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Die
Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für runde Stangen oder Profile,
mit einem eine Stange oder ein Profil umgebenden Gehäuse, Bremsbacken
innerhalb des Gehäuses
auf dem Umfang der Stange oder des Profils sowie einem Betätigungsmechanismus,
der die Bremsbacken bei Bedarf gegen die Stange oder das Profil
preßt.
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Die
WO 01/34985 zeigt und beschreibt
eine Bremsvorrichtung für
eine Welle, die im wesentlichen der zuvor angegebenen Definition
entspricht. Die Welle ist von einer Hülse umgeben, die mithilfe eines hydraulischen
Druckes von außen
gegen die Welle gepreßt
werden kann und diese abbremst. Der hydraulische Druck wird über einen
pneumatisch-hydraulischen Druckübersetzer
erzeugt. Die Hülse
besteht offenbar aus einem sehr stabilen und sehr verschleißfesten
Material, da ein gesonderter Bremsbelag nicht erwähnt wird
und die Bremsfunktion offenbar von der Hülse selbst ausgeübt werden
muß.
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Bremsvorrichtungen
dieser Art sind an sich bekannt. Es handelt sich zum einen um Bremsvorrichtungen,
die stationär
angeordnet sind und durch die runde Stangen oder Profile verschiebbar und/oder
drehbar hindurchgeführt
sind. Zum anderen kann es sich aber auch um eine bewegliche Bremsvorrichtung
auf einer feststehenden Stange handeln. Beispielsweise ist es in
manchen Fällen
erforderlich, die Kolbenstange eines Pneumatikzylinders in einer bestimmten
Axialposition festzuhalten.
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Bei
Antriebszylindern dieser Art sind insbesondere Lösungen bekannt, die eine Verriegelung
in einer oder beiden Endstellungen ermöglichen. Da die an einem Pneumatikkolben
anstehende Druckluft allein keine feste Verriegelung ermöglicht,
sind im genannten Zusammenhang mechanische Verriegelungen für eine oder
beide Endstellungen der Kolbenstange bekannt. Diese bekannten Einrichtungen
ermöglichen
jedoch nicht eine Verriegelung in jeder beliebigen Axialposition
einer Stange.
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Herkömmliche
Bremsvorrichtungen der genannten Art sind im übrigen überwiegend rein mechanische
Bremseinrichtungen. Diese sind zumeist aufwendig und verschleißanfällig, und
sie können
zu einer ungleichmäßigen, unter
Umständen
sogar punkt- oder linienförmigen
Aufbringung der Bremskraft auf die Stange führen und damit in besonderer Weise
Verschleiß und
Beschädigung
der zusammenwirkenden Teile verursachen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsvorrichtung der
obigen Art zu schaffen, die bei besonders einfachem Aufbau eine
hohe Wirksamkeit aufweist und leicht einstellbar ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Trotz
ihres relativ einfachen Aufbaus unterliegt die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung
einem gewissen Verschleiß,
so dass sich die Wirkung der Bremse und damit der Bremsweg verändern können. Die
erfindungsgemäße Lösung bietet
die Möglichkeit, die
Bremse mit einfachen Mitteln einzustellen bzw. nachzustellen, indem
der Innenraum der Hydraulikkammer verkleinert oder vergrößert wird.
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Die
Manschette weist vorzugsweise an beiden axialen Enden angeformte
oder integrierte Dichtprofile auf. Die Manschette befindet sich
in einer Bohrung des Gehäuses,
die in ihrem Durchmesser so dimensioniert ist, dass die angeformten
Dichtprofile an beiden Enden der Manschette gegen die Innenfläche der
Bohrung dichtend anliegen können.
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Der
pneumatisch-hydraulische Druckübersetzer
umfaßt
vorzugsweise einen Pneumatikkolben relativ großen Durchmessers innerhalb
des Gehäuses,
der auf einen Hydraulikkolben relativ kleinen Durchmessers einwirkt,
der seinerseits in die Hydraulikkammer hinein verschoben werden
kann, die die Manschette auf dem äußeren Umfang umgibt. Selbst eine
geringfügige
Verschiebung des Hydraulikkolbens in die Hydraulikkammer hinein
führt zu
einer sofortigen erheblichen Erhöhung
des hydraulischen Drucks in der Hydraulikkammer, der auch auf den äußeren Umfang
der Manschette einwirkt. Die Manschette drückt die Bremsbacken gegen den
Umfang des runden Profils, so dass entsprechende Bremswirkung ausgeübt wird.
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Die
im Gehäuse
vorgesehene Aufnahmebohrung der Manschette weist an beiden axialen
Enden der Manschette ringförmige
Anschlagflächen auf,
die die runde Stange umgeben. Eine der Anschlagflächen kann
durch eine in das Gehäuse
eingeschraubte Ringmutter gebildet werden.
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Der
Pneumatikkolben kann so ausgeführt werden,
dass er entweder in Bremsrichtung oder aber in Freigaberichtung
durch Luftdruck verschoben werden kann, während die entgegengesetzte
Bewegung durch eine ausreichend starke Feder hervorgerufen wird.
Sofern die Bremse als Dauerbremse benutzt werden soll, wird eine
Lösung
vorzuziehen sein, bei der die Feder den Pneumatikkolben in Bremsrichtung
vorschiebt und damit indirekt den Hydraulikkolben in die Hydraulikkammer
hinein bewegt. Der Pneumatikkolben kann auch in beide Richtungen durch
Luftdruck verschiebbar sein.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert.
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1 ist
ein Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
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2 ist
eine entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist
eine im Querschnitt runde Stange mit 10 bezeichnet. Im
folgenden soll stets der Begriff ”Stange” verwendet werden, jedoch
kann es sich auch um ein Rohr oder ein sonstiges Profil mit kreisförmigen Außenquerschnitt
handeln.
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Die
Stange 10 wird durch eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung 12 umgeben.
Die Bremsvorrichtung 12 kann unmittelbar an einer anderen
Einrichtung befestigt werden, beispielsweise einem Luftzylinder 14,
dessen Kolbenstange die Stange 10 bildet. Der Luftzylinder
ist in 1 nur angedeutet worden.
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Die
erfindungsgemäße Bremsvorrichtung weist
ein Gehäuse 16 auf,
in dem sich eine Bohrung 18 befindet, die von der Stange 10 konzentrisch durchlaufen
wird. Zwischen der Stange 10 und der Innenfläche der
Bohrung 18 befinden sich – von innen nach außen – Bremsbacken 20,
die die Stange 10 auf ihrer Umfangsfläche umgeben, und eine um die Bremsbacken 20 herum
angeordnete zylindrische Manschette 22 aus einem elastischen
Material aus elastomerem Kunststoff oder Gummi. Die Bremsbacken 20 und
die Manschette 22 sind in Axialrichtung innerhalb des Gehäuses 16 festgelegt.
Dies geschieht zum einen durch eine Schulter auf der linken Seite
der Manschette 22 in 1, die mit 24 bezeichnet
ist. An dieser Schulter 24 springt die Bohrung 18 zurück auf den
Durchmesser der Stange 10. Auf der rechten Seite wird die
Bewegung der Manschette 22 und der Bremsbacken 20 begrenzt
durch eine eingeschraubte Buchse 26, die die Stange 10 umgibt.
Die Stange 10 stützt
sich innerhalb der Buchse 26 in einem Gleitlager 28 ab.
Diese Buchse stützt
die Bremsbacken 20 und die elastische Manschette 22 nach rechts
in 1 ab.
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An
beiden axialen Enden besitzt die Manschette 22 Dichtungsprofile 30, 32,
die sich bei Beaufschlagung durch einen Druck aufbiegen und auswölben und
damit fest gegenüber
der Innenfläche
der Bohrung 18 abdichten. Auf diese Weise wird um die Manschette 22 herum
zwischen den beiden Dichtungsprofilen 30, 32 eine
ringförmige
Hydraulikkammer 34 gebildet.
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Diese
ringförmige
Hydraulikkammer 34 ist über
einen radialen Kanal 36 verbunden mit einer Gewindebohrung 38,
in die von radial außerhalb
eine Buchse 40 einschraubt ist. Diese Buchse 40 weist eine
von ihrem in 1 oben liegenden Kopfstück her eintretende,
koaxiale Bohrung 42 auf, die sich unterhalb des Kopfes
leicht erweitert. In der Bohrung ist ein Hydraulikkolben 44 radial
zum Gehäuse 16 und zur
Stange 10 verschiebbar angeordnet.
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Über den
Kanal 36 ist der freie Innenraum der Gewindebohrung 38 unterhalb
der Buchse 40 und der freie Innenraum der Bohrung 42 innerhalb der
Buchse mit der Hydraulikkammer 34 auf dem Umfang der Manschette 22 verbunden,
so dass die hier genannten Bereiche eine zusammenhängende Hydraulikkammer
bilden. Der Hydraulikkolben 44 wird radial nach außen durch
eine Druckfeder 46 vorgespannt, die sich am Boden der Gewindebohrung 38 einerseits
und andererseits an der gegenüberliegenden
Seite des Hydraulikkolbens 44, in den hier ebenfalls eine
Bohrung 48 eintritt, abgestützt.
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Der
Hydraulikkolben 44 tritt radial nach außen aus der Buchse 40 aus
und liegt mit seinem äußeren Ende
gegen einen Pneumatikkolben 50 an, der in einer Pneumatikkammer 52 radial
verschiebbar geführt
ist, die unter einer mit dem Gehäuse 16 verbundenen
Kappe 54 ausgebildet ist. Der Pneumatikkolben 50 ist
in der zylindrischen Pneumatikkammer 52 radial hin- und
hergehend verschiebbar und wirkt dabei so auf den Hydraulikkolben 44 ein,
dass er diesen radial einwärts
verschieben oder in entgegengesetzter Richtung freigeben kann. Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist eine kräftige
Schraubendruckfeder 56 vorgesehen, die sich an der Innenseite der
Kappe 54 abstützt
und den Pneumatikkolben 50 radial-einwärts vorspannt. Auf der anderen
Seite weist die Kappe 54 einen seitlichen Luftanschluß 58 auf,
der mit einem nicht gezeigten Druckluftsystem verbunden werden kann.
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Es
ist erkennbar, dass das Einleiten von Druckluft in den unteren Teil
der Pneumatikkammer 52 dazu führt, dass der Pneumatikkolben 50 in
bezug auf 1 angehoben oder radial auswärts verschoben
wird. Dadurch wird der Hydraulikkolben 44 entlastet. Die
Druckfeder 46 führt
den Hydraulikkolben 44 nach außen zurück. Die Hydraulikkammer 34 wird von
dem Druck des Hydraulikkolbens 44 befreit, so dass der
hydraulische Druck sinkt und die Bremse freigegeben wird.
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Der
Zeichnung ist zu entnehmen, dass der Durchmesser des Pneumatikkolbens
erheblich größer ist
als der Durchmesser des Hydraulikzylinders.
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Es
ist erkennbar, dass ein erhöhter
Druck in der Hydraulikkammer von aussen auf die Manschette 22 einwirkt
und über
diese die Bremsbacken 20 gegen die Stange 10 preßt. Ein
Abbau des Drucks innerhalb der Hydraulikkammer führt zur Freigabe der Stange.
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Die
auf diese Weise gebildete Bremsvorrichtung kann sowohl zur Abbremsung
in Axialrichtung als auch zur Abbremsung in Rotationsrichtung dienen.
Im letzteren Fall ist es lediglich notwendig, die Bremsbacken 20 in
Umfangsrichtung festzulegen.
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Im
unteren Teil von 1 führt ein weiterer Kanal 60 von
der Hydraulikkammer 34 in eine in das Gehäuse 16 eintretende
Bohrung 62, in die ein Stellbolzen von außen eingeschraubt
ist. Dieser Stellbolzen 64 trägt an seinem stirnseitigen
vorderen Ende eine Dichtung 66. Der Stellbolzen 64 ist
innerhalb eines Gewindeabschnitts 68 innerhalb der Bohrung 62 verstellbar.
Auf diese Weise wird der verfügbare Raum
innerhalb der Bohrung 62, der zu dem Bereich der Hydraulikkammer
gehört,
vergrößert oder
verkleinert. Dies führt
zu einer Erhöhung
oder Erniedrigung des hydraulischen Drucks innerhalb der Kammer.
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2 entspricht
weitgehend 1, zeigt jedoch eine andere
Arbeitsweise des Pneumatikkolbens 50. Bei 2 fehlt
die Schraubendruckfeder 56, die den Pneumatikkolben zum
Zwecke der Bremsung radial nach innen vorspannt.
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Statt
dessen weist die Kappe 54 auf der oberen oder radial äußeren Seite
einen zweiten Luftanschluß 70 auf,
so dass der Pneumatikkolben 50 von oben und von unten in 1,
also von radial auswärts
und einwärts
mit Druckluft beauftragt werden kann. Auf diese Weise kann der Kolben
innerhalb der Pneumatikkammer 52 hin und her geschoben
werden. Es gibt auch noch eine weitere Gestaltungsmöglichkeit,
nämlich
derart, dass der Pneumatikkolben durch Federdruck nach außen vorgespannt
wird und über
den zweiten Luftanschluß 70 nach
radial einwärts
verschoben werden kann.
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Im übrigen stimmt
die Ausführungsform
der 2 mit derjenigen der 1 überein,
so dass eine erneute Erläuterung
entfallen kann. Für
entsprechende Teile sind entsprechende Bezugsziffern in 2 eingetragen
worden.
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Auch
die in 2 gezeigte Ausführungsform kann als Axialbremse
und auch als Rotationsbremse ausgerichtet werden. Als Rotationsbremse
ist eine Festlegung der Bremsbacken in Umfangsrichtung notwendig.
Die Bremse kann auch bei feststehender Stange einerseits und bei
feststehenden Gehäuse andererseits
und in diesem verschobener oder drehbarer Stange eingesetzt werden.
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Die
Bremsbacken können
durch ein zusammenhängendes
Teil gebildet werden. Dabei könnte es
sich beispielsweise um eine mit Längsschlitzen versehene Hülse halten,
die an einem axialen Ende durch einen umlaufenden ringförmigen Streifen
zusammengehalten wird.
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Die
Bremsbacken können
in verschiedener Weise ausgeführt
sein. In Betracht kommt beispielsweise eine mit Längsschlitzen
versehene Hülse
aus einem Material mit hohem Reibwert im Verhältnis zu der Stange. Es kann
sich jedoch auch um Bremsbacken handeln, die aus einem Träger mit
einem auf diesem angebrachten Bremsbelag besteht. Auch diese Anordnung
kann als gestützte
Hülse ausgeführt sein.
Die Bremsbacken können
jedoch auch aus einzelnen, insgesamt zylindrischer Form zusammengesetzten
Teilen bestehen.