DE7312457U

DE7312457U - Kupplung zur formschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen

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Publication number: DE7312457U
Application number: DE7312457U
Authority: DE
Original assignee: Mitthof & Co KG
Current assignee: Mitthof & Co KG
Publication date: 1973-08-02

Description

Mitthof & Co kg Guido Engelhardt Weingarten Patentanwalt

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LAwentaltr 8tr.3 Tel. (07541) ΙΪ2Θ87

Kupplung zur formschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zur fcrmschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen, beispielsweise zur Koppelung einer Welle oder eines Bolzens mit einer auf dieser angeordneten Hülse od.dgl., und betrifft eine zweckmässige und in vorteilhafter Weise verwendbare Ausgestaltung einer derartigen Verbindung.

Schnellspannmuttern, die auf einem Bolzen verschiebbar angeordnet und in unterschiedlichen Lagen mit diesem formschlüssig verrastet werden können, sind bereits bekannt. Die mit einem Aussengewinde zur Halterung der eigentlichen Spannmutter versehenen Hülsen sind hierbei einseitig mit einer achssenkrecht gerichteten Ausnehmung und der Bolzen ist mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Aussparungen versehen, in die ein Stift eingesetzt wird. Ausserdem weist der Bolzen eine sich über dessen Länge erstreckende Freisparung auf, durch die es ermöglicht wird, durch Verdrehen des Bolzens den Stift ausser Eingriff mit diesem zu bringen, so dass zur überbrückung grosser Verstellwege eine Axialverschiebung der Hülse gegenüber dem Bolzen vorgenommen werden

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Abgesehen von dem hohen Fertigungsaufwand zur Herstellung der einzelnen Teile sind diese Schnellspannelemente nicht zur Abstützung grosser Kräfte geeignet, da keine gleichmässige Verteilung auf zwei und mehr Flächen möglich ist, sondern die Kräfte werden hierbei nur einseitig durch einen oder mehrere in Achsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnete Stifte übertragen. Auch ist eine sichere Verbindung mitunter nicht gegeben, da insbesondere durch Erschütterungen oftmals der Bolzen selbsttätig verdreht und somit die Verbindung gelöst wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung zur formschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Schnellspannkupplungen vergleichbarer Art nicht aufweist. Vor allem sollen die einzelnen Bauteile sehr einfach in ihrer Ausgestaltung und damit ohne grossen Fertigungsaufwand herzustellen sein, dennoch sollen ohne weiteres in kurzer Zeit grosse Verstellwege überbrückt und eine stets sichere formschlüssige Verbindung zwischen den Teilen hergestellt werden können. Auch soll eine gleichmassige Verteilung der abzustützenden Kräfte über den Umfang und damit auch eine Abstützung von besonders hohen Kräften, wobei gegebenenfalls auch eine Nachstellung vorgenommen werden kann, gewährleistet werden.

Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass jedes der miteinander zu verbindenden Teile mit einem oder mehreren in Achsrichtung nebeneinander angeordneten und sich in Umfangsrichtung erstreckenden VorsprUngen sowie einer oder mehreren zwischen den VorsprUngen xn diese eingearbeitete, achsparallel verlaufende Aussparungen zur Aufnäime der Vor- »prünge des anderen Teils versehen sind.

Die an den beiden miteinander zu koppelnden Teilen angebrachten Vorsprünge sind hierbei zweckmässigerweise als achssenkrecht oder unter einem Steigungswinkel verlaufende Wellen-

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profile oder in ähnlicher Weise, beispielsweise in Form einer Rundverzahnung, einer Trapez-, Gerad- oder Spitzverzahnung auszubilden, während die in die beiden miteinander zu koppelnden Teile eingearbeiteten Ausnehmungen als durchlaufende Nuten od.dgl. durch Freisparen der Vorsprünge geschaffen werden können.

Nach einer andersartigen Ausgestaltung kann auch das äussere der beiden miteinander zu koppelnden Teile zur Aufnahme des inneren Teils mit einer ovrlen Ausnehmung und mit an den Längsseiten in dieses eingearbeiteten Vorsprüngen versehen werden, in die an dem inneren Teil angebrachte Vorsprünge einrasten.

Besonders vorteilhaft ist es, die Vorsprünge und Aussparungen der beiden Bauteile jeweils spiegelbildlich oder radial symmetrisch anzuordnen.

Auch können, um das Verrasten zu erleichtern, die in Eingriff zu bringenden Vorsprünge der beiden Teile an jeweils einer oder beiden einander zugekehrten Stirnseiten mit einer Auflaufschräge oder einer Abrundung versehen sein.

Ferner ist es angebracht, um ein selbsttätiges Lösen der formschlüssigen Verbindung auszuschliessen, die beiden miteinander zu koppelnden Teile mit einer Verdrehsicherung in Form von in die Aussparungen einrastbaren Federn, vorzugsweise Blattfedern, eines achsparallel oder achssenkrecht in diese einsetzbaren Stiftes, einer Feststellschraube od.dgl. zu versehen.

Zum Verrasten der einander zugeordneten Vorsprünge der beiden zu koppelnden Bauteile durch Verdrehen ist es zweckmässig, eines der Teile mit einer Verzahnung, einer Schlüsselöffnung oder ähnlichem auszustatten, in die eine Verstell-

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spindel, ein Verdrehschlüssel od.dgl. eingreift bzw* einsetzbar 1st.

Auch kann vorzugsweise bei unter einem Steigungswinkel zur Längsachse geneigt verlaufenden Vorsprüngen das verdrehbare Teil mit einem nachstellbaren Widerlager ausgestattet werden.

Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Kupplung zur formschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen zeichnet sich nicht nur durch eine äusserst einfache Ausgestaltung der einzelnen Teile und damit durch geringe Herstellkosten aus, sondern vor allem durch eine hohe Zuverlässigkeit, insbesondere auch bei der Abstützung von grossen Kräften, und eine vielseitige Verwendbarkeit aus. Wird nämlich jedes der miteinander zu kuppelnden Teile mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprüngen und zwischen diesen achsparallel verlaufenden Aussparungen versehen, so ist es ohne weiteres möglich, eine Hülse zur Überbrückung eines grossen Verstellweges auf einem Bolzen oder einer Welle sehr rasch zu verschieben und um eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen Teilen zu schaffen, ist diese lediglich in einer vorbestimmten Stellung zum Einrasten der einander zugeordneten Vorsprünge zu verdrehen. Bei der Axialverschiebung greifen dabei die Vorsprünge der einzelnen Teile in die Aussparungen des jeweils anderen Teils ein, während durch Verdrehung die Vorsprünge ineinanderrasten und somit die formschlüssige Verbindung bewerkstelligt ist.

Der Bauaufwand der dazu erforderlich ist, ist ausserordentlich gering. Auch können die Vorsprünge in Form eines Wellenprofils und die Aussparungen in Form von Nuten durch Freiarbeiten der Vorsprünge ohne Schwierigkeiten wirtschaftlich hergestellt werden. Da die Vorsprünge gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnet werden können, ist es ferner möglich,

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auch auaeerordentlioh grosse Kräfte abzustützen und ein selbsttätige» Lösen der Verbindung ist, zumal wenn eine Verdrehsicherung vorgesehen wird, nahezu ausgeschlossen. Werden die VorsprUnge unter einen Winkel zur Längsachse geneigt, kann gegebenenfalls des weiteren auch eine Nachepannung, wobei je nach Auslegung auch Selbsthemmung gegeben ist, vorgenommen werden» Die gemäss der Erfindung ausgebildete Kupplung zur formschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen bietet somit gegenüber den vorbekannten Kupplungen vergleichbarer Art erhebliche Vorteile und ist in vielseitiger Weise als Spannmittel und Verbindungsglied verwendbar.

Weitere Einzelheiten sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Kupplung zwischen einer auf einer Welle verschiebbar und mit dieser formschlüssig verbindbar gelagerten Hülse,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 bei verschiebbarer Anordnung der Hülse,

Fig. 3 einen Schnitt nach Fig. 2 bei formschlüssiger Verbindung der Hülse mit der Welle,

Fig. 4 eine andersartige Ausgestaltung der Kupplung nach Fig. 3,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ausgestaltung von Welle und Hülse nach Fig. 2,

Fig. 6 einen Teil der Abwicklung der an der Welle und der Hülse nach Fig. 1 angebrachten, achssenkrecht verlaufenden Vorsprünge,

Fig. 7 die zur Längsachse geneigte Anordnung der VorsprUnge nach Fig. 6,

Fig, θ eine Kupplung nach Fig. 1 zwischen einem in einen Zylinder eingesetzten Kolben und dessen Kolbenstange,

Flg. 9 eine Kupplung nach Fig. 1 zwischen einer Spannschraube und einer auf dieser aufgesetzten Spannmutter,

Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9,

Fig. 11 einen mit einer Kupplung nach Fig. 1 ausgestatteten Spannzylinder und

Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 11 durch die Kupplung.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte und mit 11 bezeichnete Kupplung zur formschlüssigen Verbindung einer Welle 12 mit einer auf dieser gelagerten Hülse 13 besteht aus den in die Oberfläche der Welle 12 eingearbeiteten in Umfangsrichtung verlaufenden und nebeneinander angeordneten Vorsprüngen sowie zugeordneten Vorsprüngen 15 der Hülse 13. Sind die Vorsprünge 14 und 15 in Eingriff, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Hülse 13 formschlüssig mit der Welle gekoppelt.

Um die Verbindung zwischen diesen Teilen zu lösen und eine Axialverschiebung der Hülse 13 gegenüber ier Welle 12 vornehmen zu können, sind die Vorsprünge 14 und 15 gemäss Fig. 2 ausser Eingriff zu bringen. Dazu sind zwischen den Vorsprüngen 14 der Welle 12 achsparallele Aussparungen 16 vorgesehen, die die Vorsprünge 15 der Hülse 13 aufnehmen und in die Vorsprünge 15 der Hülse 13 sind ebenfalls achsparallele durchlaufende Aussparungen 17 eingearbeitet, in die die Vorsprünge 14 der Welle 12 eingreifen. In dieser Betriebsstellung kann isomit die Hülse 13 gegenüber der Welle axial verschoben werden und durch eine Verdrehung ist die formschlüssige Verbindung zwischen den Teilen 12 und 13 wiederum herzustellen. /

Die an der Welle 12 und der Hülse 13 angebrachten zusammenwirkenden Vorsprünge können hierbei, wie es in der unteren Hälfte der Fig. 1 strich-punktiert eingezeichnet ist, in ihrer Querschnittsform unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise ist es möglich, die Vorsprünge 21 bzw. 22 als Rundgewinde auszubilden oder die Vorsprünge 23 bzw. trapezförmig zu gestalten. Auch können die Vorsprünge 25 bzw. 26 als Wellenprofil mit geraden Flanken oder die Vor- * Sprünge 27 bzw. 28 können als Spitzverzahnung ausgebildet werden.

Wie es in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, können die Vorsprünge 14 und 15 bzw. 27 und 28 zur Längsachse 31 der Bauteile 12 und 13 achssenkrecht oder geneigt verlaufend angeordnet werden. Bei Neigung der Vorsprünge 27 und 28 unter einem Winkel nach Art eines Gewindeganges sind somit u.U. auch Nachstellungen vorzunehmen. Auch ist es angebracht, um das Einrasten der Vorsprünge 27 und 28 zu erleichtern, diese an ihren einander zugekehrten Stirnflächen mit Anschrägungen 32 und 33 bzw. 34 und 35 auszustatten.

Nach Fig. 4 ist die Kupplung 41 zwischen der Welle 42 und der Hülse 43 in der Weise geschaffen, dass die Hülse 43 mit einer ovalen Ausnehmung 44 versehen ist, an deren Längsseite die Vorsprünge 46 eingearbeitet sind, in die die an der Welle 42 angebrachten Vorsprünge 45 eingreifen. Wird die Welle 42 um etwa 90° verdreht, ist, da diese mit entsprechenden Freisparungen 47 ausgestattet ist, eine Axialverschiebung ohne weiteres möglich.

Bei der Kupplung 51 nach Fig. 5 ist an der Welle 52 ledig-■| lieh eine Reihe hintereinander angeordneter Vorsprünge 54

angebracht, die mit den Vorsprüngen 55 der Hülse 53 zusammenwirken. Kommen die Vorsprünge 54 der Welle 52 entsprechend der Darstellung in der achsparallelen Aussparung 56 zwischen den Vorsprüngen 55 der Hülse 53 zu liegen, ist

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eine Axialverschiebung ohne weiteres möglich. Beim Einrasten gemäss der strich-linierten Darstellung dagegen ist eine formschlüssige Verbindung zwischen der Welle 52 und der Hülse 53 hergestellt.

In Fig. 8 ist die Anwendung einer gemäss Fig. 1 ausgebildeten Kupplung 81 bei einem in einem Zylinder 89 eingesetzten Kolben 88, um auf einfache Weise die Ausladung L der als Kolbenstange dienenden Welle 82 verändern zu können, gezeigt. Wird hierbei die Sicherungsschraube 90 gelöst, so ist es möglich, die in der Nabe 83 des Kolbens 88 eingesetzte Welle 82 zu verdrehen, um die an dieser angebrachten Vorsprünge 84 der Nabe 83 auszurasten. Da sowohl die Welle 82 als auch die Nabe 83 mit den Vorsprüngen 84 bzw. 85 des anderen Teiles zugeordneten Aussparungen 86 bzw. 87 ausgestattet sind, ist es in dieser Betriebsstellung möglich, die Welle 82 in bezug auf den Kolben 88 zu verschieben und somit die Ausladung L entsprechend den jeweiligen Erfordernissen zu verändern.

Gemäss Fig. 9 dient die Kupplung 91 zur formschlüssigen Verbindung einer auf einer Spannschraube 82 axial verschiebbar aufgesetzte Hülse 93, auf deren Aussenmantelflache ein Gewinde 98 angebracht ist. In das Gewinde 98 ist eine Spannmutter 99 eingeschraubt, die über einen Druckring 100 auf ein sich an dem Maschinenbett 102 abstützendes Werkstück 101 einwirkt.

Die Kupplung 91 ist, wie es insb. auch Fig„ 10 entnommen wer-r den kann, wiederum aus an der Spannschraube 92 angebrachten Vorsprüngen 94 sowie in die Hülse 93 eingearbeiteten Vorsprüngen 95 gebildet, Ausserdem sind achsparallel verlaufende Aussparungen 96 bzw. 97 vorgesehen, um die Vorsprünge 94 und 95, damit eine schnelle Axialverschiebung der Hülse 93 vorgenommen werden kann, ausser Eingriff zu bringen. Die Rüstzeiten zum Aufspannen von Werkstücken unterschiedlicher

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Höhe lassen sich auf diese Welse somit erheblich reduzieren. Um ein selbsttätiges Verdrehen der Hülse 93 auszuschllessen, sind In die Aussparungen 97 Blattfedern 103 eingesetzt. Selbstverständlich 1st es auch möglich» die Verdrehsicherung «Mb auf andere Welse, z.B. mittels eines Stiftes, zu bewerkstelligen.

In den Flg. 11 und 12 1st eine Servoeinrichtung In Form eines Spannzylinders 118 gezeigt, wobei der in diesem verschiebbar eingesetzte beidseitig von in die Druckräume 120 und 121 einströmenden Druckmittel beaufschlagbare Kolben 119 mittels der Kupplung 111 in unterschiedlichen Betriebsstellungen,.damit bei Aus- oder Abfall des Druckmitteldruckes keine Verstellung des Kolbens 119 durch die z.B. angehobene Last erfolgen kann, verriegelbar ist. Die als Hohlwelle 113 ausgebildete Kolbenstange ist dazu mit Vorsprüngen 115 und Aussparungen 117 ausgestattet, die mit an einer in diese eingesetzten Welle 112 angebrachten Vorsprünge 114 und Aussparungen 116 zusammenwirken. In der in Flg. 12 dargestellten Lage ist die Welle 112 formschlüssig mit dem Kolben 119 bzw. dessen Kolbenstange verbunden, so dass dieser auch bei Abfall des Druckmittelfdruckes seine Lage beibehält.

Um die Kupplung 111 zu lösen, ist die Welle mit einer Verzahnung 127 versehen, in die eine schematisch dargestellte Verdrehspindel 128 als Zahnstange eingreift. Da die zusammenwirkenden Vorsprünge 114 und 115, gegebenenfalls um eine Nachstellung vornehmen zu können, als Gewindegänge mit Steigung ausgebildet sind, ist es erforderlich, die Kolbenstange 113 bei einer Verdrehung der Welle 112 festzuhalten. Dazu ist an dieser eine Platte 124 angebracht, an der ein FUhrungsbolzen 125 befestigt ist. Der FUhrungsbolzen 125 ragt in eine in eine Platte 122 eingearbeitete Ausnehmung 123» die an dem Zylinder 118 ortsfest befestigt ist. In Jeder Lage des Kolbens 119 ist somit die Kolbenstange 113 gegen Verdrehung gesichert.

Das Widerlager 129» an dem sich die Welle 112 abstützt, ist hierbei nachstellbar ausgebildet. Dazu dient eine in die Verzahnung 130 des Widerlagers 129 eingreifende schematisch dargestellte Verstellspindel 131, durch die das Widerlager 129 verdreht werden kann. Da dieses mit einer Schrägverzahnung 133 versehen ist, die in eine in das Gehäuse 132 eingearbeitete Gegenverzahnung 134 eingreift, wird somit das Widerlager 129 bei einer Verdrehung mitteils der Verstellspindel 131 axial zu der Welle 112 hin bis zur Anlage verschoben, so dass diese auch zur Abstützung sehr hoher Kräfte gehalten und eine unveränderbare Lage des Kolbens 119 gewährleistet ist.

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Claims

Ansprüche:

1. Kupplung zur formsohlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen, beispielsweise zur Koppelung einer Welle oder eines Bolzens mit einer auf dieser angeordneten Hülse cd.dgl., daduroh gekennzeichnet, dass jedes der miteinander zu verbindenden Teile (12, 13; 42, 43; 52, 53; 82, 83j 92, 93} 112, 113) mit einem oder mehreren In Achsrichtung nebeneinander angeordneten und sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprüngen (14, 15; 45, 46; 54, 55; 84, 85; 94, 95} 114, 115) sowie einer oder mehreren zwischen den Vorsprüngen in diese eingearbeitete, achsparallel verlaufende Aussparungen (16, 17} 46, 47; 56, 57; 86, 87; 96, 97; 116, 117) zur Aufnahme der Vorsprünge des anderen Teils versehen sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den beiden miteinander zu koppelnden Teilen (12, 13) angebrachten Vorsprünge (14, 15) als achssenkrecht oder unter einem Steigungswinkel verlaufende Wellenprofile oder in ähnlicher Weise, beispielsweise in Form einer Rundverzahnung (21, 22), T_rapez- (23, 24), Gerad-(25, 26) oder Spitzverzahnung (27, 28),ausgebildet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die beiden miteinander zu koppelnden Teile (12, 13) eingearbeiteten Ausnehmungen (16, 17) als durchlaufende Nuten od.dgl. durch Freisparen der Vorsprünge (14, 15) gebildet sind.

4. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere der beiden miteinander zu koppelnden Teile (42, 43) zur Aufnahme des inneren Teils (42) mit einer ovalen Ausnehmung (44) und mit an den Längs-

selten in dieses eingearbeiteten Vorsprüngen (46) versehen ist, in die an dem inneren Teil (42) angebrachte Vorsprünge (45) einrasten.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (14, 15) und Aussparungen (16, 17) der beiden Bauteile (12, 13) jeweils spiegelbildlich zueinander oder radial symmetrisch angeordnet sind.

6» Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verrastenden Vorsprünge (27, 28) der beiden Teile (12, 13) an jeweils einer oder beiden einander zugekehrten Stirnseiten mit einer Auflauf schräge (32, 33, 3'+, 35) oder einer Abrundung vergehen sind.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden miteinander zu koppelnden Teile (82, 83; 92, 93) mit einer Verdrehsicherung in Form von in die Aussparungen (97) einrastbaren Federn (103), vorzugsweise Blattfedern, eines achsparallel oder achssenkrecht in diese einsetzbaren Stiftes einer Feststellschraube (90) od.dgl. versehen sina.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verrasten der einander zugeordneten Vorsprünge (114, 115) der beiden zu koppelnden Bauteile (112, 113) durch Verdrehen eines der Teile (112) mit einer Verzahnung (127), einer Schlüsselöffnung oder ähnlichem versehen ist, in die eine Verstellspindel (128), ein Verdrehschlüssel od.dgl. eingreift bzw. einsetzbar ist.

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9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise bei unter einem Steigungswinkel zur Längsachse geneigt verlaufenden Vorsprüngen (114, 115) das verdrehbare Teil (112) mit einem nachstellbaren Widerlager (120) versehen ist.

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