DE19733183A1 - Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein adaptives oder winkelverstellbares Stützelement, im folgenden kurz als Nivellierplatte bezeichnet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Nivellierplatte hat im wesentlichen die Aufgabe, einen Winkelversatz zwischen einem Maschinenfuß oder einem anderen Maschinenelement und z. B. einer Befestigungsebene auszugleichen. Ein eventuell gleichzeitig zu kompensierender Höhen- oder Distanzversatz kann dabei durch die Bauhöhe der Nivellierplatte und zusätzliche Distanzplatten ausgeglichen werden. Aufgaben dieser Art ergeben sich sehr häufig bei der Montage stationär betriebener Motoren jeglicher Baugröße, ebenso bei verschiedenen Aggregaten für die Elektrizitäts­ erzeugung, ferner bei der Montage einer Vielzahl von Metallbearbeitungsmaschinen, bei stationär installierten Pumpen und vielen weiteren Installationen.

Aus der DE 44 29 813 A1 ist es bereits bekannt, eine Nivellierplatte in Form eines speziellen Nivellierschuhes bereitzustellen, welcher neben einer Grund- und einer Deckplatte einen spindelgetriebenen Keil aufweist und der mit einem kugelkalottenförmigen Distanzstück versehen werden kann. Diese Lösung setzt jedoch die spanende Herstellung einer Vielzahl hochgenauer Oberflächen voraus und erfordert erheblichen Aufwand. Darüber hinaus eignet sich diese Lösung nicht dazu, Maschinenfuße abzustützen, welche mit einem Zuganker oder ähnlichen Befestigungsmitteln auf einem Fundament oder einer Tragvorrichtung befestigt sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein besonders preisgünstiges adaptives oder winkelverstellbares Stützelement oder eine Nivellierplatte zu schaffen, welches sich sowohl durch kostengünstige Herstellung als auch durch einfache Verwendung und Handhabung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das adaptive oder winkelverstellbare Stützelement oder die Nivellierplatte, welche insbesondere zur Übertragung vertikal gerichteter Kräfte vorgesehen ist, in Form eines Plattenpaares bestehend aus einer Deckplatte und einer Grundplatte ausgebildet ist, wobei die letztgenannten Platten obere bzw. untere Auflageflächen aufweisen und diese Platten relativ zu einer Achse, speziell relativ zu einer Hochachse, unter Ausführung einer Gleitbewegung gegeneinander verschwenkbar sind und wobei die genannten Platten jeweils eine Mehrzahl anteiliger, voneinander separierter Oberflächenbereiche aufweisen, welche als komplementär zueinander geformte und bevorzugt gewölbte Berührflächen ausgestaltet sind, so daß eine Deckplatte mit einer Grundplätte in mechanischen Kontakt bringbar ist und die Bewegungsmöglichkeit der Gleitbewegungen von Deckplatte relativ zur zugeordneten Grundplatte durch die Formgebung für die gewölbten Berührflächen vordefiniert ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, daß die Berührflächen im wesentlichen von ringförmiger Gestalt und konzentrisch (genauer: koaxial) um eine Hochachse angeordnet sind. Diese Achse verläuft dabei praktisch senkrecht zu den Auflageebenen der Nivellierplatten. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine Verschwenkbarkeit von Deckplatte zu Grundplatte in zwei Freiheitsgraden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, mit einer Verschwenkbarkeit der genannten Platten in nur einem Freiheitsgrad, sind die Berührflächen langgestreckt, d. h. von konstanter Querschnittsform und daher in Form eines allgemeinen Zylinders. Es ist jedoch möglich, zwei solcher Nivellierplatten-Paare derart übereinanderzulegen, daß ebenfalls eine Verschwenkmöglichkeit in zwei Freiheitsgrade herbeigeführt wird.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Mehrzahl der komplementär zueinander geformten Oberflächenbereiche macht es möglich, die zu übertragende Last auf einen größeren Flächenbereich zu verteilen. Dadurch kann ein erfindungsgemäßes Nivellierplattenpaar im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen viel breiter dimensioniert werden, und aufgrund einer vergrößerten Kontaktfläche zwischen Grundplatte und Deckplatte kann es somit auch größere Kräfte übertragen. Alternativ kann eine derart vergrößerte Kontaktfläche dazu herangezogen werden, die Nivellierplatte aus einem nichtmetallischen, speziell einem Plastic-Werkstoff herzustellen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Berührflächen zwischen Grundplatte und Deckplatte exakte, also im wesentlichen sphärische oder zylindrische Oberflächen-Krümmung aufweisen. In einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung, insbesondere bei einer größeren Anzahl von Berührflächen zwischen Grund- und Deckplatte kann vorgesehen sein, daß die vorgenannten Berührflächen entweder plan sind oder eine im wesentlichen konusförmige Oberflächen-Krümmung aufweisen. Die letztgenannte Ausführungsform wird bevorzugt für solche Nivellierplatten verwendet, welche zur Kompensation relativ kleiner Winkelversätze vorgesehen sind.

Die Erfindung, deren zusätzliche Ausgestaltungsmerkmale in den abhängigen Ansprüchen definiert sind, wird im folgenden anhand der Figuren und eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Nivellierplatte in symmetrischer Benutzungslage

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Nivellierplatte in angewinkelter Benutzungslage

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäßen Nivellierplatte in überhöhter Darstellung

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Nivellierplatte im ungefalteten Anlieferzustand

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Nivellierplatte im gefalteten Montagezustand.

Die in Fig. 1 im Querschnitt gezeigte Nivellierplatte besteht aus einer Deckplatte 1 und einer Grundplatte 2. Sowohl Deckplatte 1 als auch Grundplatte 2 sind bevorzugt von zylindersymmetrischer (durch Hochachse 9 definierter) oder alternativ axialsymmetrischer Gestalt. Deckplatte 1 weist eine obere, bevorzugt plane Auflagefläche 7 auf, welche beispielsweise für die Anlage an einen Maschinenfuß vorgesehen ist. Grundplatte 2 besitzt eine untere Auflagefläche 8, welche typischerweise auf einem Hallenboden oder einer Maschinenhalterung aufliegt. Im zylindersymmetrischen Fall ist Fig. 1 als Querschnitt durch eine Ausführungsform gemäß Fig. 5 zu verstehen, im zweiten Fall (Axialsymmetrie) als Querschnitt durch zwei linear erstreckte Profilteile (nicht im einzelnen gezeigt). Die Profile von Deckplatte 1 und Grundplatte 2 definieren also entweder ringförmige Oberflächenstrukturen oder solche in Form eines allgemeinen Zylinders. Diese sind komplementär zueinander ausgestaltet, wobei erfindungsgemäß eine Mehrzahl einzelner Oberflächen vorgesehen sind, welche beim Aufeinandersetzen von Deckplatte 1 und Grundplatte 2 derart in mechanischen Kontakt bringbar sind, daß die laterale Bewegungsfreiheit zwischen Deckplatte 1 und Grundplatte 2 in zumindest einem Freiheitsgrad eingeschränkt ist. In Fig. 1 sind Deckplatte 1 und Grundplatte 2 waagerecht ausgerichtet, wobei diese Platten über die mit Bezugsziffern 4, 4', 5, 5', 6, 6' gekennzeichneten sowie den weiteren dargestellten Berührflächen mechanischen Kontakt aufweisen. Die Berührflächen sind jedoch durch Zwischenräume getrennt, wie beispielsweise durch Bezugszeichen 31, 32 und 33 gekennzeichnet. Damit ist es möglich, Lasten oder Kräfte mittels Deckplatte 1 und Grundplatte 2, bevorzugt in Vertikalrichtung, zu übertragen. Ist die Nivellierplatte mit einer Aussparung 3, 3' versehen (vgl. Fig. 4 und 5), so findet in diesem Teilbereich keine Kraftübertragung statt.

In Fig. 2 wird gezeigt, wie es aufgrund der Konturgebung für die Profile von Deckplatte 1 und Grundplatte 2 sowie der vorgesehenen Zwischenräume (31, 32, 33 und weitere) möglich ist, die Orientierung von Deckplatte 1 relativ zu Grundplatte 2 durch eine Kipp- oder Schwenkbewegung um die in Fig. 1 gezeigte Hochachse 9 zu verändern. Hierbei verlagert sich die genaue Form der Kontaktbereiche auf den Berührflächen. Wie gezeigt, nimmt beispielsweise ein Flächenanteil der äußerst liegenden Kontaktbereiche auf der rechts gezeichneten Seite des Plattenpaares zu, während er entsprechend auf der links gezeichneten Seite abnimmt. Das gleiche gilt für die Flächenanteile der weiteren vorhandenen Kontaktbereiche. Gleichzeitig verändern sich die Volumenanteile der Zwischenräume zwischen den Kontaktbereichen, einem reduzierten Zwischenraumteilvolumen auf der in Fig. 2 rechts gezeigten Seite des Plattenpaares steht eine Volumenvergrößerung der anteiligen Volumina auf der linken Seite gegenüber. Auf diese Weise ist es gemäß der Erfindung möglich, einen Neigungsunterschied der Größe dH (Fig. 2) zwischen z. B. einem Maschinenfuß und einem Gebäudeboden innerhalb einiger Grad, bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 0 bis 3°, auszugleichen. Hierdurch wird eine Nivellierung mit zuverlässiger, verbesserter Auflage zwischen z. B. einer Maschine und einem Gebäudeboden ermöglicht. Ein Nivellierplattenpaar mit zylindersymmetrischem Aufbau stellt eine Ausgleichsmöglichkeit in zwei Freiheitsgraden bereit, während ein Nivellierplattenpaar mit langgestrecktem Aufbau eine Ausgleichmöglichkeit für nur einen Freiheitsgrad bietet. Die Ausgleichmöglichkeit in zwei Freiheitsgrade kann mit dem letztgenanntem Plattentyp aber dennoch dadurch erreicht werden, daß zwei senkrecht zueinander orientierte Nivellierplattenpaare übereinandermontiert werden, was (je nach Herstellkosten des Plattentyps) vorteilhafter sein kann. Für viele Anwendungsfälle ist es von Vorteil, Deckplatten und Grundplatten beider Plattentypen mit genügend genau planen Auflageflächen (7, 8) zu versehen. Es versteht sich, daß eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung auch für die Berührflächen (4, 5, 6, 4', 5', 6') eine präzise Formgebung mit geringen Toleranzen vorsieht.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter und absichtlich überhöhter Darstellung geometrische Gegebenheiten, wie sie bei einer Ausführungsform ähnlich Fig. 1 vorliegen. Die in Fig. 3 angegebenen Proportionen dienen vorwiegend zur Illustration und sind nicht notwendigerweise als Praxisbeispiel zu verstehen. Im Gegensatz zu Fig. 1 liegen die innersten Berührflächen 4, 4' des Nivellierplattenpaares in dessen zentralem Bereich und sind deutlich als sphärisch (oder im alternativen Ausführungsfall als zylindrisch) gekrümmte Oberflächen zu erkennen. Am linksseitigen Ende dieser Berührflächen schließt sich ein Zwischenraum 33 an, welcher im Zusammenspiel mit den übrigen Zwischenräumen (z. B. 31, 32) die gegenseitige Verschwenkbarkeit von Deckplatte 1 zu Grundplatte 2 gewährleistet. Es ist ersichtlich, daß durch eine sphärische, alternativ zylindrische Krümmung der Berührflächen (vgl. Bezugszeichen 5, 5' sowie 6, 6') eine exakte Gleitbewegung von Deckplatte 1 relativ zu Grundplatte 2 geometrisch definierbar ist. Eine solche Bewegung wird limitiert durch die vorbestimmte Lage der Kanten, die den Gleitflächen zugeordnet sind; so wird die erfindungsgemäße Schwenkeigenschaft des Nivellierplattenpaares unter anderem durch die Lage einer äußeren bzw. inneren Kante (10 bzw. 10') der Berührfläche 5' begrenzt. Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung ist es möglich, die Zwischenräume 31 bis 33 anteilig oder vollständig mit einem aushärtbaren Material zu füllen, wodurch die Lage von Deckplatte und Grundplatte zueinander fixiert werden kann. Gleichzeitig kann hierdurch eine zusätzliche Lastübertragung von Deckplatte zu Grundplatte herbeigeführt werden. Gemäß Fig. 3 liegt das Zentrum Z für eine Schwenk- oder Kippbewegung innerhalb der Deckplatte 1. Dies ist jedoch ein Spezialfall. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein entsprechendes Zentrum, durch welches die sphärischen oder zylindrischen Flächenanteile der Berührflächen definiert sind, außerhalb der Deckplatte 1.

Die in Fig. 4 gezeigte Aufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 zeigt die Kanten der Berührflächen, zum Beispiel die Kanten 10, 11 und 12. Diese sind der Grundplatte 1 zugeordnet. Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist es für die praktische Handhabung der erfindungsgemäßen Nivellierplatten von Vorteil, diese einstückig zu fertigen und zu vertreiben. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei der Montage der Nivellierplatten zuverlässig zwei zueinander gehörige, formrichtige Deck- und Grundplatten zur Verfügung stehen und montiert werden können, ohne daß es hierzu einer zusätzlichen Kontrolle bedarf. Zu diesem Zweck sind Verbindungsstege vorgesehen, welche Deckplatte 1 mit Grundplatte 2 verbinden und mit den Bezugsziffern 41 bis 44 gekennzeichnet sind. Bei der Montage der Nivellierplatte wird die in Fig. 4 gezeigte Anordnung in der Mitte des Stegs 44 gefaltet, so daß Grundplatte und Deckplatte aufeinanderzuliegen kommen. Zur weiteren Montageerleichterung ist ein laschenförmiger Montagegriff 21 vorgesehen. Dieser steht mit der Grundplatte in Verbindung und wird mit dieser einstückig hergestellt. Je nach Materialdicke der Nivellierplatte, welche typischerweise mehrere Millimeter beträgt, beispielsweise 2 bis 20 mm, können die Stege 44 mit einer Perforation 45 versehen sein, so daß sich die gezeigte Anordnung besser falten und zusammenlegen läßt. Die Aussparungen 3 und 3' kommen dabei ebenfalls übereinander zu liegen. Sie erleichtern die nachträgliche Montage der Nivellierplatten bei Maschinen, für deren Befestigung Zuganker, Befestigungsbolzen oder ähnliche Mittel vorgesehen sind.

Einen gefalteten Zustand der Anordnung nach Fig. 4 zeigt die Aufsicht gemäß Fig. 5. Durch die Plazierung der Stege 44 und der Aussparungen 3, 3' gelingt eine einfache Ausrichtung der Nivellierplatte um eine Befestigungsschraube oder -bolzen 22.

In weiteren Ausführungsformen und Ergänzungen der Erfindung, welche insbesondere zur Kompensation eines Winkelversatzes von bis zu ca. ± 3° einsetzbar ist, kann folgendes vorgesehen werden:

Die Kanten der vorgesehenen Berührflächen der Nivellierplatte können äquidistant beabstandet sein, können aber auch (vgl. Fig. 4) unterschiedliche Abstände aufweisen.

Wenn ein Nivellierplattentyp gemäß der Erfindung nur zum Ausgleich relativ kleiner Winkelversatzmaße vorgesehen ist, können die normalerweise sphärisch oder zylindrisch geformten Oberflächenteile durch konische bzw. glatte (plane) Flächen angenähert werden, was die Herstellung solcher Platten vereinfacht. In einer standardmäßigen Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Flächenanteile (Projektionen) von Berührflächen (z. B. 5, 6) und Zwischenräumen (z. B. 31, 32) mittlere Anteilswerte von ca. 50 : 50% haben.

Die erfindungsgemäße Nivellierplatte wird bevorzugt aus Metall oder einer Legierung, beispielsweise aus Eisen, Kupfer, Aluminium gefertigt. Insbesondere kann die Herstellung dadurch erfolgen, daß geglühtes oder auf andere Weise in einen eher plastischen Zustand gebrachtes Metall zunächst gestanzt und dann einem Prägevorgang unterzogen wird. Hierdurch erhalten die einzelnen Platten ihre Form und werden auch auf eine gewünschte Festigkeit gebracht. Die Nivellierplatten können auch einer nachträglichen Wärmebehandlung zugeführt werden, um gewünschte Festigkeits- oder Homogenitätswerte zu erzielen. Für Anwendungsfälle, bei denen eine eher niedrige Flächenbelastung vorliegt, kann auch ein Plastic-Werkstoff vorgesehen werden, speziell PET(Polyester)-Material. Desgleichen ist es möglich, Deck- und Grundplatte einzeln aus unterschiedlichen Werkstoffen bereitzustellen, z. B. um dadurch eine zusätzliche Schwingungsdämpfung für eine zu nivellierende Maschine zu schaffen. Zur Vermeidung von Passungsrost-Erscheinungen an der Nivellierplatte kann es vorteilhaft sein, diese einmalig mit einem Schmierstoff zu versehen. Es ist ebenfalls möglich, die Nivellierplatten als Sinterteile herzustellen (z. B. Stahl- oder Polyethylen-Sinterteile), so daß solche Platten mit einem festen oder flüssigen Schmierstoff ausgestattet werden können und dauerhaft vor Abrieb oder Passungsrost geschützt sind.

Claims (16)

1. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement, bestehend aus einer Grundplatte und einer Deckplatte, insbesondere zur Übertragung vertikal gerichteter Kräfte, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Deckplatte (1) weist eine obere Auflagefläche (7) auf
• - die Grundplatte (2) weist eine untere Auflagefläche (8) auf
• - Deckplatte (1) oder Grundplatte (2) sind relativ zu einer Achse, insbesondere zu einer Hochachse (9) unter Ausführung einer Gleitbewegung gegeneinander verschwenkbar
• - Deckplatte (1) und Grundplatte (2) weisen jeweils mindestens zwei voneinander getrennte Oberflächenbereiche auf, welche komplementär zueinander geformte gewölbte Berührflächen (4, 5, 6, 4', 5', 6') besitzen, über die Deckplatte (1) und Grundplatte (2) miteinander in mechanischen Kontakt bringbar sind
• - die Bewegungsmöglichkeit der Gleitbewegungen von Deckplatte (1) relativ zu Grundplatte (2) wird durch die Form der gewölbten Berührflächen (4, 5, 6, 4', 5', 6') vordefiniert.

2. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührflächen (4, 5, 6, 4', 5', 6') im wesentlichen sphärische oder zylindrische Oberflächen-Krümmung aufweisen.

3. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührflächen (4, 5, 6, 4', 5', 6') entweder plan sind oder eine im wesentlichen konusförmige Oberflächen-Krümmung aufweisen.

4. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Deckplatte (1) und Grundplatte (2) jeweils vier oder mehr voneinander separierte, für Deckplatte und Grundplatte komplementär ausgebildete und miteinander in mechanischen Kontakt bringbare Oberflächenbereiche aufweisen.

5. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Grundplatte (1) und Deckplatte (2) einstückig hergestellt sind und mittels Faltungshilfen in Form von Stegen (41, 42, 43, 44) oder Perforationen (45) in gefalteter Weise übereinanderlegbar sind.

6. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement eine schlitzförmige Aussparung (3, 3') aufweist.

7. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem weichem Metall wie Kupfer, Eisen oder Aluminium hergestellt ist.

8. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Polyester-Werkstoff (PET) oder einem anderen Plastic-Werkstoff hergestellt ist.

9. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem metallischen oder kunststoffhaltigen Sintermaterial hergestellt ist.

10. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement durch eine mechanische Verformung oder Beanspruchung verfestigbar ist.

11. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (31, 32, 33) mit einem selbsthärtenden Füllmaterial zumindest teilweise auffüllbar sind.

12. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührflächen mit reibungsmindernden Stoffen oder Schmierstoffen ausgestattet sind.

13. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Auflageflächen (7, 8) plan und mit hoher Oberflächengüte gefertigt ist.

14. Adaptives oder winkelverstellbares Stützelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Kompensation eines Winkelversatzwertes zwischen -3° und +3°.

15. Verfahren zur Herstellung eines in einem vorhergehenden Anspruch definierten adaptiven oder winkelverstellbaren Stützelementes, gekennzeichnet durch die Fertigungsschritte a) thermische Vorbehandlung, b) Stanzen eines Formteils, c) Prägen eines Formteiles, d) thermische Nachbehandlung.

16. Verwendung eines adaptiven oder winkelverstellbaren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 14 definierten Stützelementes, wobei mehrere Sätze von Stützelementen, welche einzeln nur bezüglich eines einzigen Freiheitsgrades schwenkbar sind, derart relativ zueinander um eine Hochachse verdreht und übereinander angeordnet sind, daß die genannten Sätze von Stützelementen insgesamt bezüglich zweier Freiheitsgrade schwenkbar sind.