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Elektrisch angetriebene Spannvorrichtung mit selbsttätiger Nachspannung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch angetriebene Spannvorrichtung mit
selbsttätiger Nachspannung und unbeschränktem Nachspannweg.
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Die Nachspannung hat den Zweck, bei Verwendung hydraulischer oder
pneumatischer Spannmittel däs Nachlassen der Spannkraft zu verhin, d6rn. Ferner
soll die Spannkraft in solchen Fällen aufrechterhalten. bleiben, in dienen das gespannte
Werkstück aus irgendeinem Grunde nachgeben kann, entweder durch nicht einwandfreie
Auflage, durch eine bröcklige Oberfläche. (z. B. spröder Guß) oder infolge geringer
Eigensitei%gkeit, wie z. B. bei dünnwandigen Rohren oder sonstigen Hohlkörpern.
Bei den bekannten Vorrichtungen. dieser Art läB:t man z. B. den Spannmotor dauernd
unter Strom stehen.. Diese Lösung bedingt Energieverlust und die Verwendung von
Spezialmotoren, die zum Zweck des Stillstandes unter Strom größer ausgeführt werden
müssen, als für den eigentlichen Spannzweck erforderlich ist.
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Bei anderen bekannten Vorrichtungen, wird die. Nachspannwirkung dadurch,
erreicht, dlaß der Spannmotor eine Federspannung erzeugt, welche für die Spannwirkung
verwendet wird. Hierbei werden z. B. bei Schraubstöcken federnde Spannbacken verwendet,
oder die Gewindespindel oder Mutter des Schraubstockes wird federnd .angeordnet.
Bei Spanngetrieben verwendet man
Wanderschnecken, welche durch Federn
abgestützt sind und sich nach Erreichen des Spanndruckes axial verschieben und dabei
die Feder spannen.
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Alle diese Ausführungen haben entweder große, dem Spanndruck entsprechende
Federn, oder sie erfordern, wenn Untersetzungen dazwischengeschaltet sind, sehr
lange Federwege. Durch die, zur Anwendung kommenden Federn habzn die Spannvorrichtungen
große Abmessungen. Die zum Regulieren der Spannkraft erforderlichen Einrichtungen
werden entsprechend groß und teuer.
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Spannvorrichtungen, bei denen die Spannkraft über Gewindespindel und
Mutter übertragen wird, erfordern zum Lösen eine größere Kraft als zum Spannen.
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Das beim Spannen aufgelvend,-#te Drehmoment wird durch das Schwungmoment
aller umlaufenden Zeile. unterstützt, ferner ist beim Spannen nur die sogenannte
Reibung der Bewegung vorhanden, während beim Lösen die wesentlich größere Reibung
der Ruhe zu überwinden. ist, ohne da,ß das Drehmoment des Spannmotors durch das
Schwungmoment der Getriebeelemente unterstützt wird.
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Diese Schwierigkeit wird bei den bekannten Ausführungen dadurch überwunden,
daß man den Motor beim Lösen zuerst anlaufen läßt und dann durch schlagartiges Kuppeln
die Gewindespindel löst. Diese Wirkung wird vielfach durch zusätzliche Schwungmassen.
ulnrterstützt. Auch diese Lösung ist kompliziert und teuer.
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Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Vorrichtungen
vermieden und die Aufgabe des elektromotorischen. Spaniens und Lösens in einfacherer
Weise gelöst.
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Gemäß der Erfindung treibt der Spannmotor eine um ihre Achse drehbare
Büchse mit einem innenseitigen Stilgewinde an, das in das Außengewinde einer Welle
eingreift, von der die Spannmii@ttel über ein Getriebe betätigt werden und die sich
gegen eine einstellbare Druckfeder abstützt. Diese Ab-
stützung geschieht
derart, daß die Welle beim überschreiten des an der Feder * eingestellten
Spanndrückes sich axial verschiebend einen Schalter betätigt, der den Motor abschaltet
und bremst, und daß beim Nachlassen des Spanndruckes die Feder die Welle zurückdrückt,
wodurch nach einem bestimmten. Verschiebeweg der Schalter entlastet wird, und den
Spannmotor wieder einschaltet.
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Gemäß der Erfindung kann das Nachspannen in zwei Stufen erfolgen.
In diesem Falle wird zu: nächst beim Zurückdrücken der Welle durch die Feder die
Welle in der durch den ausgeschalteten und festgebremsten Motor ebenfalls festgehaltenen
Steilgewindehülse im Sinne des Nachspanners gedreht, und der Motor wird erst dann
wieder selbsttätig eingeschaltet, wenn die Welle in ihre äußerste rechte Lage zurückgekehrt
ist.
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Die Welle, die über das Getriebe -die Spannvorrichtung treibt, stützt
sich gegen ein Gleitstück ab, z. B. in einer Ausnehmung dieses Gleitstückes. Zu
dieser Welle kann die Druckfeder senkrecht angeordnet sein, wobei die Feder von
einer Büchse umgeben sein kann, die eine Keilfläche besitzt. Diese Keilfläche wird
von der Feder an eine Keilfläche im Gleitstück angedrückt. Das Gleitstück betätigt
z. B. durch eine Schrägfläche den Schaltbolzen eines Schalters. Die in einer Ausn.ehmung
des Gleitstückes sich abstützende Welle verschiebt also bei Überschreiten des an,
der Feder eingestellten Spanndruckes das Gleitstück derartig, daß der Schaltbolzen
des Schalters betätigt und so der Motor stillgesetzt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch die Gesamtanordnung, .
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Abb. 2 in vergrößertem Maßstab die die Spannvorrichtung antreibende
erfindungsgemäße Einrichtung und Abb. 3 eine in Achsrichtung der Gleitwelle angeordnete
Druckfeder.
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Der Spannmotor i treibt über das Ritzel 2 eine Hülse 3 an, die mittels
Kugellager 4 im Gehäuse $ gelagert ist. Die Hülse 3 treibt-über die Lamellenkupplung
6 eine Büchse 7 an, die innen mit einem Steilgewinde 8 versehen, ist. Das Gewinde
8 greift in. ein entsprechendes Außengewind e 9 der Welle io ein, die an einem Ende
bei i i in der Büchse 7, am anderen Ende in dem Lagerschild 12 gelagert ist, das
in die Hülse 3 eingeschoben ist. Die Büchse 7 ist einerseits in der Hülse 3, andererseits
mit dem Kegelrollenlager 13 im Gehäuse 5 gelagert. Das Lagerschild 12 der Büchse
7 hat einen Bund 41, der an dem Anschlag 3" der Hülse 3 anliegt. Die Büchse 7 hat
einen Bund 42, der mit dem Anschlag 3b an der Kupplung 6 anliegt. Auf der Welle
io ist das Zahnrad 14 befestigt, das über das Zahnrad 15 und Kegelräder 16, 17 die
Gewindespindel 18 antreibt, die bei Drehung den. Kolben i9 im Zylinder 2o verschiebt.
Der im Zylinderinnern 21 erzeugte Druck wird durch Leitungen 22 in die Zylinder
23 der Spannvorrichtung übertragen, wodurch die Spannkolben 24 verschoben werden
und die Spannung des Werkstückes 25 bewirken.
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Die auf die Welle io durch das Steilgewinde 9 ausgeübte Axialkraft
wird von. einem Kugellager 26 aufgenommen, das sich in einer Ausnehmung eines Gleitstückes
27 befindet. Dieses Gleitstück 27 hat eine Keilfläche 27Q, gegen die ein Keilstück
28 durch die rechtwinklig zur Achse der Welle io angeordnete Druckfeder 29 angedrückt
wird. Das Keilstück 28 hat einen rohrförmigen Ansatz 28Q, mit dem es im Gehäuse
5 geführt ist.
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Die Vorspann.ung der Druckfeder 29 ist an. der in das Gehäuse 5 eingesetzten
Schraube 30 von außen einstellbar. Zu diesem Zweck befindet sich am Schraubenkopf
der Schraube 30 ein Zeiger 30b und unter dem Schraubenkopf eine Skala 30Q.
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Das Gleitstück besitzt eine zweite Keilfläche 27b, mittels derer es
bei Verschiebung den Schaltbolzen 31 eines Schalters 32 bewegt. Der Schalter 32
dient zum Ein- und Ausschalten. des Spannmotors i.
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Auf der Welle i" des Spannmotors i ist ein kegeliger Bremsflansch
33 axial verschiebbar, aber gegenüber der Welle i" unverdrehbar befestigt, der durch
eine Druckfeder 34 gegen die feststehende,
konische Bremsfläche
35 des Spannmotorgehäuses 36 gedrückt wird. Sobald der Spannmotor z unter Spannung
gesetzt wird, werden auch die Elektromagnete 37 erregt, ziehen gegen die Kraft der
Feder 34 den Bremsflansch 33 zurück und lüften die Bremse. Bei Abschalten des Spannmotors
i werden auch die Elektromagnete 37 abgeschaltet. Der Motor wird. dadurch schlagartig
abgebremst und das von der Welle 9 gegebene elektrische Kommando festgehalten.
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In Abb. 3 äst eine andere Ausbildungsform des Gleitstückes mit andersartiger
Anordnung der Druckfeder gezeigt. Das Gleitstück ist als Büchse 38 für die Druckfeder
39 ausgebildet, die in Achsrichtung der Welle io angeordnet ist. Die Vorspannung
der Druckfeder 39 ist durch die Schraube 4o von außen einstellbar. Unten am Schraubenkopf
der Schraube 40 kann zu diesem Zweck eine Skala 40, mit einem ' Zeiger 4ob angebracht
sein. Die Büchse 38 besitzt eine Keilfläche 38a', mittels derer sie bei Verschiebung
den Schaltbolzen 31 des Schalters 32 bewegt. Der Schaler 32 dient wieder zum Ein-
und Ausschalten des Spannmotors i.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Spannvarric'htung ist folgende:
Vor.demEinspannen eines Werkstückes nehmen :die Teile der Vorrichtung die in den
Abb. 1 bis 3 gezeichnete Stellung ein. Durch einen reicht gezeigten Spannmotorhauptsehalter,
der mit dem Schalter 32 in Reihe liegt, wird der Spannmotor eingeschaltet und gleichzeitig
die Bremse 33 bis 37 gelüftet. Der Motor i treibt über das Ritzel 2 die Hülse 3
an, die über die I:amellenkupplung 6 die Büchse 7 mitnimmt. Während des Spannvorganges
überwiegt zunächst die von der Druckfeder 29 über das Keilstück 28, das Gleitstück
27 und .das Lager 26 auf die Welle io ausgeübte Axialikraft die entgegengesetzt
gerichtete Axialkraft, die in dem Gewinde 9 entsteht, so daß keine axiale Verschiebung
der Welle io, sondern eine Drehung dieser Welle herbeigeführt wird. Die Welle io
treibt dann über die Zahnräder 14, 15 und die Kegelräder 16, 17 die Gewindespindel
18 an und erzeugt im Zylinder 20 einen Druck, der durch Leitungen 22 den einzelnen
Teilen der Spannvorrichtung 23, 24 zugeleitet wird.
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Der gewünschte Spanndruck wird durch Einstellung der Vorspannung der
Feder a9 an der Schraube 30 festgelegt. Unter dem Schraubenkopf kann eine
Skala 30a zur Einstellung mit einem Zeiger 30b angebracht sein. Sobald im Zylinderraum
21 der eingestellte Spanndruck überschritten wird, überwiegt -die vom Gewinde 9
auf die Welle io ausgeübte Axialkraft die Kraft der Feder 29, und die Welle io verschiebt
sich gemeinsam mit dem Gleitstück 27 nach links. Hierbei wird das Keilstück 28 angehoben
und die Feder 29 stärker gespannt, bis der ebenfalls angehobene Schaltbolzen 31
des Schalters 32 den Spannmotor i abschaltet, der durch die Bremse 33 bis 37 augenblicklich
stillgesetzt wird. Während der Verschiebung der Welle io und des Gleitstückes 27
nach links findet keine Drehung der Welle io und daher keine Druckerhöhung im Zylinderraum
21 mehr statt. Wenn nach Abschalten das Spannmotors i in der Spannvorrichtung 18
bis 24 ein Nachlassen des Druckes eintritt, drückt die Feder 29 über das Keilstück
28,* Gleitstück 27 und Lager 26 die Welle io wieder nach rechts. Da die Büchse 7
sich wegen der Festbremsung des Spannmotors i nicht drehen kann, muß sich die Welle
io bei ihrer Verschiebung nach rechts drehen, wobei sie das Getriebe 14 bis" 17
antreibt und den Druck im Zylinderinneren 21 konstant hält.
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Der Schalter 32 ist so -ausgebildet, daß er bei Zurückbewegung des
Schaltbolzens 31 nach unten den Spannmotor i nicht im Ausschaltpunkt,-sondern erst
dann einschaltet, wenn die Welle io@ und das Gleitstück 27 ihre Ausgangsstellung,
d. h. ihre in den Abbildungen dargestellte äußerste rechte Lage, .wieder erreicht
haben. In dieser Lage wird der Spannmotor i also wieder eingeschaltet und die Bremse
33 bis 37 gelüftet, und die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich.
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Bei der Schaltbewegung nimmt das Außengewinde 9 der Schaltwelle io
den Bund 41 mit, während der Bund 42 leicht angehoben wird, wenn die Büchse 7 gegen
das Kegelrollenlager 13 gedrückt wird. Demzufolge werden bei der umgekehrten Drehrichtung
die Bunde zusammengezogen. Dadurch drückt -der Bund 42 gegen die Lamellen der Kupplung
6 und verstärkt deren Drehmoment. Das ist besonders wichtig im Hinblick auf den
eingangs erwähnten Umstand, daß :das Drehmoment beim Spannen durch das Schwungmoment
aller umlaufenden Teile unterstützt wird, während beim Lösen die wesentlich größere
Reibung der Ruhe überwunden werden muß, ohne daß das Drehmoment des Spannmotors
durch das Schwungmoment der Getriebemomnente unterstützt wird.