DE2308175C3 - Kniehebelkraftverstärker - Google Patents

Description

bau, einen ungewöhnlich geringen Verschleiß und eine dementsprechend sehr große Lebensdauer besitzt sowie ferner bei kleiner gedrängter Bauart die 65 Erzeugung sehr großer Druckkräfte ermöglicht.

Dies wird nach der Erfindung bei einem Knie-

Die Erfindung betrifft einen Kniehebelkraftverstär- hebel kraftverstärker dar eingangs erwähnten Bauart ;er mit mindestens einem Kniehebelpaar, dessen dadurch ereicht, daß auch die Endfläche des anderen

gnjt&ebels, mit der dieser an der Endfläche des einen lung (ungespannt) und die untere Hälfte dieser Figur Kniehebels anliegt, konvex gekrümmt ist und daß die den Kniehebelkraftverstärker in der Endstellung (gcsiStzflächen des Widerlagers und des Drucklagers spannt),

konvex bzw. eben ausgebildet sind, so daß die End- Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie ΠΙ-ΙΠ der

«folien und die Stützflächen theoretisch irjt Linien- 5 Fig.2,

Jj₀^JmIBg schlupffrei aneinander abwälzen. Fig. 4 die Ansicht von zu einer Einheit zusam-

Bej diesem neuen Kraftverstärker iritt zwischen mengefaßten Teilen der Fig.2, teilweise im Schnitt, Aai Endflächen der Kniehebel und den Stützflächen Fig. 5 die Ansicht eines Teils der Fig. 2 in Rich-

,jer Widerlager keine Relativbewegung ein, und da- tung V,

mit kommt die den Verschleiß bedingende gleitende io F i g. 6 einen Querschnitt nach Linie Vl-VI der Reibung in WrjfalL Die Endflächen der beiden Knie- F i g. 5,

j^bel walzen aufeinander und in gleicher Weise an F i g. 7 bis 9 verschiedene vorteilhafte Gestaltungen Stützflächen von Drucklager und Widerlager ab, gen der Wälzflächen,

Sj daß praktisch kein Verschleiß dieser Teile eintritt. F i g. 10 die Seitenansicht eines Maschinenschraub-

gs können deshalb sehr große Druckkräfte auch bei 15 stocks, teilweise im Schnitt,

gedrängter Bauart erzeugt werden. Durch das Ab- F«g. 11 die Hohlspindel des Schraubstocks der

wälzen wird auch immer wieder ein Teil der Ober- Fig. 10 mit eingebautem Kniehebelkraftverstärker fläche der sich berührenden Teile freigegeben, so daß in größerem Maßstab.

hier frisches Schmiermittel hinzutreten kann. In Fig. 1 ist ein Kniehebelkraftverstärker gezeigt

Weitere Ausgestaltungen in der Erfindung ergeben ao mit einem aus den beiden Hebeln 1 und 2 bestehensich aus den Unteransprüchen. den Kniehebelpaar, dessen Hebel 1 sich an einem

Der Kniehebelkraftverstärker nach der Erfindung feststehenden Widerlager 3 und dessen anderer Hezeichnet sich durch eine einfache, nur wenige Teile bei 2 sich an einem in Richtung A verschiebbaren, aufweisende Bauart aus und ermöglicht außerdem das Hochdruckteil bildende Drucklager 4 abstützt, eine einfache Montage und Demontage, insbesondere 25 Mit einer Kraft N, die annähernd senkrecht auf das dann, wenn die Kniehebelpaare, Druckplatte und Knie mit einem nicht dargestellten Niederdruckteil Widerlager zu einer austauschbaren Einheit verbun- einwirkt, wird das Knie gestreckt, so daß durch Knieden sind. Mit diesem Kraftverstärker können bei hebelwirkung das Drucklager 4 um den Weg α ver-Jdeiner gedrängter Bauweise sehr hohe Spannkräfte schoben wird und damit eine verhältnismäßig große erzeugt werden, so daß er mit Vorteil in Maschinen- 30 Kraft H erzeugt wird.

Schraubstöcke eingebaut werden kann. Die aufein- Wie aus F i g. 1 hervorgeht, stützen sich die beiden

ander abwälzenden Teile, nämlich die Kniehebel- Kniehebel 1 und 2 aneinander sowie auch an dem paare, die Druckplatte und das Widerlager bestehen Widerlager 3 und dem Drucklager 4 unmittelbar ab. aus gehärtetem Stahl, desgleichen auch der Spreiz- Die Endflächen 5 bis 8 der Kniehebel 1, 2 sind dabei bolzen. Dank dieser Härte und dem Abwälzprinzip 35 konvex gekrümmt. Die Stützfläche 9 des Widerlaist der Verschleiß so gering, daß dieser Kraftverstär- gers 3 und die Stützfläche 10 des Drucklagers 4 ist ker eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer hat. Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls konalle belasteten und gegeneinander bewegten Teile in vex, sie kann jedoch auch eben ausgebildet sein. Die einem geschlossenen Raum untergebracht sind, so Endflächen S bis 8 und die Stützflächen 9, 10 sind kann dieser mit einem Schmiermittel gefüllt sein, daß 40 damit so ausgebildet, daß sie theoretisch mit Linieneine selbsttätige Dauerschmierung dieser Teile ein- berührung schlupffrei aneinander abwälzen. Es tritt tritt nur eine theoretische Linienberührung ein, da sich

">er Kniehebelkraftverstärker nach der Erfindung die aufeinander abstützenden Endflächen und die hai Jen weiteren Vorzug, daß sich der Krafthub zum Stützflächen bei großer Druckbelastung verformen Druckanstieg linear verhält. Diese Linearität des +5 und infolgedessen eine Berührung in Form eines Druckanstiegs ist jedoch nur dann gegebci, wenn an langgestreckten schmalen Rechteckes eintritt, den Kniehebeln die Krümmungsradien der Endflächen Der die Kraft N ausübende Niederdruckteil kann

Bleich groß sind. Werden an den Kniehebeln unter- auf den Stützhebel 1 allein, gegebenenfalls auer aucn schiedliche Krümmungsradien der Endflächen ange- auf beide Stützglieder 1 und 2 gemeinsam einwirken bracht, so tritt eine geringfügige Änderung des 5« Bei der in Fig. 2 bis 6 gezeigten AusMmnjs Druckanstiegs, d. h. eine geringfügige Abweichung eines Kniehebelkraftverstarkers sind drei Kn ehebel vom linearen Druckanstieg ein. paare symmetrisch zueinander b™. kcmzentradi «jn-

Bei den vorbekannten, eingangs erwähnten Knie- geordnet, und es ist zwischen diesen K^heDeihebelkraftverstärkern tritt im Gegensatz zu dem vor- paaren, deren Kniehebel mit Ie ^und * ™J™~; erwähnten linearen Druckanstieg ein progressiver 55 sind, als M«^™^kto» «^Ώ^Ξίϊΐί-Druckanstieg gegenüber dem Krafthub ein, d. h. bei des Drucklagers f verschiebtarer Spreizbolzen Π an zunehmendem Krafthub tritt gegenüber dem linearen geordnet, der drei schrage ^kflachen 12 aufwe s Druckanstieg ein erheblich größerer Druckanstieg und*»%««££ ^^ÄSÜSÄ

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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeich- 6° Dabei sind diese Druckflächen 12 des Spreizbolzens nüng erläutert, die mehrere Ausführungsbeispiele 11 und die Gegendruckflächen 13 am Wirkhebel la zeigt. Es stellt dar so gestaltet, daß eine möglichst große Berührungs-

Fig. 1 einen Kniehebelkraftverstärker nach der fläche vorhanden ist. Damit wird die spezifische Flä-Erfindung in schematischei Darstellung, chenpressung herabgesetzt, weiterhin weisen bei die-

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine erste Aus- 65 ser vorteilhaften Ausführung die Kniehebel la, führung eines Kniehebelkraftverstarkers mit drei einen Rechteckquerschnitt mit einer verhältnismäßig Kniehebelpaaren. Die obere Hälfte dieser Figur zeigt großen Breitet auf (Fig. 3), so daß diese Spreizeinen Kniehebelkraftverstärker in der Anfangsstel- hebel eine große Stabilität haben und damit eir

seitliches Ausknicken unmöglich ist. Bei dieser dreifacfreh ' Anordnung von Kniehebelpaaren mit einer großen kniehebelbreite b ergeben sich außerdem verhältnismäßig breite Stütz- und Endflächen 9, 10 bzw. S bis ^, so daß beim Abwälzen auf diesen breiten Flächen auch bei großer Belastung kein nennenswerter yerschleiß eintritt. :

'B^V 4^i gezeigten Ausführung sind Drucklager 4 und' Widerlager 3 als zylindrische Scheiben ausgebil-

Anwendung finden, z. B. als Spannelement in Vorrichtungen, zur Klemmung von Tischen an Maschinen, als Klemmeinrichtung für Werkzeuge, z.B. Stähle (an Hobelmaschinen), und bei Maschinen-Schraubstöcken. Dies ist in Fig. 10 und 11 veranschaulicht. Hier ist ein Maschinenschraubstock 25 gezeigt, in welchem eine Hohlspindel 26 verschraubbar ist, die einen Schieber 27 bewegt. Gemäß Fig. 11 ist der bei 28 angedeutete Kniehebelkraftverstärker,

det, und es sind in einer Stirnseite derselben zur BiI- io der mehrere konzentrisch angeordnete Kniehebeldung der Stützflächen 10 und 9 durchgehende ge- paare Ie, 2 aufweist, in einer erweiterten zylindriradlinige Nuten 14 vorgesehen (siehe Fig.5 und 6), sehen Verlängerung 29 der Hohlspindel 26 gelagert, die in einfacher Weise durch Fräsen hergestellt wer- wobei eine in der Hohlspindel 26 verschiebbar geden können. lagerte und am Schieber 27 des Schraubstocks sich

Gemäß F i g. 2 ist eine zylindrische, den Kraftver- 15 abstützende Druckstange 30 mit dem als Kolben ausstärker mit diesen Scheiben 3 und 4 aufnehmende gebildeten Drucklager 4 verbunden ist. Die Anord-Büchse 15 vorgesehen, ferner eine den Boden dieser nung des in dieser Hohlspindel eingebauten Knie-Büchse durchdringende, auf den Spreizbolzen 11 wir- hebelkraftverstärkers stimmt im wesentlichen mit der kende Druckschraube 16 und weiterhin ein diese Anordnung nach F i g. 2 überein, indem das büchsen-Büchse verschließender Schraubring 17, in welchem 20 artige Gehäuse 15 der zylindrischen Spindelverlänverschiebbar ein Druckbolzen 18 gelagert ist, der mit rung 29 entspricht.

der Druckscheibe 4 eine feste Einheit bildet. Dabei Die Schraubstockbetätigung erfolgt, indem mittels

ist zwischen Druckscheibe 4 und Schraubring 17 eine einer Handkurbel 31 eine Antriebswelle 32 gedreht Druckfeder, z. B. ein Tellerfederpaket 19, angeord- und über eine Drehmomentkupplung 33 die Hohlnet, die nach beendetem Spannvorgang die Druck- 35 spindel 29, 26 gedreht und damit der Schieber mit scheibe mit den Kniehebelpaaren und damit auch den seinem Backen 34 an das Werkstück herangeführt

wird. Dann kommt der Schieber 27 zum Stillstand, so daß beim Weiterdrehen der Kurbel 31 die Drehmomentkupplung 33 auslöst und damit die Antriebsspindel 32 a im Gewindeteil 35 der Spindelverlängerung 29 verschraubt und damit diese Spindel in Richt A b id D Sdld i f

Spreizbolzen 11 in die Anfangsstellung zuriickdrückt. Zur Begrenzung des Maximaldruckes H kann für den Spreizbolzen 11 ein Begrenzungsanschlag, z. B. eine verstellbare Schraube 20 vorgesehen sein.

Um im ungespannten Zustand eine gegenseitige Verschiebung der Kniehebel 1 α, 2 zu verhindern, ist zur Sicherung dieser Kniehebel in ihrer gegenseitigen Stützlage jeweils eine Stahlkugel 21 od. dgl. vorgesehen, die in entsprechende Bohrungen der Endflächen 5 und 7 lose eingesetzt ist.

Aus F i g. 3 und 4 geht hervor, daß Druckscheibe 4
und Widerlagerscheibe 3 durch mehrere axiale Bolzen 22 zu einer Einheit so miteinander verbunden _

sind, daß diese Bolzen eine axiale Verschiebung der 40 des Spreizbolzens 11 aus der Anfangsstellung (oberer Druckscheibe4 gegenüber der Widerlagerscheibe3 Längsschnitt der Fig.2) in die Endstellung (unterer gestatten, wobei gemäß F i g. 3 diese Bolzen 22 zugleich zur seitlichen Führung der Kniehebelpaare
1 α, 2 dienen. Bei der gezeigten Ausführung sind die
Bolzen 22 fest in die Scheibe 4 eingeschraubt. In die 45
freien Enden dieser Bolzen ist eine Kopfschraube 23
eingeschraubt und auf dieser eine Schraubenfeder 24
vorgesehen, so daß die Scheibe 3 ständig zu der
Druckscheibe 4 gedrückt wird und damit diese Einheit im ungespannten Zustand zusammengehalten 50 heblich gesteigert werden. Dies wird dadurch erreicht, wird. daß Stützflächen 10, 10a und die Endflächen 8, 8 a;

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die beiden Endflächen 5, Sa: 7. 7a in ihrem Abwäizbereich verschiedene 7 und 8 des Kniehebels 2 mit dem gleichen Radius R Krümmungsradien A_n,, A₂; R, R₃; R_v R_&; R, /?₄ gekrümmt sind, dessen Mittelpunkt auf der Mittel- aufweisen, derart, daß bei der anfänglichen Kraftlinie des Kniehebels liegt. Denselben Krümmungs- 55 verstärkung die zusammenarbeitenden Flächen mit radius hat auch die Endfläche6 des Wirkglieds la. kleineren Krümmungsradien aufeinander abwälzen Dagegen liegt der Mittelpunkt des Krümmungsradius ^l'^ntJ damit eine größere Verschiebung der Druck R₁ der Endfläche 5 des Wirkglieds I α nicht auf der Platte 4 eintritt und bei der weiteren Kraftverstärkunj Mittellinie desselben, sondern vielmehr auf der so- dann die zusammenarbeitenden Flächen mit größerer genannten Wirklinie W, welche die jeweiligen Be- ^6o Krümmungsradien aufeinander abwälzen und dami rührungspunkte der Endflächen miteinander verbin- eine kleinere Verschiebung der Druckplatte eintritt, det Diese Wirklinie schließt mit der Mittellinie des In Fig. 7 ist bei 2β und 2e die Lage eines Knie

Kraftverstärkers einen Winkel β ein, der konstant hebeis in der Anfangs- und in der Endstellung ge bleibt, auch wenn sich beim Spreizen der Kniehebel- »igt, wobei dessen Endfläche 8 den Krümmungs paare la, 2 durch den Spreizbolzen 11 beim Ab- 65 radius/; hat. Wenn nun der untere Teil 10a de: wälzen die Berührungspunkte der Endflächen ver- Stützfläche des Drucklagers 4 einen kleineren Krüm schieben. mungsradius R_t gegenüber dem größeren Krüm

Der beschriebene Kraftverstärker kann vielseitig mungsradius R^ des oberen Teils 10 dieser Stütz

tung A bewegt wird. Das Spindelende wirkt damit auf den Spreizbolzen 11 des Kraftverstärkers und erzeugt damit einen hohen Preßdruck der Druckstange 30 trf den Schieber 27.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wälzen sich die konvex gekrümmten Endflächen 8 und 6 auf ebenen Stützflächen 10 und 9 von Drucklager 4 und Widerlager 3 ab. Durch Verschiebung

Längsschnitt der F i g. 2) werden die Kniehebelpaare la, 2 gestreckt und damit der Druckbolzen um den Spannhub α verschoben.

Bei ein und derselben Baugröße des Kraftverstärkers bzw. der in F i g. 4 gezeigten Einheit kann nun dieser Spannhub durch besondere Gestaltung der aufeinander abwälzenden Flächen (siehe Fig.7 bis 9) vergrößert und damit die maximale Spannkraft er-

Bäche hat, so ergibt sich eine Vergrößerung des Spannhubs, die dem Verschiebeweg .a, des Drucklagers entspricht — gegenüber dem Spannhub α, wenn die gesamte Stützfläche 10 des Drucklagers eben ist, d.h. nur den großen KrümmungsradiusR_x aufweist.

Gemäß F i g. 8 kann nun eine noch stärkere Vergrößerung des Spannhubs — entsprechend dem Verschiebeweg a₂ — dadurch erzielt werden, daß zusätzlich der untere (am Anfang wirksame) Endflächenteil 8a des Kniehebels la einen kleineren Krüm-

mungsradius R₃ aufweist — gegenüber dem größeren Radius R des oberen Endflächenteils 8.

Gemäß F i g. 9 kann eine dem Verschiebeweg O₃ entsprechende Spannhubvergrößerung auch dadurch erzielt werden, daß die Endflächen Ta und 5a det Kniehebel 2 und la einen kleineren Krümmungsradius R₄ und R₅ erhalten — gegenüber den größeren Krümmungsgradien R und R_t der Endflächen 1 und 5. In der Endstellung der Kniehebelpaare sine

ίο die großen Krümmungsradien wirksam, so daß dami die spezifische Flächenpressung vermindert wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

einer Hebel sich an einem feststehenden Widerlager und dessen anderer Hebel sich an einem verschieb- Patenlansprüche: baren, das Hochdrackteil bildenden Drucklager ab stützt, und mit einem auf das Knie mit einer annä-

1. Kniehebelkraftversßrker mit mindestens 5 hemd senkrecht zu diesem gerichteten^Kraft einwireinem Kniehebelpaar, dessen einer Hebel sich an kenden Niederdruckteil, wobei sich die Kniehebel einem feststehenden Widerlager und dessen ande- mit in ihrer Bewegungsebene konvexen Endflachen SFaSSFSkZ emem^verschiebbaren, das unmittelbar an Stützflächen des Drucklagers und W,-Hochdrucktea bildenden Drucklager abstützt, derlagers abstutzen, sich einer der beiden Kniehebel und mit einem auf das Knie mit einer annähernd io mit emer konvexen Endflache unmittelbar an der senkrecht zu diesem gerichteten Kraft einwirken- Endfläche des anderen Kniehebels abstutzt und Stutzden Niederdruckteil, wobei sich die Kniehebel flächen sowie Endflachen senkrecht zu der Bewemit in ihrer Bewegungsebene konvexen Endflä- gungsebene der Kniehebel geradlinig verlaufende chen unmittelbar an Stützflächen des Drucklagers Mantellinien aufweisen. ,_eft-_An, und Widerlagers abstützen, sich einer der beiden 15 Bei einem derarügen (aus der DT-PS 359 209) Kniehebel mit einer konvexen Endfläche unmit- bekannten Kniehebelkraftverstarker stutzen sich die telbar an der Endfläche des anderen Kniehebels Kniehebel mit konvexen Endflachen in konkaven abstützt und Stützflächen sowie Endflächen senk- Lagerpfannen des Drucklagers und Widerlagers ab. recht zu der Bewegungsebene der Kniehebel ge- Diese Lagerpfannen bilden Stutzflächen fur die Knieradlinig verlaufende Mantellinien aufweisen, d a - 20 hebel. Der Krümmungsradius dieser Stutzflachen durch gekennzeichnet, daß auch die entspricht dem Krümmungsradius der Endflächen der Endfläche (5, 5 a) des anderen Kniehebels (1, Kniehebel. Ferner stützt sich der eine Kniehebel mit la), mit der dieser an der Endfläche (7, 7a) des seiner konvexen Endfläche in einer konkaven Lagereinen Kniehebels (2, 2a) anliegt, konvex ge- pfanne des anderen Kniehebels ab, wobei diese Lakrümmt ist und daß die Stützflächen (9, 10, 10 a) as gerofanne ebenfalls wieder den gleichen Durchmesser des Widerlagers (3) und des Drucklagers (4) aufweist wie die konvexe Endfläche. Wird auf das konvex bzw. eben ausgebildet sind, so daß die Knie ein Druck ausgeübt, so bewegen sich die kon-Endflächen und die Stützflächen theoretisch mit vexen Endflächen in ihren konkaven Lagerpfannen, Linienberührung schlupffrei aneinander ab- wobei eine gleitende Reibung auftritt. Bei hohen wälzen. 30 Druckkräften führt diese gleitende Reibung zu einem

2. Kniehebelkraftverstarker nach Anspruch 1, erheblichen Verschleiß, zumal bei kleinen Kniehebeldadurch gekennzeichnet, daß Drucklager (4) und kraftverstärkern, wie sie z. B. bei Maschinenschraub-Widerlager (3) als zylindrische Scheiben ausge- stocken eingesetzt werden, das Schmiermittel durch bildet und in eine Stirnseite derselben zur Bildung den Druck aus der Lagerpfanne herausgedrückt wird der Stützflächen (10, 9) durchgehende gerad- 35 und eine erneute Schmiermittelzufuhr praktisch unlinige Nuten (14) vorgesehen sind. möglich oder sehr schwierig ist. Mit diesem vorbe-

3. Kniehebelkraftverstarker nach Anspruch 1, kannten Kniehebelkraftverstarker können also bei dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der kleinen Baugrößen, wie sie beispielsweise in Hohl-Kniehebel (1, 2; la, 2) und ihrer gegenseitigen spindeln von Maschinenschraubstöcken eingebaut Stützlage die Kniehebel durch einen Zentrierkör- 40 werden nur verhältnismäßig geringe Druckkräfte per (21) verbunden sind, der m entsprechende erzeugt werden, und außerdem ist mit einem hohen Bohrungen der Endflächen (5, 7) lose eingesetzt Verschleiß zu rechnen.

ist. Es ist auch (aus der DT-AS 1 179 435) ein Sieben-

4. Kniehebelkraftverstarker nach Anspruch 1, gelenktrieb, insbesondere für Stanzwerkzeuge, mit dadurch gekennzeichnet, daß End- und Stütz- 45 einem um eine in Hubrichtung bewegliche Achse flächen (10, 10a; 8, 8a; 5, 5a; 7, 7a) in ihrem schwenkbaren Teil bekannt. Die Keilflächen wirken Abwälzbereich verschiedene Krümmungsradien auf zwei Leitrollen ein, von denen eine beweglich (R^, R.; R, R₃; R₁, R₅; R, R₄) aufweisen, derart, und die andere stationär gelagert ist. Hierbei ist es daß bei der anfänglichen Kraftverstärkung die bekannt, die Keilflächen kurvenförmig zu gestalten, zusammenarbeitenden Flächen mit kleineren 50 um dadurch nicht nur die Größe, sondern auch die Krümmungsradien aufeinander abwälzen und da- Geschwindigkeit des Hubes bzw. des Schubes zu varimit eine größere Verschiebung der Druckplatte ieren. So kann beispielsweise eine gleichförmige Hub-(4) eintritt und bei der weiteren Kraftverstärkung geschwindigkeit in eine beschleunigte Schubbewegung dann die zusammenarbeitenden Flächen mit grö- oder eine verzögerte Hubbewegung in eine gleichßeren Krümmungsradien aufeinander abwälzen 55 förmige Schubbewegung umgewandelt werden.

uij-i damit eine kleinere Verschiebung der Druck- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter

platte eintritt. Beseitigung der vorerwähnten Nachteile einen Knie

hebelkraftverstarker der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem sich also die beiden Kniehebel 60 aneinander sowie auch an Widerlager und Drucklager

■■ unmittelbar abstützen, der einfach ist in seinem Auf