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Publication number: DEW0011998MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 27. August 1953 Bekanntgemacht am 3. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht: sich auf eine elektrisch angetriebene Spannvorrichtung mit: selbsttätiger Nachspannung und unbeschränktem Nachspannweg.

Die Nachspannung hat den Zweck, bei Verwendung hydraulischer oder pneumatischer Spannmittel das Nachlassen der Spannkraft zu verhindern. Ferner soll die Spannkraft in solchen Fällen aufrechterhalten bleiben, in dienen das gespannte

ίο Werkstück aus irgendeinem Grunde nachgeben kann, entweder durch nicht einwandfreie Auflage, durch eine bröcklige Oberfläche (z. B. spröder Guß) oder infolge geringer Eigensteingkeit, wie z. B. bei dünnwandigen Rohren oder sonstigen Hohlkörpern.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art: läßt man z. B. dien Spannniotor dauernd unter Strom stehen. Dieise 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.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen wird die Nachspannwirkung dadurch erreicht, d(aß der Spannmotor eine Federspannung erzeugt, welche für die Spannwirkung verwendet wird: Hierbei werden z. B. bei Schraubstöcken federnde Spannbacken, verwendet, oder die Gewindespindel odter Mutter des Schraubstockes wird federnd! angeordnet. Bei Spanngetrieben verwendet! man

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Wanderschnecken, welche durch Federn abgestützt sind und sich nach Erreichen des Spanndruckes axial verschieben und dabei die Feder spannen.

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 haben die Spannvorrichtungen große Abmessungen. Die zum

ίο Regulieren der Spannkraft erforderlichen Einrichtungen, werden entsprechend groß und teuer.

Spannvorrichtungen, bei denen die Spannkraft über Gewindespindel und Mutter übertragen wird, erfordern zum Lösen eine größere Kraft als zum Spannen.

Das beim Spannen aufgewendete Drehmoment wird durch das Schwungmoment aller umlaufenden Teile 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 daß das Drehmoment des Spaninmotors durch das Schwungmoment der Getriebeelemente unterstützt wird.
Diese Schwierigkeit ward bed 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, unterstützt. Auch diese Lösung ist kompliziert und teuer.

Durch die Erfindung werden die Nachteile der ■ bekannten. Vorrichtungen vermieden und die Aufgabe dies elektromotorischen Spannens und Lösens in einfacherer Weise gelöst.

■ Gemäß der Erfindung treibt der Spannmotor eine um ihre Achse drehbare Büchse mit einem innenseitigen Steilgewinde an, das in das Außengewinde einer Welle eingreift, von. der die Spannmittel über ein Getriebe betätigt werden und die sich gegen eine einstellbare Druckfeder abstützt. Diese Abstützung geschieht derart, daß die Welle beim Überschreiten des an der Feder eingestellten Spanndruckes 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, Verschiiebeweg der Schalter entlastet wird und den Spannmotor wieder einschaltet. Gemäß der Erfindung kann das Nachspannen in zwei Stufen erfolgen, In diesem Falle wird zunächst beim Zurückdrücken der Welle durch die Feder die Welle in der durch den. ausgeschalteten und festgebremsten Motor ebenfalls festgehaltenen Steilgewindtehülse im Sinne des Nachspannens gedreht, und der Motor wird erst dann wieder selbsttätig eingeschaltet, wenn die Welle in ihre äußerste rechte Lage zurückgekehrt ist.

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 ange-• ordnet 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 Ausnehmung 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.

In der Zeichnung ist ein, Ausführungsbeiispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ί einen Schnitt durch die Gesamtanord,-nung,

Abb. 2 istii vergrößertem Maßstab die die Spannvorrichtung antreibende erfindungsgemäße Einrichtung und

Abb. 3 eine in Achsrichtung der Gleitwelle angeordnete Druckfeder.

Der Spannmotor 1 treibt über das Ritzel 2 eine Hülse 3 an, die mittels Kugellager 4 im Gehäuse 5 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 Außengewinde 9 der Welle 10 ein, die an einem Ende bei 11 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_ß der Hülse 3 anliegt. Die Büchse 7 hat einen Bund 42, der mit dem Anschlag 3_b an der Kupplung¹6 anliegt. Auf der Welle 10 ist das Zahnrad 14 befestigt, das über das Zahnrad, 15 und Kegelräder 16, 17 die Gewindespindel 18 antreibt, die bei Drehung den Kolben 19 im Zylinder 20 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.

Die auf die Welle 10 durch das Steilgewinde 9 ausgeübte Axialkraft wird von einem Kugellager 26 aufgenommen, das sich in einer Ausnehmung eines Gleiitstückes 27 befindet. Dieses Gleitstück 27 hat eine Keilfläche 27_a, gegen, die ein. Keilstück 28 durch die rechtwinklig zur Achse der Welle 10 angeordnete Druckfeder 29 angedrückt wird. Das Keilstück 28 hat einen rohrförmigen Ansatz 28_a, mit dem es im Gehäuse 5 geführt ist.

Die Vorspannung 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 3O₆ und, unter dem Schraubenkopf eine Skala 3O_a.

Das Gleitstück besitzt eine zweite Keilfläche 27^, mittels derer es bei Verschiebung den Schaltbolzen 31 eines Schalters 32 bewegt¹. Der Schalter 32 dient zum Ein- und Ausschalten, dies Spannmotors 1.

Auf der Welle i_a des Spannmotors 1 ist ein kegeliger Bremsflänsch 33 axial verschiebbar, aber gegenüber der Welle I₀ unverdrehbar befestigt, dtef durch eine Druckfeder 34 gegen die feststehende,

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konische Bremsfläche 35 des Spannmotorgehäuses 36 gedrückt wird. Sobald der Spannmator 1 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 1 werden auch die Elektromagnet© 37 abgeschaltet. Der Motor wird dadurch schlagartig abgebremst und das von der Welle 9 gegebene elektrische ίο Kommando' festgehalten.

In Abb. 3 ist 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 10 angeordnet ist. Die Vorspannung der Druckfeder 39 ist durch die Schraube 40 von außen einstellbar. Unten am Schraubenkopf der Schraube 40 kann zu diesem Zweck eine Skala 40« mit einem Zeiger 4O₆ angebracht sein. Die Büchse 38 besitzt eine Keilfläche 38_ß, mittels derer sie bei Verschiebung den Schaltbolzen, 31 des Schalters 32 bewegt. Der Schalter 32 dient wieder . zum Ein- und Ausschalten des Spannmotors 1.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist folgende: Vordem Einspannen eines Werkstückes nehmen die Teile der Vorrichtung die in den Abb. 1 bis 3 gezeichnete Stellung ein. Durch einen nicht gezeigten Spannmotorhauptschalter, der mit dem Schalter 32 in Reihe liegt, wird der Spannmotor eingeschaltet und gleichzeitig die Bremse 33 bis 37 gelüftet. Der Motor 1 treibt über das Ritzel 2' die Hülse 3 an, die über die Lamellenkupplung 6 die Büchse 7 mitnimmt. Während des Spannvorganges überwiegt zunächst die von der Druokfeder 29 über das Keilstück 28, das Gleitstück 27 und das Lager 26 auf die Welle 10 ausgeübte Axialkraft die entgegengesetzt gerichtete Axialkraft, die in dem Gewinde 9 entsteht, so daß keine axiale Verschiebung der Welle 10, sondern eine Drehung dieser Welle herbeigeführt wird. Die Welle 10 treibt dann über die Zahnräder 14, 15 und die Kegelräder 16, 1.7 die Gewindespindel 18 an und erzeugt im Zylinder 20 einen Druck, der durdh Leitungen 22 den einzelnen Teilen der Spannvorrichtung 23, 24 zugeleitet wird.

Der gewünschte Spanndruck wird durch Einstellung der Vorspannung der Feder 29 an der Schraube 30 festgelegt. Unter dem Schraubenkopf kann eine Skala 3O_f( zur Einstellung mit einem Zeiger 3O₆ 'angebracht sein. Sobald im Zylinderraum 21 der eingestellte Spanndruck überschritten wird, überwiegt die vom Gewinde 9 auf die Welle 10 ausgeübte Axialkraft die Kraft der Feder 29,. und die Welle 10 verschiebt sich gemeinsam mit dem Gleitstück 27 nach linke. Hierbei wird . das Keilstück 28 angehoben und die Feder 29 stärker gespannt, bis der ebenfalls angehobene Schaltbolzen 31 des Schalters 32 den Spannmotor 1 abschaltet, der durch die Bremse 33 bis 37 augenblicklich stillgesetzt wird. Während der Verschiebung der Welle 10 und des Gleitstückes 27 nach links findet keine Drehung der Welle 10 und daher keine Druckerhöhung im Zylinderraum 21 mehr statt.

Wenn nach Abschalten des Spannmotors 1 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 10 wieder nach rechts. Da die Büchse 7 sich wegen der Festbremsung des Spannmotors 1 nicht drehen kann, muß sich die Welle 10 bei ihrer Verschiebung nach rechts drehen, wobei sie das Getriebe 14 bis 17 antreibt und den Druck im ZyHnderinneren 21 konstant hält.

Der Schalter 32 ist so ausgebildet, daß er bei Zurüokbewegung des Schältbolzens 31 nach unten den Spannmotor 1 nicht im Ausschaltpunkt, sondern erst dann einschaltet, wenn die Welle 10 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 1 also wieder eingeschaltet und die Bremse 33 bis 37 gelüftet, und die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich.

Bei der Schaltbewegung nimmt das Außengewinde 9 der Schaltwelle 10 den Bund 41 mit, während der Bund 42 leicht angehoben wird, wenn die Büchse 7 gegen das Kegelrollenlager 13 gedruckt 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 Schwüngmoment der Getriebemomente unterstützt wird.

Claims

100 Patentansprüche:

1. Elektrisch angetriebene Spannvorrichtung mit selbsttätiger Nachspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannmotor (1) eine um ihre Achse drehbare Büchse (7) mit einem innenseitigen Steilgewinde (8). antreibt, das in das Außengewinde (9) einer Welle (10) eingreift, von der die Spannmittel (18 bis 24) über ein Getriebe (14 bis 17) betätigt werden und die sich gegen eine einstellbare Druckfeder (29 bzw. no 39) derart abstützt, daß sie beim Überschreiten des an der Feder .eingestellten Spanndruckes sich axial verschiebend einen Schalter betätigt, der den Motor abschaltet und bremst, und daß beim Nachlassen des Spanndruckes die Feder (29 bzw. 39) die Welle (10) zurückdrückt, wodurch nach einem bestimmten Verschiebeweg der Schalter entlastet wird und den Spannmotor

(1) wieder einschaltet.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachspannen in zwei Stufen erfolgt, nämlich derart, daß zunächst beim Zurückdrücken der Welle (10) durch die Feder (29 bzw. 39) die Welle (10) in der durch den ausgeschalteten und festgebremsten Motor ebenfalls festgehaltenen Steilgewindehülse (7)

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im Sinne des Nadhspannens gedreht wird und daß der Motor erst -dann wieder eingeschaltet wird, wenn die Welle (10) in ihre äußerste rec'hte Lage zurückgekehrt ist.

3. Spannvorrichtung nac'h den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den SpannmotO'r (1) eine elektromagnetische Bremse eingebaut ist, die bei Abschaltung des Spannmotors ein schlagartiges Stillsetzen ermöglicht und die das von der Welle (10) gegebene elektrische Kommando festhält.

4. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innenseitig mit dem Steilgewinde versehene Büchse (7) über eine elastische Kupplung, z. B. eine Lamellenkupplung (6), mit einer Hülse (3) verbunden ist, die vom Spannmotor (1) in Drehung versetzt wird.

5. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abstützstellen (3_a und 3_&) der Hülse (3) gegen die Büchse (7) Bunde (41 und 42) angebracht sind, von denen der sich auf die Kupplung (6) stützende Bund (42) beim Lösen zusammengezogen wird und dadurch das übertragbare Drehmoment der Kupplung (6) verstärkt.

6. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichntt,daß das Abschaltdrehmoment mittels einer Sdhraube (30 bzw. 40) verstellbar ist.

7. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schraubenköpfen der Schrauben (30 bzw. 40) Zeiger (3O₆ bzw. 40&) und unter den Schraubenköpfen Skalen (30,, bzw. 4O₀) zur Einstellung angebracht sind.

8. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) sidh gegen ein Gleitstück (27) abstützt und die senkrecht zur Adhse der Welle (10) angeordnete Druckfeder ein Keilstück (28) an eine Keilfläche (27J des Gleitstückes (27) andrückt, das auch den Schalter betätigt.

9. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8,. dadurch gekennzeichnet, daß die Weide (10) sich gegen ein Gleitstück (38) abstützt, das die Büchse für die in Achsrichtung der Welle (10) angeordnete Druckfeder (39) bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen