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Rohrförmiger mehrteiliger Grubenstempel Die Erfindung betrifft einen
rohrförmigen, mehrteiligen Grubenstempel mit einem lösbaren Spannschloß, in welchem
aus beliebigem Werkstoff bestehende Wälzkörper angeordnet sind.
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Es ist im Stempelbau bereits seit längerer Zeit bekannt, zwischen
zwei in vertikaler Richtung gegeneinander verschiebbare Sch.loßkeile ein oder mehrere,
in Richtung der Stempellängsachse bewegbare Wälzkörper als reibungsmindernde Mittel
einzuschalten. Hierbei kann ein mit derartigen Wälzkörpern versehenes Keilpaar an
einer Seite des Stempels oder beidseitig im Schloß angeordnet werden.
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Nach einem anderen, bereits zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag
sind im Schloßgehäuse schräg von außen nach innen verlaufende Bohrungen oder Schlitze
angeordnet, in welchen Kugeln geführt sind, die bei belastetem Oberstempel diesen
im Schloßband verklemmen und bei Ausziehen des Stempels, d. h. Anheben des Oberstempels,
in ihre Führungen zurückgedrückt werden und den Oberstempel freigeben. In letzterem
Fall hat es sich jedoch gezeigt, daß ein mit einem derartigen Schloß ausgebildeter
Stempel nicht bzw. nur sehr schwer raubbar ist.
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Neu ist es ferner nicht mehr, im Stempelinnern einen Kegelstumpf,
der entweder auf einer Stütze oder Rampe abgestützt ist, anzuordnen und diesem einen
entsprechenden, ihn umgebenden Konusring zuzuordnen, wobei bei einsetzender Druckaufnahme
des
Stempels der Konusring auf den Kegelstumpf aufgeschoben wird und den Innenstempel
unmittelbar im Außenstempel verklemmt. Bei dieser Ausführung hat man bereits den
Versuch gemacht, den Kegelstumpf über ein Gestänge mittels eines Querkeiles, welcher
im Ober- oder Unterstempel geführt wird, verstellbar auszubilden.
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Ferner ist eine gewöhnliche Rohrverbindung durch Spanndorn oder eine
Wellenkupplung bekannt, deren Verbindung durch eine Freilaufkupplung gebildet ist,
wobei in diesen Fällen jedoch keine Zug- oder Druckbeanspruchungen aufgenommen werden,
sondern die Verbindung lediglich zur Übertragung des Drehmomentes vors einem Bauteil
bzw. einem Rohr auf den anderen Bauteil bzw. das andere Rohr vorgesehen ist. Den
im letzten Falle angeführten. Verbindungen haftet jedoch zum Teil noch der Mangel
an, daß beim Verschieben der Kegelflächen gegeneinander diese Flächen aufeinandergleiten
und so einen Gleitreibungswiderstand erzeugen. Dabei besteht bei Drücken, die zur
Übertragung großer Drehmomente notwendig sind, die Gefahr des Fressens unter Deformierung
dieser Flächen. Insbesondere kann hierbei nur ein Drehmoment in einer Drehrichtung
übertragen werden.
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Den mit Wälzkörpern ausgerüsteten, bisher bekannten Stempeln haftet
jedoch gleichfalls der Nachteil an, daß die Wälzkörper selbst der hohen Druckbeanspruchung,
die zwischen den gegeneinander verschiebbaren Keilteilen auftritt, nicht gewachsen
sind, d. h. sie drücken sich entweder bei ihren vertikalen Bewegungen in ihre Führungen
ein oder weisen nach verhältnismäßig kurzer Zeit an ihrem Umfang Abflachungen auf,
wodurch blockierende Klemmwirkungen im Schloß auftreten und somit das Schloß den
Anforderungen nicht mehr entspricht.
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Es ist bisher im Stempelbau nicht bekannt, zwischen zwei Bauteilen
eingeschaltete, etwa in horizontaler Ebene bewegbare, um den ganzen Stempel herum
angeordnete Wälzkörper als unmittelbare Klemm- bzw. Druckübertragungsmittel vorzusehen
bzw. zu verwenden. Gegenüber den bekannten Rohrverbindungen im allgemeinen Maschinenbau
zur Übertragung von Drehmomenten unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch,
daß hier die Wälzkörper zur Aufnahme von Zug- und Schubbewegungen bei horizontaler
Be--#vegbarkeit der Wälzkörper verwendet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein rohrförmiger, mehrteiliger
Grubenstempel mit einem lösbaren Spannschloß und in diesem angeordneten, aus beliebigem
Werkstoff bestehenden Wälzkörpern, dessen besondere Kennzeichen darin zu sehen sind,
.daß das den Ober- gegen den Unterstempel oder Teile desselben verspannende Stempelschloß
als Rollkegelfreilaufkuppiung unter Zuordnung von zwei aufeinandersitzenden Körpern
ausgebildet ist. Im besonderen werden hier durch die Anwendung von Wälzkörpern mit
verhältnismäßig kleinen Kräften, d. h. mit geringer rollender Reibung, große Druckkräfte
hervorgerufen, die auf den Gleitflächen der aufeinandersitzenden Körper zur Wirkung
kommen und dort einen verhältnismäßig großen, zur Druckaufnahme des Stempels ausreichenden
Gleitreibungswiderstand erzeugen.
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Die besondere Ausbildung des Stempels ergibt sich dadurch, daß an,
auf oder im Ober- oder Unterstempel ein Kegel und ein axial gegen diesen verschiebbarer
Gegenkegel angeordnet sind, wobei zwischen diesen die Wälzkörper laufen, welche
mittels des verschiebbaren. Gegenkegels gegen den Kegel anpreßbar sind. Vorteilhaft
werden die zwischengeschalteten Wälzkörper in ihrer Gesamtlage schräg (windschief)
zur Stempellängsachse im Schloß angeordnet. Die Ausbildung der Wälzkörper ist teilweise
von ausschlaggebender Bedeutung, und als vorteilhafte Ausbildungsformen kommen hier
zylindrische, tonnenförmige oder konische Rollen oder Nadelrollen in Frage. Erfindungsgemäß
ist es möglich, das Schloß am Stempel außen oder im Stempelinnern anzuordnen, wobei
es im letzten Fall meist erforderlich ist, den Kegel oder den Gegenkegel oder beide
als Hohlkegel auszubilden. .
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Um die zwischengeschalteten Wälzkörper in ihrer Lage zu .sichern,
sind diese in einem zwischen Kegel und Gegenkegel geführten Käfig gelagert. je nach
der Ausbildung des Kegels und des Gegenkegels als Hohl- oder Vollkörper sind an
deren Innen- oder Außenflächen Führungen, z. B. in Form einer Schraubennut, für
die Wälzkörper angeordnet, so daß diese im Schloß selbst einer zwangläufigen Führung
unterworfen sind, wobei vortei@lhaft die Führungen schräg zur Stempellängsachse,
d. h. in, einem bestimmten Winkel zur Längsachse im Schloß verlaufen. Der die Wälzkörper
tragende Käfig kann unter Federdruck stehen, d. h. in Richtung der Stempellängsachse
gegen eine Federkraft verschiebbar sein.
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Im Sonderfall kann der Kegel oder der Gegenkegel verschiedene Öffnungswinkel
besitzen und können die hierbei vorgesehenen Wälzkörper mit verschiedenem Durchmesser
ausgebildet werden. Ferner ist es unter gewissen Umständen zweckmäßig, den Kegel
und/oder Gegenkegel mit verschieden profilierten, z. B. polygonartigen Laufflächen
für die Wälzkörper auszurüsten. Um dem Schloß eine gewisse Vorspannung zu verleihen,
kann der Kegel und/oder der Gegenkegel, vorteilhaft jedoch der Bauteil, der von
diesen beiden unmittelbar die Druckkräfte auf den Ober- oder Unterstempel überträgt,.
aus einer Vielzahl von Elementen zusammengesetzt sein.
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Um der Eigenart eines rohrförmigen Stempels in allen Teilen gerecht
zu werden, wird der Kegel als am Unterstempel aufsitzende Schloßhülse und der Gegenkegel
als Spannhülse oder überwurfmutter ausgebildet. Die Wahl der Anordnung von Kegel
und Gegenkegel am Unter- oder Oberstempel kann natürlich auch in umgekehrter Weise
vorgenommen werden. Der als Schloßhülse ausgebildete Kegel kann im Sonderfall von
dem Oberteil des Unterstempels selbst gebildet werden und die Schloßhülse kann zum
Ansetzen einer Setzvorrichtung an ihrem oberen freien Ende eine Rampe od. dgl. besitzen.
Es liegt auf der Hand, daß auch
der Gegenkegel von einem Teil des
Innenstempels gebildet werden oder als an diesem angeordnete Hülse ausgebildet sein
kann. Zweckmäßigerweise wird im Ober- oder Unterstempel ein Spanntrieb vorgesehen,
mittels dessen der Gegenkegel oder der Kegel von außerhalb des Stempels verstellbar
ist. Um die federnde Schloßkraft zu erhöhen, kann der als Schloßhülse ausgebildete
Kegel durch Anordnung von axialen oder radialen Schlitzen federnd gestaltet werden
oder als Schraubenfeder ausgebildet sein.
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Je nach den an den Stempel zu stellenden Anforderungen kann der Kegel,
Gegenkegel und der die Wälzkörper tragende Käfig, d. h. also das zusammengesetzte
Schloß, aus Stahl und/oder Leichtmetall hergestellt werden. Besonders vorteilhaft
ist es, daß das erfindungsgemäße Schloß leicht abnehmbar, d.h. auswechselbar am
Stempel angeordnet ist und auf Grund seiner Sondergestaltung, d. h. Ausrüstung,
mittels einer Kegelfreilaufkupplung für verschieden dimensionierte Rohrstempel verwendbar
ist.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es ferner, daß die Wälzkörper
etwa in horizontaler Ebene im Schloß laufend um den ganzen Stempel herum angeordnet
sind.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele in sechs Figuren
schematisch dargestellt. Fig. i bis 3 zeigen einen mit dem erfindungsgemäßen Schloß
ausgerüsteten Rohrstempel in teilweisem Schnitt, wobei das Schloß außen am Stempel
angeordnet ist; Fig. 4 zeigt die Schloßanordnung im Innern des Stempels und die
beispielsweise Anordnung eines Spanntriebes; Fig. 5 zeigt die in horizontaler Ebene
im Schloß umlaufenden Wälzkörper; Fig. 6 einen S chnitt nach der Lin ieV I-V I der
Fig. 5. In allen Figuren bezeichnet 4. den Oberstempel, 3 den Unterstempel und 2
die Fußplatte. Wie aus Flg. 3 zu ersehen ist, ist auf dem Unterstempel 3 der als
Schloßhülse io ausgebildete Kegelaufgesetzt; dieser legt sich unmittelbar mit seiner
inneren Fläche um den Oberstempel 4. Auf die Schloßhülse io ist ein die Wälzkörper
8 tragender Käfig 9 aufgeschoben und über diesen die Spannhülse 5 (Gegenkegel) aufgesetzt.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Stempel ist die Kopfplatte 7 mit dem Oberstempel
4 starr verbunden, während die in den Fig. i, 2, 4 und 5 dargestellten Oberstempel
eine mittels eines Ouerkeiles i verstellbare Kopfplatte 7 besitzen. Wie aus Fig.
2 ersichtlich ist, befinden sich an der Außenfläche der Spannhülse io schräg verlaufende
Führungen i i für die etwa in horizontaler Richtung umlaufenden Wälzkörper. Insbesondere
ist die Anordnung der Wälzkörper 8 in Fig. 5 (linke Hälfte) mit 8" dargestellt.
Hierbei tritt es klar zu Tage, daß die Längsachsen der umlaufenden Wälzkörper 8
bis 8" in einem Winkel schräg zur Stempellängsachse verlaufen. Aus Fig. 6 ersieht
man, daß die Wälzkörper 8 bis 8" um den gesamten Stempelumfang herum angeordnet
sind. Bei diesem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nach Setzen des Stempels,
wobei sich die Setzvorrichtung auf der oberen Kante der Schloßhülse io beispielsweise
abstützen kann, die überwurfmutter bzw. Spannhülse 5 angezogen und erhält durch
die Schräglage der Wälzkörper 8 bis 8" bzw. der Führungen i i eine Bewegung in Richtung
auf die Sc'hloßhülse io (Schloßhülse = Kegel, Spannhülse 5 = Gegenkegel). Je nach
Anziehen der Spannhülse 5 wird eine kleinere oder größere Klemmkraft erzeugt. Hierbei
zeigt es sich, daß zum Spannen des Schlosses nur kleinste Kräfte erforderlich sind,
während zwischen Schloßhülse io und Oberstempel größte Druckkräfte hervorgerufen
werden. Das Übertragungsverhältnis der kleinen Antriebskraft zur großen Druckkraft
ist hierbei günstiger als bisher bei allen bekannten Stempelschlössern.
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Fig. 4 zeigt die Anordnung des Stempelschlosses im Stempelinnern,
wobei der Gegenkegel bzw. die Spannhülse 5' als in den Oberstempel 4 eingeschobene
Hülse ausgebildet ist. Hierbei kann der Gegenkegel bzw. die Spannhülse 5' als Hohlkegel
ausgebildet sein und schraubennutförmige Führungen i i' besitzen oder selbst als
Schraubenfeder ausgebildet sein. Der Kegel io' ist hier mittels einer Grundplatte
i2 an einem Spanntrieb, welcher im vorliegenden Fall beispielsweise aus einer Spindel
13, dem Kegelrad 14 und dem Antrieb 6 besteht, im Unterstempel 3 gelagert. Zwischen
Kegel iö und Gegenkegel 5' ist der die Wälzkörper 8' tragende Käfig 9' geführt.
Bei Betätigung des Spanntriebes 6, 13, 14 wird der Kegel io' in den Gegenkegel 5'
eingedrückt und die gleiche Spannwirkung wie bei: den anderen Ausführungen erreicht.
Auch hierbei ist für die Betätigung des Spanntriebes nur eine kleinste Antriebskraft
bei Erreichung höchster Druckkräfte im Spannschloß selbst erforderlich.