DE10334914A1

DE10334914A1 - Befestigungs- und Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE10334914A1
Application number: DE2003134914
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr.-Ing. Mugler; Fabian Dipl.-Ing. Berger; Günter Dipl.-Ing. Fischer
Original assignee: MUGLER AG
Current assignee: MUGLER AG
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Bändern, die dem Spannen und Befestigen bzw. Anbringen von Gegenständen an ausgewählten Anlenkpunkten dient. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine weitgehend flexible Vorrichtung in wesentlicher Form eines Spannbandes zu schaffen, die Körper mit sehr variablen Durchmessern oder bei vom Kreisquerschnitt abweichenden Gestaltungen des zu umspannenden Körpers bei sehr variablen Dimensionierungen einesteils einspannen andernteils Gegenstände an bestimmten weiteren dritten Anlenkpunkten bzw. Teilen befestigen kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass an einem mehrteiligen, als Gegenlager dienenden, mit Befestigungsmöglichkeiten (1'') zur Befestigung an Drittelementen (A) vorgesehenen Spannbock (1, 1', 1'', 2) beidseitig Zugelemente (3, 3', 3'', 4) angeordnet sind, die ihrerseits vermittels Strangendschlaufen (5') einen mehrlagigen mit Bandklammern (6) und Klemme (7) versehenen Spannbandstrang (5), der den zu spannenden und zu befestigenden nicht dargestellten Gegenstand umschlingt, aufnehmen.

Description

Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet des Maschinenbaus, damit zum Bereich der Vorrichtungen zum Befestigen und Sichern von Konstruktionselementen oder Maschinenteilen und betrifft insofern eine Vorrichtung mit Bändern, die dem Spannen und Befestigen bzw. Anbringen von Gegenständen an ausgewählten Anlenkpunkten dient.
Zu v.g. Zweckbestimmung sind gemäß des offenbarten Standes der Technik verschiedene Befestigungs- bzw. Spannvorrichtungen bisher bekannt geworden.
Das in DE OS 26 55 772 A1 offenbarte Spannband mit beweglichen Spannklötzen ist mittels der vielen und beweglich ausgestalteten Spannklötze aufwändig aufgebaut und überträgt die im Band wirkenden Zugkräfte voll auf die Bandschlaufen, insbesondere die Bandschlaufenverbindungen. Die Bandschlaufenverbindungen bei dieser technischen Lösung schwächen den wirksamen Querschnitt des Bandes, wodurch zur Vermeidung der Bruchgefahr nur ein geringerer Anteil von Zugkräften übertragen bzw. vom Bandquerschnitt aufgenommen werden kann als vom eigentlichen Spannbandquerschnitt zu erwarten wäre. Im Weiteren schwächen auch die erforderlichen Bohrungen zur Aufnahme der Trage- und Führungselemente für die Spannklötze den Querschnitt des Spannbandes, was gleichfalls eine Begrenzung der zu übertragenden Zugkräfte im Spannband verursacht. Die Gestaltung des dort dargestellten Verschluss- und Spannmechanismus mit Spannschloss und Spannschraube ist in seiner Stabilität anzuzweifeln.
Die Schriften EP 0 429 274 B1 , bzw. der deutsche Anteil DE 690 27 183 T2 hierzu beschreiben ein Spannband, welches offensichtlich aus der Beschreibungseinleitung erkennbar nur für geringe Dimensionierungen und Kräfte/Lasten einsetzbar ist, da hierbei ein Spannen des Bandes mittels Zange über ein Verformungsglied ausgenutzt wird. Darüber hinaus sind die Formschlusselemente, die Zacken, Riffelungen, Haken und Durchbrüche, am und im Band zur Arretierung des gespannten Bandes sehr aufwändig herzustellen und mit Sicherheit auch störanfällig.
In ähnlich komplizierter Weise mit Haken, Nasen, Laschen, Einkerbungen und Aussparungen am Band zum formschlüssigen Einhaken ist ein Spannbandverschluss gemäss DE OS 31 42 163 A1 gebildet. Die vorgenannten Nachteile sind hier gleichfalls zutreffend.
Die Schrift EP 1 022 473 A1 offenbart ein Spannband mit einem sogenannten „Puzzle"-Verschluss bzw. -Verbindung. Hierbei ist eine spezielle Formausbildung in ein hierzu negativ ausgebildetes Gegenstück einzulegen. Die beiden Formenausbildungen (Positiv- und Negativ-Form) müssen exakt passgerecht sein, um ein Funktionsversagen auszuschließen. Letztlich können solche Verschlüsse keine hohen Kräfte übertragen, da hierbei, insbesondere bei der technischen Lösung nach EP 1 022 473 A1 enorme Querschnittsverringerungen im Band vorhanden sind.
Die technische Lösung nach DD 240 938 A1 kommt als einzige ohne Querschnittsverringerung des Spannbandes im Bereich der Schlaufenbildung aus, erkauft diesen Vorteil jedoch durch einen erhöhten Aufwand an Teilen für die Schlaufenbildung und Kräfteübertragung und für die sitzgenaue Positionierung dieser in ihrem Querschnitt kreissegment- und keilförmigen Zusatzteile.
Allen oben dargestellten technischen Lösungen, ob es Spannbänder oder deren Schlaufenausbildung oder aber die Verbindungstechnik von Spannbandschlaufe und Spannband oder die Spannbandbereiche untereinander betrifft, ist ein Hauptnachteil gemeinsam, sie besitzen keinerlei weitere Befestigungselemente, um mittels Spannbandumspannung Gegenstände mittels eben dieser Spannvorrichtung an beliebigen Anlenkpunkten befestigen zu können. Darüber hinaus sind dies alles nur einlagige Bänder sowie Spanneinrichtungen, die nur für einen speziellen Durchmesser oder für einen in engen Grenzen variablen Durchmesser des zu spannenden kreisquerschnittigen Gegenstandes einsetzbar sind.
Ausgehend von den Mängeln des vorgenannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine weitgehend flexible Vorrichtung in wesentlicher Form eines Spannbandes zu schaffen, die Körper mit sehr variablen Durchmessern oder bei vom Kreisquerschnitt abweichenden Gestaltungen des zu umspannenden Körpers bei sehr variablen Dimensionierungen einesteils einspannen andernteils Gegenstände an bestimmten weiteren dritten Anlenkpunkten bzw. Teilen befestigen kann. Weiterhin soll es Aufgabe der Erfindung sein, den Spannbandstrang mit in sich geschlossenen und im Bandquerschnitt ungeschwächten Bandschlaufen, was nur ohne Verbindungselemente realisierbar ist, zu versehen. Darüber hinaus soll es im Einsatzfall zu einer gezielten, bisher technisch so nicht realisierten Entlastung der Bandverbindung durch die Ausnutzung der aus der physikalisch-mechanischen Gesetzmäßigkeit S₁ ≤ S₂·e^μα kommen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben- und Zielstellung durch die Merkmale des Hauptanspruches und in vorteilhaft ausgestaltender Form durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche gelöst.
Das nachfolgend Dargestellte soll insbesondere auf die vorteilhaften Wirkungen des Aufbaus der erfinderischen Vorrichtung hinweisen.
Die Befestigungs- und Spannvorrichtung besteht aus drei Hauptbaugruppen, dem Spannbock, den Zugelementen und dem Spannbandstrang, gegebenenfalls einer 4. Baugruppe, dem Lagerbock. Alle Baugruppen können in Ein- oder Mehrzahl vorliegen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Befestigung von Anbauelementen durch Umschlingung. Die Montage oder Demontage der Vorrichtung kann, im Gegensatz zu einigen Lösungen des Standes der Technik, zerstörungsfrei erfolgen, bezüglich des zu befestigenden Gegenstandes wie auch bezüglich der Vorrichtung selbst. Als Material werden vorzugsweise gegen Korrosion geschützter Stahl, Edelstahl oder hochfester Faserverbundwerkstoff eingesetzt.
Die Vorrichtung kann in verschiedenen den jeweiligen Bedingungen angepassten Ausführungsformen eingesetzt werden, so z.B. mit einem oder mehreren Spannböcken, kombiniert mit einem oder mehreren Lagerböcken und mit einem oder mehreren Spannsträngen, was zur Folge hat, dass auch mehrere Zugelemente eingesetzt sein müssen. Vorteilhaft kann sich auswirken, dass im gesamten Befestigungs- und Spannsystem benachbarte Spannböcke und/oder Lagerböcke durch Stäbe, Balken und/oder Fachwerkkonstruktionen verbunden sein können, wodurch eine Verbesserung der Tragwirkung des Gesamtsystems erzielt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhaft einsetzbar für die Umschlingung folgender Grundformen:

– Zylinder (z.B. Rohre, Stangen, Stützen),
– Vielecke (z.B. Stangen),
– Rechteck, Quadrat (z.B. Kastenprofile, Stützen, Fachwerk),
– Dreieck (z.B. Winkelprofile, Stützen, Fachwerk).

Der Spannbock dient sowohl als Befestigungspunkt für Anbauelemente bzw. für dritte Anlenkpunkte und als Gegenlager der Zugelemente und Spannbandstränge zum umschlungenen Gegenstand. Der Einsatz des Spannbockes bzw. von Lagerböcken in der Vorrichtung bewirkt des weiteren eine zielgerichtete Reduzierung des Umschlingungswinkels des Spannbandstranges bzw. der Spannbandstränge um den zu umschlingenden und damit zu spannenden Gegenstand und bewirkt desgleichen weiterhin wesentlich eine definierte radial auf den Gegenstandsmittelpunkt gerichtete Spannkraft. Durch die gelenkige Lagerung der Spannterminals am Spannbock und die gelenkige Lagerung der Jochbolzen in der Strangendschleife wirkt die gerichtete Zugkraft über Spannbockgelenk (Spannterminal – Zugelement) und Jochbolzen bis zur Ansatzposition des Spannbandstranges am umschlungenen Gegenstand.
Zu den Zugelementen einer Verbindungsstelle gehören Zugstangen, alternativ Zugseile, und je ein Jochbolzen als Verbindungselement zur Strangendschlaufe des Spannbandstranges. Über die Durchgangslöcher im Jochbolzen erfolgt die Verbindung mit den Zugstangen, alternativ Zugseilen. Die Verbindung des Spannbandstrangs bzw. der Spannbandstränge untereinander oder mit dem Spannbock, gegebenenfalls dem Lagerbock, erfolgt über die Strangendschlaufen und pro Strangendschlaufe einen Jochbolzen, bei Verbindungen zu den Böcken mit den Zugelementen. Mit den Zugstangen bzw. Zugseilen können Federn vorgesehen sein, welche temperaturbedingte Längenänderungen in Umfangsrichtung der Befestigungs- und Spannvorrichtung bei konstanter Vorspannkraft ausgleichen. Somit wird bewirkt, dass weder ein Nachlassen oder ein unzulässiges Erhöhen der Spannkraft, wodurch es zu Funktionsbeeinträchtigungen oder -ausfällen kommen könnte, eintritt. Als Muttern können gesicherte Kugelmuttern bzw. Kugelpfannen beidseitig eingesetzt werden.
Der Spannbandstrang wird aus der gewünschten Anzahl von geschlossenen konzentrisch orientierten Bandringen gebildet. Die Bandquerschnitte liegen übereinander, die Bänder liegen konzentrisch ausgerichtet. An den Strangenden bildet sich je eine Strangendschlaufe aus. Somit wird in den Strangendschlaufen ein ungeschwächter Spannstrangquerschnitt bewirkt. Entsprechend der erforderlichen Tragerfordernisse der Befestigungs- und Spannvorrichtung kann der Spannstrangquerschnitt einlagig oder mehrlagig aufgebaut werden. Der Spannstrangquerschnitt wird durch Bandklammern umfasst, welche über die Spannstranglänge verteilt sind. Die Bandklammern sind so vorgesehen, dass sie eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Bändern im Gesamtbandquerschnitt zulassen. Hiermit wird die Flexibilität des Spannstranges mit mehrlagigem Querschnitt gegenüber einem Spannband mit gleicher Querschnittsfläche und homogenen Querschnitt wesentlich verbessert. Der Verschluss der Bandenden basiert auf Reib- und/oder Formschluss durch Klemmung der überlappten Bandenden bzw. gemeinsame Klemmung der überlappten Bandenden mit dem darüber liegenden durchgehenden Bandmaterial. Bei der Erstellung des Spannbandstranges werden die Verbindungsstellen der Bandschlaufen alle auf eine Spannstrangquerschnittseite angeordnet und auf die halbe Spannstranglänge positioniert. Beim Einsatz des Spannstranges liegt die Spannstrangquerschnittseite mit den Bandschlaufenverbindungen vorzugsweise direkt am umschlungenen Gegenstand an. Dies führt im Falle der Umschlingung einer Zylinderform (allgemeiner Einsatzfall) zu einer Entlastung der Bandschlaufenverbindungen. Die Entlastung bezieht sich auf die im Belastungsfall zu übertragenden Zugkräfte und die entstehenden Kopfzugkräfte in den Verbindungen.
Bei bedarfsweisem Einsatz von Lagerbock/Lagerböcken im Spannstrang, dies sollen im Sinne dieser Erfindung die gleichen Bauteile wie die Spannböcke sein, nur dass sie keine Zugelemente aufweisen, lässt sich eine Reduzierung des Umschlingungswinkels des/der Spannbandstranges/Spannbandstränge um den zu spannenden Gegenstand bewirken und damit eine definiert radial auf den Gegenstandsmittelpunkt wirkende Spannkraft erreichen. Dabei läuft der Spannbandstrang über eine definierte Kurvengestaltung des Lagerbockes und spannt diesen gegen den zu umspannenden Gegenstand. Der Lagerbock dient damit einer definierten, dem Spannstrangquerschnitt und Bandmaterial angepassten Kraftumlenkung im Spannstrang. Er verhindert damit unzulässige Biegungen des den Gegenstand umschlingenden Spannstranges. Der Lagerbock kann darüber hinaus zur Befestigung von Anbauteilen genutzt werden.
An nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die 1 bis 4 stellen die erfindungsgemäße Vorrichtung dar. 1 zeigt die Gesamtanordnung der Vorrichtung.
2 zeigt die Gesamtanordnung der Vorrichtung mit einem weiteren Lagerbock.
3 zeigt die Band- und Schlaufenausbildung.
4 zeigt eine weitere mögliche Variante der Vorrichtung bei der Anordnung mehrerer Bänder.
Ausführungsbeispiel:
Eine bevorzugte Ausführungsform der Befestigungs- und Spannvorrichtung besteht aus drei Hauptbaugruppen, dem Spannbock 1, 1', 1'', 2 den Zugelementen 3, 3', 3'', 4 und dem Spannbandstrang 5, 5', gegebenenfalls einer 4. Baugruppe, dem Lagerbock 8. Alle Baugruppen können in Ein- oder Mehrzahl vorliegen.
Der Spannbock 1, 1', 1'', 2 dient sowohl als Befestigungspunkt für Anbauelemente A bzw. dritten Anlenkpunkten A und als Gegenlager der Zugelemente 3, 3', 3'' und 4 und der Spannbandstränge 5 zum nicht dargestellten umschlungenen Gegenstand und ist somit aus zwei im Abstand voneinander parallel angeordneten Platten 1', einer mittig und senkrecht dazu stehenden verbindenden Platte 1'' mit Befestigungsmöglichkeiten, hier Bohrungen, und zwei jeweils außen zueinander und zur Platte 1'' parallel und zu den Platten 1' senkrecht und verbindend angeordneten Spannterminals 2 gebildet. Die Spannterminals 2 sind drehbar gelagert und besitzen zwei senkrecht zu ihrer Drehachse und im Abstand angeordnete Durchgangsbohrungen. In diesen Durchgangsbohrungen sind jeweils eine Zugstange 3, die gleichermaßen einen Jochbolzen 4 trägt, eingefügt. Auf den an den Zugstangenenden befindlichen Gewindeabschnitten sind Tellerfedern und Kugelmuttern angeordnet, damit die Zugstange 3 die beim Spannen auftretenden Zugkräfte in definierter Höhe und gesichert aufzunehmen vermag. Jeder der beiden Jochbolzen 4 befindet sich in einer Strangendschlaufe 5' des Spannbandstranges 5. Der Spannbandstrang 5 wird gemäß 3 aus 1 geschlossenen konzentrisch orientierten Bandring gebildet. Die Bandquerschnitte liegen übereinander, die Bänder liegen konzentrisch ausgerichtet. Der Spannbandstrang 5 ist mit einem dauerhaften Verschluss 7 ausgestattet, der durch gemeinsame Klemmung der jeweils beiden überlappten Bandenden mit dem darüber liegenden durchgehenden Bandmaterial erfolgt. Der Spannstrangquerschnitt wird durch 2 Bandklammern 6 umfasst, welche am Spannbandstrang 5 in der Nähe der Strangendschlaufe 5' angeordnet sind und den Spannstrangquerschnitt derart umfassen, dass eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Bändern im Strangquerschnitt möglich ist. Alternativ ist die Vorrichtung mit einem Lagerbock 8, 2, ausgestattet bzw. kann durch weitere Lagerböcke erweitert werden. Gemäß 4 lassen sich an den Jochbolzen 4 mehrere Spannbandstränge 5 parallel anordnen. Dabei ist es vorteilhaft, für n Spannbandstränge 5 n+1 Zugstangen 3, incl. 3'', 3' vorzusehen.

Claims

Befestigungs- und Spannvorrichtung als weitgehend flexible Vorrichtung in wesentlicher Form eines Spannbandes, dadurch gekennzeichnet, dass an einem mehrteiligen, als Gegenlager dienenden, mit Befestigungsmöglichkeiten (1'') zur Befestigung von Drittelementen (A) vorgesehenen Spannbock (1, 1', 1'', 2) beidseitig Zugelemente (3, 3', 3'', 4) angeordnet sind, die ihrerseits vermittels Strangendschlaufen (5') einen mehrlagigen mit Bandklammern (6) und Klemme (7) versehenen Spannbandstrang (5), der den zu umspannenden nicht dargestellten Gegenstand umschlingt, aufnehmen, wobei der Spannbandstrang (5) weitere Lagerböcke (8) umschlingen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Spannbock (1, 1', 1'', 2) mittig bzw. symmetrisch ein oder mehrere Befestigungselemente (1'') sowie außen zwei gelenkig gelagerte Spannterminals (2) angeordnet sind, die der Aufnahme bzw. Lagerung der Zugelemente (3, 3', 3'', 4) dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbock, insbesondere in seinen Einzelbestandteilen (1') und (1''), in seiner Formgestaltung dem zu umspannenden, nicht dargestellten Gegenstand und dem Drittelementen (A) bzw. seinem Anlenkpunkt angepasst ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (3, 3', 3'', 4) einer Verbindungsstelle aus parallel verlaufenden Zugstangen oder Zugseilen (3) mit Federn (3'') und Verschraubungen (3') und aus einem Jochbolzen (4) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannterminal (2) und der Jochbolzen (4) im gleichen Abstand voneinander gehaltene Durchgangslöcher aufweisen, in denen die Zugstangen oder Zugseile (3) rechtwinklig zu den Spannterminal- und Jochbolzenachsen, welche ihrerseits wiederum parallel angeordnet sind, gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einseitig oder beidseitig anstelle üblicher Verschraubungen mittels üblicher Mutter (3') gesicherte Kugelmuttern bzw. Kugelpfannen sowie Tellerfedern (3'') zum Zwecke der Aufbringen definierter Vorspannkräfte und zum Zwecke des Temperaturausgleiches als Verbindungselemente für die Verbindung zwischen Spannterminal (2) und Jochbolzen (4) eingesetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbandstrang (5) aus einer oder mehreren konzentrisch liegenden, radial zum zu umschlingenden Gegenstand orientiert liegenden Schlaufen gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gesamtspannbandstrang (5, 5, 5) aus einem oder mehreren parallel nebeneinander liegenden, axial zum zu umschlingenden Gegenstand orientierten Spannbandsträngen (5) gebildet sein kann und dabei ab 2 Spannbandsträngen (5) für jeden zuzüglichen Spannbandstrang (5) eine zuzügliche Zugstange oder Zugseil (3) mit Federn (3'') und Verschraubungen (3') vorgesehen sind, wodurch die Bedingung: n Spannbandstränge (5) bei n+1 Zugstangen (3, incl. 3'', 3') als Regelfall erfüllt ist, als Ausnahme ist n (5) bei 2 Stück (3, 3'', 3') möglich.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbandstrang (5) mit je einem Bandverschluss (7) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstrangquerschnitt durch Bandklammern (6) umfasst ist, welche über die Spannbandlänge verteilt angeordnet sind und den Spannstrangquerschnitt derart umfassen, dass eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Bändern im Strangquerschnitt möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbandstrang (5) mit einem dauerhaften Verschluss der Bandschlaufen mittels Formschluss (7) vorgesehen ist oder der Verschluss der Bandenden zu Schlaufen auf Reib- und Formschluss durch Klemmung (7) der überlappten Bandenden bzw. durch gemeinsame Klemmung (7) der überlappten Bandenden mit dem darüber liegenden durchgehenden Bandmaterial erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbandstrang (5) im Einsatz so angeordnet ist, dass die Spannstrangquerschnittseite mit den Schlaufenverbindungen vorzugsweise direkt am zu umschlingenden Gegenstand anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (8) den Aufbau eines Spannbockes (1, 1', 1'', 2) ohne Zugelemente (3, 3', 3'', 4) besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Lagerbock (8) oder mehrere weitere Lagerböcke (8) im Spannbandstrang (5) eingeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spannbandstränge (5) in Verbindung mit mehreren Spannböcken (1, 1', 1'', 2) und/oder Zugelementen (3, 3', 3'', 4) und/oder Lagerböcken (8) im Zuge eines Gesamtstranges in Form einer Reihenanordnung zum Einsatz vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorrichtung in ihrer Gesamtheit oder in ihren Einzelteilen hochfeste Kunststoffe, insbesondere Faserverbundwerkstoffe, als Einsatzmaterial verwendet werden.