Spannvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, bei der eine Spannhülse ein Zugteil umgibt, wobei die Spannhülse wenigstens zwei axial getrennte äussere Bak- ken aufweist, deren innere Oberfläche bezüglich der Achse des Spannteils geneigt ist, und diese innere Ober fläche gegen eine entsprechend geneigte äussere Ober fläche an einem inneren, keilförmigen Hülsenteil an liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, deren äussere Bak- ken formschlüssig gegen ein inneres, keilförmiges Hül senteil anliegen, wodurch gleichzeitig eine wirksame Ab stützung für die Reaktionskraft erzielt wird, die sich durch das Spannen der Vorrichtung gegen die Wand des umgebenden Lochs ergibt, in dem die Spannvor richtung angeordnet werden soll.
Erfindungsgemäss ist hierzu eine Vorrichtung zum Spannen und Festlegen derselben in einem zylindrischen Loch eines Werkstückes oder Bauteiles geschaffen, bei der die geneigte innere Oberfläche der äusseren Backen und die geneigten äusseren Oberflächen des Hülsenteils ebene Oberflächen haben, die in Richtung auf einen gemeinsamen Schnittpunkt in der Achse des Zugteils konvergieren, dass die geneigten äusseren Oberflächen des Hülsenteils lappenförmige Oberflächenteile aufwei sen, und zwar jeweils eines an jeder Seite einer mitt leren öffnung für das Zugteil, und dass die äusseren Backen in der Lage an dem Hülsenteil vermittels ra dial ausdehnbarer Befestigungsteile gehalten werden,
die als solche bekannt sind und die äusseren Backen an deren Enden umgeben.
Die Erfindung ist im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungs gemässen Spannvorrichtung nach einer ersten Ausfüh rungsform, Fig. 2 ein Befestigungsteil für die Backen der Spannhülse, Fig. 3 einen Seitenaufriss, teilweise im längsseitigen Schnitt, der Spannvorrichtung nach der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach der Fig. 3,
Fig. 5 einen Aufriss eines Spannhülsenteils oder in nerer Backe, Fig. 6 eine erfindungsgemässe Spannvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform, und zwar teilweise im Seitenaufriss und teilweise im längsseitigen Schnitt.
Fig. 7, 8 und 9 sind querseitige Schnitte längs der Linien VII-VII, VIII-VIII und IX-IX nach der Fig. 6. Fig. 10 ist eine erfindungsgemässe Spannvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform, und zwar teilweise im Seitenaufriss und teilweise im Schnitt.
Fig. 11 und 12 sind querseitige Schnitte längs der Linien XI-XI bzw. XII-XII nach der Fig. 10, und Fig. 13 ist eine Endansicht der Spannvorrichtung nach der Fig. 10.
Die erfindungsgemässe Spannvorrichtung besteht aus einer Spannhülse und einem Zugteil. Wenn auch nur eine Ausführungsform des Zugteils hier wiedergegeben ist, und zwar in Form eines herkömmlichen Schraub stiftes mit zugeordneter Mutter, kann das Zugteil na türlich auch aus einem Bolzen mit zugeordneter Mutter an jedem Ende derselben bestehen.
Die in der Fig. 1 gezeigte Spannvorrichtung weist einen Schraubstift 10 auf, dessen eines Ende einen sechseckigen, ortsfesten Kopf 11 und dessen anderes Ende ein Gewinde, wie z. B. bei 12, für die Aufnahme einer losen Gewindemutter 13 besitzt. Der Innenseite der losen Mutter 13 anliegend, ist ein Anschlagring 14 vorgesehen. Dieser Ring 14 kann in einigen Fällen z. B. durch einen hülsenförmigen Abstandshalter (nicht ge zeigt) ersetzt sein. Zwischen dem Kopf 11 und dem Anschlagring 14 ist an dem Stiftschaft 15 eine Spann hülse angeordnet.
Gegen die äussere Oberfläche des Schaftes 15 sind drei axial getrennte, innere Backen 16, 17 und 18 an geordnet, die gegeneinander längs radial sich erstrecken- der. axialer Oberflächen 19 anliegen und zusammen ein keilförmiges Hülsenteil oder aussen abgeflachtes Zylin derteil bilden. Ausserhalb dieses abgeflachten Zylinder teils, das durch die Backen 16 bis 18 gebildet ist, sind drei äussere Backen 20, 21 und 22 angeordnet, die ein ununterbrochenes, im Innern abgeflachtes Zylinderteil bilden, das in ähnlicher Weise gegenüber demjenigen der inneren Backen 16-18 getrennt ist, wobei eine äu ssere Backe gegen eine benachbarte innere Backe an liegt, wie es insbesondere in der Fig. 4 gezeigt ist.
Unter Anwenden der inneren Backen 16 bis 18 an stelle eines kontinuierlichen keilförmigen Hülsenteils können die inneren Backen 16 bis 18 sowie die äusse ren Backen 20 bis 22 durch einen einfachen Verfor- mungsvorgang anstelle einer recht komplizierten span gebenden Behandlung, wie sie durch das Herstellen des zylinderförmigen Teils bedingt wird, hergestellt werden. Die Backen können z. B. aus einem Blechmaterial her gestellt werden, indem einfach ein Ausstanzen zusam men mit einem Schlagschmieden erfolgt. Die Backen anordnung kann aus jedem geeigneten Material ein schliesslich Eisen, Stahl oder anderen Metallen hergestellt werden.
Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Backen aus einem formbeständigen Kunststoff vermittels Spritz- guss oder ähnlicher Verformungsvorgänge herzustellen. Die äussere Oberfläche der Spannbacken 20 bis 22 ist mit Umfangsausnehmungen 23 versehen, die im zusam- m; ngebauten Zustand der Backen miteinander in Ver bindung stehen. An jedem Ende der äusseren Backen sind radial ausdehnbare Befestigungsteile 24, 25 in den entsprechenden endständigen Ausnehmungen 23 an geordnet.
Ein Befestigungsteil ist in der Fig. 2 in Form eines dünnen, federnden Spaltrings aus Stahl gezeigt. Vermittels Anordnen eines Befestigungsteils an jedem Ende der Backen 20 bis 22 werden die inneren Backen 16 bis 18 gleichzeitig in ihrer Lage auf dem Schrauben stiftschaft gehalten. Gegebenenfalls können die inneren Backen 16 bis 18 aneinander vermittels eines getrenn ten, ringförmigen Befestigungsteils befestigt sein.
Wie in der Fig. 3 gezeigt, liegen die äusseren Bak- ken mit einer geneigten inneren Oberfläche 26, die sich über die gesamte Länge der Backen erstreckt, gegen eine entsprechend geneigte äussere Oberfläche 27 an den zugeordneten inneren Backen an.
Die Oberflächen 26, 27 der Spannhülse zwischen den inneren und äusseren Backen sind in Richtung auf einen gemeinsamen Schnitt punkt an der Achse des Zugteils, d. h. des Schraub stiftes, und bei der hier aufgezeigten Ausführungsform in der Richtung auf die Mutter 13 geneigt. In dem nicht wirksamen oder nicht ausgedehnten Zustand, siehe Fig. 3, überlappt die Oberfläche 26 der äusseren Hülse den grössten Teil der Oberfläche 27. In dem voll aus gedehnten Zustand der Vorrichtung kann die Oberflä che 26 die gesamte Oberfläche 27 überdecken, so dass ein voller Eingriff zwischen den Oberflächen längs de ren gesamter Länge bewirkt wird.
Vermittels der zwei Befestigungsteile 24, 25 an den Enden der äusseren Backen 20 bis 22 ergibt sich in Kombination mit der Tatsache, dass die äusseren Backen während des gesam ten Spannens gegen die inneren Backen über den grössten Teil deren Länge anliegen, ein wirksames abstützendes Tragen und gleichzeitig eine genaue versetzte Anordnung der Backen.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 beläuft sich der Winkel zwischen den Oberflächen 26, 27 und der Achse des Schraubstiftes 10 auf angenähert 10 . Durch Vergrössern oder Verkleinern dieses Winkels kann eine grössere oder kleinere radiale Ausdehnung oder Spannung durch eine bestimmte Länge der Spann hülse erreicht werden, wodurch der radiale Druck be züglich des Materials eingestellt werden kann, mit dem die Spannvorrichtung zusammenarbeiten soll.
Durch Anwenden eines Schraubenstiftes 10 ist es möglich, ver schieden lange Spannvorrichtungen zu erhalten, indem darauf eine, zwei oder mehrere Spannhülsen in einem Ende-an-Ende-Verhältnis in der axialen Richtung an geordnet werden. Es braucht somit nur eine geringe Anzahl an Spannhülsen unterschiedlicher Längen her gestellt zu werden, um für unterschiedliche Durchmes ser der Schraubstifte zu passen, um so eine grosse An zahl Spannvorrichtungen unterschiedlicher Länge zu er geben. Es ist ebenfalls möglich, nur eine spezifische Hülsenlänge herzustellen und diese Hülsen gleicher Länge zusammen mit hülsenförmigen Abstandshaltern anzuwenden.
Nach Fig. 3 und 4 enden die inneren Backen 16 bis 18 an der Linie A-A. Sowohl die inneren als auch die äusseren Backen weisen die Form aus geneigt ge schnittenen Zylinderteilen auf, die ebene, gemeinsame Lagerflächen 26 und 27 besitzen. Nach der Fig. 4, die einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach der Fig. 3 ist, ist nur ein kleines Teil der Lagerfläche 27 der inneren Backen gezeigt.
Die Linie B-B stellt eine Tan gente bezüglich des Zugteils 10 dar, die .auf die Ober fläche 27 gelegt werden kann. Radial ausserhalb dieser Linie B-B ist die Oberfläche 27 kontinuierlich aus geführt, während radial im Innern der Linie B-B flache Oberflächenteile 27a' und 27b' ausgebildet sind. Diese Oberflächenteile sind jeweils, eines derselben an jeder Seite des Zugteils, mit einer zwischengeordneten öff- nung 28, siehe Fig. 5, für das Zugteil angeordnet.
An der inneren Seite der inneren Backen ist eine zylinder- förmige Oberfläche 29 für die Aufnahme des Zugteils und eine entsprechende zylinderförmige Oberfläche (nicht gezeigt) an den äusseren Backen an dem inneren Ende 30 derselben vorgesehen.
Indem relativ grosse Lagerflächen 26 und 27 zwi schen den inneren und äusseren Backen vorgesehen wer den, ist es ebenfalls möglich, teilweise federnde Bak- ken, z. B. aus relativ formbeständigem Kunststoff, an zuwenden. Auf Grund der deformierbaren Natur dieser Materialien wird ein vollständig zufriedenstellender Ein spanngriff zwischen der Spannhülse und der Wand des Lochs erreicht, in dem die Hülse angeordnet werden soll. Sowohl die äusseren als auch die inneren Backen können aus Kunststoff, z. B. vermittels Spritzguss, her gestellt werden.
Spannbacken aus Kunststoff haben sich als gut ge eignet für die Anwendung in Wänden oder dergleichen aus Leichtbau-Betonblöcken und ähnlichen brüchigen Materialien erwiesen. Um eine besonders vorteilhafte Befestigung für die Spannbacken zu erreichen, können dieselben vor dem Einführen in das Loch, das die Spannvorrichtung aufnehmen soll, mit einem geeigneten Klebstoff oder ähnlichem Material überzogen werden, das in der Lage ist, sich mit dem das Loch für die Spannvorrichtung umgebenden Material zu verbinden oder in der Lage ist, möglicherweise pulverisiertes oder in anderer Weise gelockertes Material um die Spann vorrichtung zu binden, nachdem dieselbe gegen das um gebende Material ausgedehnt worden ist.
Versuche haben gezeigt, dass die Spannvorrichtung in der Lage ist, die grössten Zugkräfte zu übertragen, wenn die Spitze der inneren Backen in der gleichen Richtung gerichtet ist, in der die Zugkräfte wirksam werden. Sobald der Schraubenstift unter Spannung ge setzt wird, werden sich die Backen radial ausdehnen, je stärker die auf die inneren Backen beaufschlagten axialen Kräfte sind.
Im folgenden werden zwei Ausführungsformen er läutert, bei denen der Kopf oder die Mutter des Spann teils daran gehindert wird, im Verhältnis zu der Spann hülse während der Befestigung oder dem Lösen der Spannvorrichtung in dem Bohrloch sich zu drehen. Es sind zwei Arten Spannvorrichtungen bekannt, und zwar die sogenannten Lose-Stift-Spannvorrichtungen und die sogenannten Feste-Stift-Spannvorrichtungen . Die Lose-Stift-Spannvorrichtungen sind für ein Anwenden zusammen mit einem losen Schraubstift vorgesehen, der in die Spannhülse eingeschraubt wird, nachdem die letz tere in ihre Lage in dem Bohrloch oder dergleichen ge bracht wurde.
Die Feste-Stift-Spannvorrichtungen sind jedoch für eine Anwendung in Kombination mit einer losen Mutter vorgesehen, die auf den Stift oder Bolzen der Spannvorrichtung aufgeschraubt wird, nachdem die gesamte Spannvorrichtung, d. h. Spannhülse mit darin eingeführtem Stift oder Mutter, in die Lage in dem Bohrloch oder dergleichen gebracht wurde, so dass die Spitze des inneren Hülsenteils immer in der gleichen Richtung wie die beaufschlagten Zugkräfte vorliegt, um so teilweise eine grösstmögliche Zugspannung zu errei chen.
Die folgenden zwei Ausführungsformen der er findungsgemässen Spannvorrichtung können in Kombi nation mit Standardteilen, wie Bolzen mit Muttern oder Schraubstiften mit zugeordneter Mutter, angewandt wer den, und zwar sowohl wenn die Einspannvorrichtung in Form einer Feste-Stift-Spannvorrichtung als auch einer Lose-Stift-Einspannvorrichtung vorliegt.
Bei der Aus führungsform nach Fig. 6 bis 9 ist die Spannvorrich tung praktisch die gleiche wie diejenige nach den Fig. 1 bis 5, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass das Hülsenteil 18a bis 18a aus drei Backen besteht und über ein Ende des Zugteils unter Umgeben des Mutterkopfes oder der losen Mutter eines Schrauben stiftes oder einer der Bolzenmuttern ausgedehnt ist, das den Kopf im Innern der eigentlichen Spannhülse um schliesst.
In einem der Enden 36a der Spannhülse ist eine innere Öffnung 35a in den inneren Backen 16a bis 18a vorgesehen. Diese Öffnung 35a in der Spannhülse ist im Innern der Spannhülse durch einen radial sich nach innen erstreckenden Flansch 38a begrenzt. Die Öffnung 35a ist so geformt, dass dieselbe im Innern einen Bol- zenkopf oder eine lose Mutter aufnehmen kann. Bei der gezeigten Ausführungsform bildet die Spannvorrich tung eine sogenannte Feste-Stift-Spannvorrichtung, wo bei der Bolzenkopf im Innern der Öffnung 35a auf genommen wird.
Durch die Aufnahme der Mutter an stelle des festen Kopfes des Schraubstiftes im Innern der Öffnung 35a kann man eine sogenannte Lose-Stift- Spannvorrichtung erhalten. Diese Anordnung kann man leicht erhalten durch Öffnen des Befestigungsteils 25a, wie in der Fig. 2 gezeigt, das um die inneren Backen 16a und 18a gespannt wird.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 10 bis 13 ist die Spannhülse in zwei innere Backen 16b, 17b und in zwei äussere Backen 20b, 21b unterteilt. Nach dieser Ausführungsform ist die Öffnung 35b so geformt, dass dieselbe einen quadratischen Bolzenkopf aufnimmt. Die Öffnung 35b ist ebenfalls so angepasst, dass dieselbe eine entsprechend geformte, quadratische, lose Mutter aufnehmen kann.
Durch Befestigen des Spannteils im Innern der Spannhülse dergestalt, dass diese Teile sich nicht in der Lage relativ zueinander drehen, wird eine leichtere Handhabung der Spannvorrichtung erzielt. Durch An ordnen der Spannvorrichtung in einem Bohrloch oder dergleichen ist es bei diesem Aufbau möglich, versuchs weise ohne Gefahr eines Verklemmens der Teile zu ar beiten, und in ähnlicher Weise kann man die Spann vorrichtung anordnen, indem einfach die Mutter oder der Stift des Zugteils angezogen werden, oder ein Lösen kann in einfacher Weise erfolgen, indem auf das Ende des Zugbolzens geschlagen wird, um so die äusseren Backen von den inneren Backen zu lösen.