperaturanstieg
oder Abfall ohne Fachkenntnisse auf die vorhandene Markierung mit der gegenüberliegenden
anderen Hälfte der Haltevorrichtung auf die jeweilige Temperatur ein- oder nachjustiert
werden kann. Die durch 4 gekennzeichnete Schraube und durch 5 gekennzeichnete Halterung
dienen zur vertikalen Volumeneinstellung. Auf die Unterlage gekennzeichnet durch
6 wird die gesamte Justiervorrichtung, wie in Figur A dargestellt,durch Schrauben
festgehalten gekennzeichnet durch 7. Ist das Einspanngut kleiner als die Spannvorrichtungsbreite,
so werden seitliche Zentrierrollen oder Bolzen eingesetzt gekennzeichnet durch 8,
die Je nach Wunsch auf die gewünschte Breite angebracht werden, um als seitlichen
Anschlag für das Einspanngut zu dienen. Bei der Längen- oder Temperaturjustierung
bleibt beim Verdrehen der Stellschraube 2, das sogenannte Fundament 9, ansseinen
Standort stehen, wogegen der Schieber gekz. durch 3, horizontal mit dem spanngut
1,bewegt wird.
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Figur B zeigt das Schema der Einspannvorrichtung auf einer Montageaufnahme
montiert gekz. durch 11, mit der Justiereinrichtung gekz. durch 12 und der zweiten
Spannhälfte mit der Anzeigeeinrichtung gekz. durch 13, dazwischenliegend
symbolisch
mit Pfeil gekz. durch 14 das elastifizierende Einspanngut. Die Einstellung wird
wie folgt erklärt: Bei einer Arbeitstemperatur von 20 Grad Celsius wird beispelsweise
der Zeiger gekzO durch 15, auf die Markierung gekz. durch 16 auf die Markierungsmitte
eingestellt, sodaß der Anpressdruck wunschgemäß eingestellt ist, und dadurch kein
Materialbruch beim Einstellgut entsteht, aber dadurch auch nicht ve-loren geht,
Sollte nun eine Temperaturschwankung entstehen9 so ist die Distanz auf den richtigen
Druck auf die Markierung nachzujustieren mittels der Stellschraube gekz. durch 17,
die den Schieber zum Einspanngut transportiert.
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Das Einspanngut drückt dadurch auf die Punkt aufnahme gekz. durch
18 und bewegt mittels Zahn oder Hebel den Zeiger auf die EinstellmarkierungsmitteO
Figur C zeigt, die Seitenansicht mit Ausschnitt der Punktaufnahme oder Zentrierung
zur Aufnahme von elastischen Materialien mit Öffnungs- oder Bedienungshebel gekz.
durch 229 und Einstellzeiger gekzO durch 23, mit Markierung gekzZ durch 24, sowie
Materialaufnahmebolzen gekz. durch 25, im Gehäuse gekz. durch 26, Transport verzahnung
gekz. durch 27, und Arbeitefundament gekzO durch 28. Aufnahmebolzen in Position
25 steht unter Spannung und im Ruhezustand durch 25a gekennzeichnet9 sychron trifft
dasselbe beim Öffnungshebel zu9 sodaß im Arbeitszustand der Öffnungshebel stark
unter Federdruck steht gekennzeichnet durch 22 und im Ruhezustand durch 22a gekennzeichnet
wird0 Figur D zeigt, eine Seitenansicht im Öffnungszustand zugleich im Zustand des
des Überdruckes gekz. durch 31, was an dem Eintauchen des Aufnahmebolzens zu sehen
ist gekz.
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durch 32, sowie an den Markierungen gekz. durch 33.
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Das elastische Einspanngut gekz. durch 32a, wird vorteilhafterweise
vor dem Einspannen, zur Aufnahme mit einem Zentrierloch versehen gekz. durch 32b.
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Figur E zeigt, im Schnitt die Draufsicht, ebenfalls im uberdruckzustand.
Unter 34 gekz. ist wieder der Aufnahmebolzen zu sehen, der im Inne-n teleskopartig
zweigeteilt ist, gegen Verdrehen durch mindestens einen Stift gekz.
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durch 34a abgesichert wird, mit einem Anschlagwinkel gekz. durch 35
versehen und im Innern eine Druckfeder zum Längenausgleioh aufnimmt gekz. durch
36, und im Gehäuse gekz! durch 37 gelagert ist. Als Gegendruckanschlag dienen gefederte
Anschlagstifte gekz. durch 38, die den Materialaufnahmebolzen mechanisch sperren.
Desweiteren wird gekz. durch 39 ein electronisch gesteuerter Sperr- und Öffnungsschieber
dargestellt, mit einem Magnetgleitbolzen gekz. durch 40, der eine Spule gekz. durch
41, aufnimmt. Durch 42 gekz. werden Fühler zur electronischen Druckaufnahme, die
durch eine handelsübliche elektrische Batterie gekz. durch 43 unter Strom stehen
und bei Überdruck Kontakt zur Magnetspule geben und durch das Magnetfeld den Schieber
39 in Bewegung setzt, die gefederten Anschlagstifte 38 nach außen verdrängt, um
dem Haltebolzen 34 unter Federdruck 36 einen Ruckweg zu gewahren und das Einspanngut
nach dem eingespeicherten Electronicprogramm festhält oder freigibt. Durch 44 wird
die electronisohe Druckeinstellung standortisiert und arbeitet z.B. wie folgt: Die
Steuerung arbeitet durch electronische Meßfühler oder bereits bekannte Lichtschranken,
die stetig Daten erfassen und in einen Umrechner eingeben.
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Der Umrechner ist auf bestimmte Daten durch Mioroschalter 44 stufig
vorprogrammierbar. Gegebenenfalls kann der Umrechner auch durch einen stetig einstellbaren
Widerstand vorprogrammiert werden.
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Figur F zeigt, die in der Einspannvorrichtung 51, vorgenannte Abtastung
gekz. durch 52,die Daten nur dann unverfälscht weiterebeflw:enn die thermometrische
Regelung zuvor genau auf die Markierung der optischen Anzeige einjustiert ist.
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Als Meßfühler 52 werden vorzugsweise Piezoelemente an den Einspannbolzen
57 im Gehäuse angebracht, die bei einem bestimmten Druck eine bestimmte Spannung
erzeugen, Diese Spannung wird über den Spannungsteiler R 1 und R 2 aufgeteilt, wie
in Figur G dargestellt wird. Die für den Auslösewert notwendige Spannung wird vorzugsweise
an R 2 Figur G abgetastet. Dieselbe wirkt auf einen Schwellwertschalter gekz. durch
V 1/Figur G ein, der bei Erreiohen einet gewissen Eingangsspannung einen Impuls
an einen Schaltverstarker V 2/Figur G weiter gibt. Dieser erregt eine Spule L 1/Figur
G und durch 53/Figur F gekennzeichnet, die ein Magnetfeld aufbaut gekz. durch 54/Figur
F, das den Schieber gekz. durch 55/Figur F bewegt, die Anschlagstifte 56/Figur F
in das Gehäuseinnere 51/Figur F verdrängt und den Binspannbolzen 57/Figur F entspannt.
Ein Widerstand in der eleotronischen Steuerung gekz. durch R 2/Figur G, kann durch
ein Potentiometer oder Microschalter, die wahlweise mehrere Widerstände parallel
schalten, verändert werden, damit kann die Spannung unter temepraturgenauer Einstellung
des mechanischen Druckes und daraus resultierenden beständigen Druckes auf die Meßfühler
an dem Schwellwertschalter anliegend, eingestellt werden, Der Schwellwertschalter
ist eine Schaltung, die als Signalumformer in anderen Bereichen bereits verwendet
werden0 Die Rückstellung des Magnetschiebers gekz. durch 55/Figur F in seiner Bereitschaftsstellung,
erfolgt ausserhalb der eleotronischen Steuerung, durch eine Rückholfeder wie in
Figur E durch 45 gekz. wird. Um den Energieverbrauch zeitweise abzuschalten, ist
ein Endschalter gekz0 durch 22b/Figur C vorgesehen, der im Ruhezustand der Spannvorrichtung
durch den Öffnungehebel automatisch in Position 22a/Figur C, ausgeschaltet wird.
Ist das Einspanngut zu elastisch um es in der Vorrichtunsauslegung einzuspannen,
wie in den Biguren C,D9 E und F dargestellt wird, so kann man eine/n bereits bekannte
Klaue oder Haltewinkel verwenden, um das Einspanngut nicht zu quetschen, zu brechen
oder zu verlieren, also mit dem richtigen Anpressdruck zu versehen, allerdings wieder
thermisch
reguliert und eleotronisch vorprogrammiert auf den momentanen Ausdehnungskoeffizient
abgestimmt gekuppelt wird und den Einstellungswert optisch ablesbar ist, um eventuell
nachjustieren zu können und bildlich nicht dargestellt wird.