DE3118449A1

DE3118449A1 - "klemmvorrichtung"

Info

Publication number: DE3118449A1
Application number: DE3118449A
Authority: DE
Inventors: Adolf Rastetter; Erich Dr. 7500 Karlsruhe Schmalenbach
Original assignee: SITEMA; Sitema Gesellschaft fuer Sicherheitstechnik und Maschinenbau mbH
Current assignee: SITEMA; Sitema Gesellschaft fuer Sicherheitstechnik und Maschinenbau mbH
Priority date: 1981-05-09
Filing date: 1981-05-09
Publication date: 1982-12-02
Also published as: US4463481A; FR2505428B1; FR2505428A1; GB2101197B; GB2101197A; DE3118449C2

Description

Anmelder: Sitema,Gesellschaft für Sicherheitstechnik und Maschinenbau mbH., Karlsruhe

Klemmvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung für eine axial bewegbare, lasttragende Stange, insbesondere zum Abbremsen bzw. Feststellen von vorzugsweise durch hydraulischen Antrieb bewegbaren Maschinenteilen mit mindestens einem auf zur Mittelachse der Stange schräg liegender Führungsbahn in einem Gehäuse verschiebbaren Klemmbacken, welcher mit einem Servoon-

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trieb verbunden ist, vorzugsweise mit mehreren die Stange umgebenden Klemmbacken.

Klemmvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art dienen zum-Feststellen oder Abbremsen von" Maschinenteilen oder Lasten, die durch eine Stange, insbe- · sondere über eine Kolbenstange, bewegbar angeordnet sind. Dabei handelt es sich sowohl um Einstellvorrichtungen für WerkzeugmaschinentoiIe, als auch um die Höhenjustierbarkeit von aus der Fahrstellung auf Standstützen übernommenen Bauteilen verschiedener Art. Eine solche Klemmvorrichtung kann außerdem als Sicherheitseinrichtung für hydraulisch anhebbare Kolbenstangen bei Aufzügen, Hebebühnen und dgl. verwendet werden, bei denen ein plötzlicher fehlerhafter Druckabfall des hydraulischen Antriebsmediums eine u.U. gefährliche Betriebsstörung hervorruft.

Zum Stande der Technik gehört eine Klemmvorrichtung, bei der die Klemmbacken durch das Entspannen einer kräftigen Feder an der Antriebsstange angelegt, werden. uns Lösen der Klemmvorrichtung erfolgt dadiirch, da3 die Federkraft hydraulisch durch einen Druckkolben überwunden wird. Mit einer solchen Klemmvorrichtung ist ein Festspannen und Lösen der Antriebsstange ohne zusätzliche Stangenbewegung, d.h. insbesondere ohne

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Absinken einer Last möglich, außerdem hält die Klemmvorrichtung auch bei Energieminfall und Druckabfall durch Federkraft. Wegen der konstruktiv bedingten, relativ geringen Federenergie knnn ηher nur ein relativ kleiner Weg der radialen Zustellung der Klemmbacken erzielt werden. Dies erfordert harte Reibflächen und die Gefahr des Fressens zwischen Klemmbacken und Antriebsstange. Die relativ starken Federn erhöhen das Bauvolumen, ein Versagen der Federn bedeutet unmittelbar den totalen Ausfall 'der Klemmung.

Als Sicherheitseinrichtung für hydraulisch anhebbare Kolbenstangen bei Aufzugskabinen oder Hebebühnen ist aus der DE-PS 23 33 491 eine Fangvorrichtung bekannt, bei der an der Kolbenstange eine durch den Druck des Arbeitsmediums lösbare Bremsvorrichtung mit mehreren, unter direkter Federvorspannung stehenden Bremsbacken vorgesehen ist. Die Bremsbacken umgeben die Kolbenstange kreissektorförmig und sind auf zur Mittelachse schräg liegenden Führungsbnhnen ' im Gehäuse verschiebbar gelagert. Die- Bewegung der Bremsbacken erfolgt über zugeordnete, vom Arbeitsmedium steuerbare hydraulische Antriebe. Durch die Verwendung schräg liegender Führungsbahnen werden bei dieser Fangvorrichtung große axiale und radinle

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Bewegungen- der Bremsbacken möglich, so daß weiche Bremsbeläge in einer toleranzunempfindlichen Anordnung ohne metallisch aufeinander reibenden Flächen verwendbar sind. Wegen der durch Absenken der Last erzeugten Klemmkräfte ergibt sich ein geringes BauTolumen, und die Fangvorrichtung ist auch beim Ausfall des Servomediums durch die Wirkung der last selbstsperrend.

Bei dieser vorbekannten Fangvorrichtung ist jedoch sowohl zum Erzeugen,als auch zum Lösen der Klemmung eine entsprechende Jewegun,^r: der Lust, notwendig, die bei verschiedenen Aufgabenstellungen nicht hingenommen werden kann. Wird beispielsweise ein Haschinen- oder Geräteteil zunächst in eine definierte Bestimmungslage angehoben und soll diese Lage durch Klemmung gesichert werden, so darf zum Erzeugen der Klemmung keine zusätzliche Lastbewegung auftreten.

*■" Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Klemmvorrichtung der eingangs erläuterten Art derart auszubilden, daB eine sichere Klemmung ohne Veränderung der erreichten Einstellage möglich wird, die außerdem ohne Lastbewegung in Losla"3ricbtung leicht aufgelöst werden kann. Außerdem soll die Klemmvorrichtung einen kompakten, auch unter rauhen Betriebs-

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bedingungen wenig störanfälligen AuIb?.m aufweiten und gegebenenfalls unter Verbindung mehrerer gleichartiger Klemmvorrichtungen fernsteuerbar sein.

Die lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt dadurch_? da?) in direkter Verbindung mit den Klemmbacken ein in dem Gehäuse angeordneter, in beiden ilichtungen durch Servokraft verschiebbarer Servokolben vorgesehen int, und dan die iieihungnkmft awiru-hnn der Stange und den Auflagefläch cn der Klemmbacken sowie zwischen den Führungsflächen der Klemmbacken und ihren zugeordneten Führungsbahnen im Gehäuse und der Neigungswinkel der Führungsbahnen so festgelegt sind, da:?; beim Bewegen der Klemmbacken in Klemmriohtung eine Selbstsperrung entsteht, wobei das Lösen der Klemmung der Klemmbacken erst bei einer Bewegung des • Servokolbens in Loslaßrichtung eintritt.

Sine solche Ausbildung ermöglicht bei den verschiedensten Antriebsstangen ein Verriegeln und Lös on durch Servokraft ohne Verhinderung der Eins to !lage, v/ob ei. die Selbsthaltung mindestens so lange andauert₉ wie die Last ihr Vorzeichen nicht wechselt. Ist die definierte Einstellage der lasttragenden Stange erreicht, so kann die Klemmvorrichtung dadurch ver» riegelt werden, daß der Servokolben einseitig durch

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ein Servomedium (hydraulisch oder pneumatisch) beaufschlagt wird und die mit ihm verbundenen Klemmbacken in Klemmrichtung in die selbstsperrende Verricgelungs-Inge vorschiebt. Wird der Servokolben anschließend in IjOHIn'lru:}'! l.ung benui'rschlagt",, so l?ißt sich die Selbstsperrung zwischen den Klemmbacken und.ihren Führungsbahnen und an der lasttragenden Stange auflösen und die lasttragende Stange kann danach frei bewegt werden.

Eine zweckmäßige Ausbildung kann vorsehen, da?) der Servokolben eine Kundstange umgibt und in die Klemmbacken in einer Halterung eingreift, die ein Kadialspiel aufweist, welches die Kadin!Verschiebung der Klemmbacken an den Führunnsbnhncn ermöglich I. Dur el ι die Bewegung der Klemmbacken, welche nuf ihrer von der Antriebsstange abgewandten Seite im Gehäuse auf zur Mittelachse der Stange geneigt liegenden Führungsbahnen geführt v/erden, ergibt sich eine radiale Zustellbewegung, die durch die Verbindung zwischen Klemmbacken und Servokolben nicht behindert werden darf. Eine vorteilhafte Weiterbildung kann dabei vorsehen, daß der Servokolben als Kingkolben mit einem flanschartigen Ansatz ausgebildet ist, welcher in entsprechend angepaßte Ausnehmungen der Klemmbacken eingreift.

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Eine günstige konstruktive Lösung kann vorsehen, da°) der Servokolben sowohl gegenüber der ihn durchdringenden Kolbenstange als mich gegenüber seiner Führungsfläche im Gehäuse durch Dichtungselemente abgedichtet und gegebenenfalls durch nichtmetallische Führungselemente zusätzlich auf der lasttragenden' Stange geführt ist.

=», Bei einer zweckmäßigen Gestaltung in Verbindung mit einer hydraulischen Hebevorrichtung kann die Stnnrce als Kolbenstange eines durch ein Servomedium gespeisten AntriebsZylinders ausgebildet sein. Dabei erscheint es vorteilhaft, die Klemmvorrichtung als Zylinderkopf dieses AntriebsZylinders der Kolbenstange auszubilden, d.h. innerhalb der Klemmvorrichtimf: dio für den Antriebszylinder erforderlichen Dichtungsund Führungselemente anzuordnen. Dies ergibt eine kompakte Baueinheit mit geringer Bauhöhe.

Bei einer bevorzugten Anordnung künnen boidüci U-"; des Servokolbens Druckräume zur i'anleitunr: den Servomediums vorgesehen sein, die ;]e noch der gewünschten Bewegungsrichtung des Servokolbens beaufschlagt werden.

Der Servokolben kann sowohl auf der Seite der kleinsten Querschnittsflächen der Klemmbacken als auch gegebenen-

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falls zweckmäßig auf der Seite der größten Querschnittsfläcben angeordnet sein. Bei einer Anordnung auf der Seite der-größten Flächen ergibt sich eine größere Kolbenfläche, wodurch höhere Servokräfte mit geringerem Servodruck erzielt werden können.

Als Sicherung bei Ausfall des' Servodruckes kann vorgesehen sein, tlaⁿi die Klemmbacke η ;mf Druckf edorn abgestützt sind, die gegen die innere Deckelfläcbe des Gehäuses anliegen. Diese V/irkung kann ebenso erreicht werden, wenn der Servokolben zwischen den Klemmbacken und den Federn angeordnet ist.

Hit den Merkmalen der Erfindung wird eine Klemmvorrichtung geschaffen, welche eine Verriegelung in jeder gegebenen Einstellage ohne zusätzliche Lastbewegung ermöglicht und die durch ihren robusten und betriebssicheren Aufbau auch für einen Einsatz unter rauhen Betriebsbedingungen geeignet erscheint. Die Einstellung der gewünschten Lage kann dabei entweder unmittelbar durch eine reine Verschiebebewegung oder Drehbewegung bzw. durch einen kombinierten Bewegungsvorgang an der lasttragenden Stange erreicht werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen-Standes der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine

Klemmvorrichtung gemäß der Erfindung längs der Linio 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie

2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausschnittsdarstellung einer alternativen Ausbildung mit einer von Fig. 1 abweichenden Anordnung . des Servokolbens.

In Fig. 1 und 2 ist eine Kolbenstange 1 mit Kr^isquerschnitt dargestellt, welche eine Last F in der gezeigten Richtung sowie gegebenenfalls ein zusätzliches Drehmoment M aufnimmt. Die Kolbenstange 1 ist mit einem Kolben 2 verbunden, der in einem hydraulischen Antriebszylinder 3 verschiebbor gelagert ist.

Auf diesen hydraulischen Antriebszylinder 3 ist als Zylinderkopf eine Klemmvorrichtung 4 aufgesetzt, die ein Gehäuse 5 aufweist.

In dem Gehäuse 5 sind drei Klemmbacken 6,7,3 auf gegenüber der Mittelachse der Kolbenstange 1 einen Winkel von etwa 2° bildenden, schräg liegenden Führungs-

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bahnen 9,10,11 radial- und längsverschiebbar angeordnet. Diese Führungsbahnen 9,10,11 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Gleitflächen des Gehäuses; sie können auch gegebenenfalls vorteilhaft zusätzliche Oberflächenbelegungen aufweisen-oder als Kugel-, Nadel- bzw. Rollenlager ausgebildet sein. An den gehäuseseitigen Außenflächen der Klemmbacken 6,7,8 sind den Führungsbahnen 9,10,11 angepaßte Führungsflächen 12,13,14 angeordnet.

Auf der Kolbenstange 1 ist ein im Gehäuse 5 und auf der Kolbenstange 1 verschiebbar gelagerter, ringförmiger Servokolben 15 vorgesehen, der mit einer elastischen Ringdichtung 16 gegenüber der ihn durchdringenden Kolbenstange 1 und mit einer gleichartigen Ringdichtung 17 gegenüber einer Führungsnunnehmung 18 im Gehäuse 5 abgedichtet ist.

Beidseitig des Servokolbens 15 sind im Gehäuse 5 Druckräume 19,20 gebildet, denen entsprechend der gewünschten Bewegungsrichtung des Servokolbens über Anschlußleitüngen 21,22 ein hydraulisches Druckmedium zugeführt werden kann.

Der Servokolben 15 ist mit einem flanschartigen Ansatz 23 versehen, welcher in entsprechend angepaßte

Bogennuten 24,25,26 der Klemmbacken '·,"'',"* eingreift und diese zu einer gemeinsamen Verschiebebewegung ■ verbindet. Die Tiefe der Bogennuten 24,25,26 i^t dabei im Bezug auf den Außendurchmesser des Ansatzes 23 so gewählt, daß das bei der radialen Zust el !.bewegung der Klemmbacken 6,7,3 auftretenden Bewe^ungsspiel aufgenommen werden kann.

Das Gehäuse 5 ist mit einem Deckel 27 abgeschlossen, an dessen innerer Deckelfläche gegebenenfalls in Fig. 2 nicht dargestellte Druckfedern einseitig abgestützt werden können, welche mit ihrer anderen Seite in die Klemmbacken 6,7,8 eingreifen.

Die Kolbenstange 1 ist gegenüber dem Innenraura des Gehäuseteils 5 mit Dichtungselementen 23,29 zusätzlieh abgedichtet.

Wird über die Anschlußleitung 21 ein Druckmedium zugeführt, füllt sich der durch die Dichtungselemente 16,17,29 abgedichtete obere Druckraum 19 mit Druckmedium, und der Servokolben 15 zieht über seinen flanschartigen Ansatz 23 die Klemmbacken 6,7,3 nach unten. Wegen der Führung an den schräg liegenden Führungsbahnen 9,10,11 des Gehäuses 5 entsteht durch die entsprechende Bemessung des Neigungswinkels und

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der Keibungskoeffizienten eine radiale Verklemmung, die eine Übertragung der Last F und eines evtl. vorhandenen Momentes M auf den abstützenden Antriebszylinder 3 ermöglicht. Diese Verklemmung bleibt auch bei Aufhebung des Servodruckes voll erhalten. Zur lösung der Verklemmung wird Druckmedium durch die Anschlu'.Ueitung 22 in den durch die Dichtungen 23,17,16 abgegrenzten unteren Druckraum 20 eingelassen. Der Servokolben 15 bewegt sich aufwärts und löst die Klemmbacken 6,7,3 aus ihrer radialen Verklemmung.

In der Ausschnittsdarstellung nach Fig. 3 ist eine Anordnung gezeigt, bei der der ebenfalls als Hingkolben ausgebildete Servokolben 15 oberhalb der größten Querschnittsflache der Klemmbacken 6,7,3

in einer entsprechenden Gehäuseausnehmung verschiebbar angeordnet ist. In angepaßten Sncklochausnebmungen im Servokolben 15 sind Druckfedern 30 einge- - setzt, welche diesen und damit die Klemmbacken 6,7,ο in die Klemmstellung zu drängen suchen, wobei die Klemmvorrichtung gegebenenfalls ausschließlich durch eine einseitige Druckbeaufschlagung des Servokolbens15 betätigt werden kann.

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	Bezuffsziffern
1	Kolbenstange
2	Kolben
3	Antriebszylinder
4	Klemmvorrichlung
5	Gehäuse
6,7,3	Klemmbacken
9,10,11	Führungsbahnen
12,13,14	Führungsflächen
15	Servokolben
16,17	'Hingdichtungen
13	Führungsausnehmung
19,20	Druckräume
21,22	Anschlußleitungen
23	flanschsrtiger Ansatz
24,25,26	Bogennuten
27.	Deckel
28,29	Dichtungselemente
30	Druckfedern

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Leerseite

Claims

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. Herbert Moser

Patentanwalt

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Ansprüche

(!.^Klemmvorrichtung für eine axial bewegbare, InBttragende Stange, insbesondere zum Abbremsen bzw. Feststellen von vorzugsweise durch hydraulischen Antrieb bewegbaren Maschinenteilen mit mindestens · einem auf zur Mittelachse der Stange schräg liegender Führungsbahn in einem Gehäuse verschiebbaren Klemmbacken, welcher mit einem Servoantrieb verbunden ist, vorzugsweise mit mehreren die Stange umgebenden Klemmbacken, dadurch £ e - ■ kennzeichnet, daß in direkter Verbindung mit den Klemmbacken (6,7,8) ein in dem Gehäuse (^) angeordneter, in beiden Richtungen durch Servokraft verschiebbarer Servokolben (15) vorgesehen ist, und daß die Reibungskraft zwischen der Stange (1) und den Auflageflächen der Klemmbacken (6,7,8) sowie zwischen den Führungsflächen (12,13,14) der Klemmbacken (6,7,8) und ihren zugeordneten Führungsbahnen C⁰,10,11) im Gehäuse (5) und der Neigungswinkel der Führungsbahnen ("'5,10,11) so festgelegt sind, daß beim Bewegen der Klemmbacken (6,7,8) in Klemmrichtung eine Selbstsperrung entsteht, wobei das Lösen der Klemmung

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der Klemmbacken (6,7,8) erst bei einer Bewegung des Servokolbens (15) in Loslaßrichtung eintritt.
2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servokolben (15) eine Rundstange (1) umgibt und in die Klemmbacken (6,7,8) in einer Halterung (23,24,25,26) eingreift, die ein Radialspiel aufweist, welches die Radialverschiebung der Klemmbacken (6,7,8) an den Führungsbahnen (9,10,11) ermöglicht.
3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Servokolben . (5) ein Ringkolben mit einem flanschartigen Ansatz (23) ist, welcher in entsprechend angepaßte Ausnehmungen (24,25,26) der Klemmbacken (6,7,8) eingreift.
4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, d adurch gekennzeichnet, daß der Servokolben (15) sowohl gegenüber der ihn durchdringenden Kolbenstange (1), als auch gegenüber seiner Führungsfläche im Gehäuse (5) durch üicbtungselemente (16,17) abgedichtet ist.
5. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Stange

(1) als Kolbenstange eines durch ein Servomedium gespeisten Antriebszylinders (3) ausgebildet ist_t
6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (4) als Zylinderkopf des Antriebszylinders (3) der Kolbenstange (1) ausgebildet ist.
7. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Servokolbens (15) Druckräume (1),20) zur Einleitung des Servomediums vorgesehen sind.
8. Klemmvorrichtung-nach Anspruch 1 oder. 7, d a durch gekennzeichnet, ^p? die Klemmbacken (6,7,^) direkt bzw. indirekt auf Druckfedern (30) gehäusefest abgestützt sind.
9. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, d a· d u r c h gekennzeichnet, daß der Servokolben· (15) auf der Seite der größten Querschnittsflache der Klemmbacken (6,7,8) angeordnet ist.
10.Klemmvorrichtung nach Anspruch S und 9, d a durch gekennzeichnet, daß

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die Druckfedern (30) einseitig am Servokolben (15) abgestützt sind.
11.Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz e ichnet, daß die Klemmbacken (6,7,8) und die Führungsbahnen (9,10,11) symmetrisch zur Mittelachse der Stange (1) angeordnet sind.