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Die Erfindung betrifft eine Klemm-
und/oder Notbremsvorrichtung zur Anbringung an einem mittels mindestens
einer Führungsschiene
geführten Schlitten,
wobei die Vorrichtung mindestens ein Reibgehemme umfasst, das wenigstens
eine, in einem Gehäuse
gelagerte, an die Führungsschiene
anpressbare Reibbacke aufweist und wobei das Reibgehemme mittels
der Federkraft eines Federelements in eine Richtung und zur Entlastung
mittels – eines
pneumatischen, hydraulischen, elektomagnetischen, elektromechanischen
oder piezoelektrischen Antriebs erzeugter – Vorschubkraft in die entgegengesetzte
Richtung bewegbar ist.
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Aus dem Prospekt "MK/BW/TK/KW/HK/AU Klemm- und Bremselemente
für Linearführungen" der Zimmer GmbH,
Rheinau-Freistett vom Januar 2001 ist eine Brems- und/oder Klemmvorrichtung
mit einem dual wirkenden Schiebekeilgetriebe bekannt, vgl. Prospektseite
24 und 25. Bei dieser Vorrichtung dient ein mittels eines pneumatischen
Antriebs vorspannbarer Federenergiespeicher dem gasdrucklosen Klemmen
und Bremsen. Bei einem z.B. störungsbedingten
Druckabfall setzt das vorgespannte Federelement des Federenergiespeichers
die auf Reibbacken wirkende Bremskraft frei. Der im Störfall von
den bewegten Pneumatikteilen zu verdrängende Gasstrom bremst durch
Drosselwirkung ein schnelles Ansprechen der Bremsvorrichtung.
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Um das Federelement des Federspeichers vorzuspannen
kann beispielsweise ein handelsüblicher
Getriebemotor oder ein Mehrfach-Klemmrichtgesperre
verwendet werden. Eine weitverbreitete Ausführung eines Mehrfach-Klemmrichtgesperres
ist jahrzehntelang als Kfz-Wagenheber von Volkswagen hergestellt
worden. Heute findet man derartige Klemmrichtgesperre u.a. in Baumärkten als
Auspressvorrichtungen für
mit Klebe- und Dichtmassen befüllte
Einwegkartuschen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Problemstellung zugrunde, eine Klemm- und/oder Notbremsvorrichtung
zu entwickeln, die bei großer Klemmkraft,
geringem Bauraumbedarf und einer geringen Eigenmasse – besonders
im Störfall – ein schnelles
Ansprechen des vorrichtungseigenen Reibgehemmes aufweist.
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Diese Problemstellung wird mit einer
Klemm- und Notbremsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst.
Dazu ist zwischen dem das Federelement spannenden Vorschubantrieb
und dem Reibgehemme ein Sperrstück
als Teil eines Gesperres angeordnet. Das Sperrstück ist mit einem Sperrerelement
als Teil eines Gesperres bei gespanntem Federelement gegenüber dem
Gehäuse
fixiert. Das Sperrerelement wird von einem elektromagnetischen oder
elektromechanischen Antrieb in seiner Sperrposition gehalten.
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Die Klemm- und/oder Notbremsvorrichtung umfasst
ein Reibgehemme und z.B. ein zweidimensionales ebenes Schiebekeilgetriebe
zum Betätigen des
Reibgehemmes. Das Reibgehemme wirkt über eine Reibbacke auf eine
Führungsschiene,
auf der der Maschinen- oder Messgeräteschlitten gelagert und geführt ist,
der diese Vorrichtung trägt.
Das Reibgehemme entwickelt seine Brems- und Klemm wirkung durch das
Freisetzen von in einem Federspeicher gespeicherten Federenergie,
die über
das Schiebekeilgetriebe auf die Reibbacke übertragen wird.
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Die Führungsschiene, an denen die
Reibbacken zur Anlage kommen, können
z.B. prismatische, rechteckförmige,
runde, ovale oder polygonförmige Querschnitte
haben. Auch ist die Reibpaarung nicht auf Linearführungen
begrenzt. Anstelle der erwähnten
Führungsschienen
können
im Raum gekrümmte Schienen
verwendet werden.
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Um kurze Ansprechzeiten z.B. im Falle
einer Not-Aus-Situation des Reibgehemmes zu erzielen, befindet sich
zwischen den auf die Reibbacke wirkenden, eine Klemmkraft ermöglichenden
Bauteilen und dem Federelement des Federspeichers ein Rast- oder
Riegelgesperre. Letzteres blockiert die Vorspannung im Federspeicher,
um die Federspannkraft im Bedarfsfall möglichst schnell auf die Reibbacken umlenken
zu können.
Zum Beispiel fixiert eine als Sperrer wirkende Kugel ein zwischen
dem Federspeicher und dem das Reibgehemme anlenkenden Getriebezug.
Der Sperrer wird hierbei z.B. elektromagnetisch in seiner Sperrposition
gehalten. Bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zu diesem Elektromagneten
wird – unabhängig vom
Grund der Unterbrechung der Stromzufuhr – der Sperrer freigegeben, wodurch
mittels der nun schlagartig freigesetzten Federenergie das Reibgehemme
den die Vorrichtung tragenden Schlitten an der Führungsschiene abbremst und
festklemmt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.
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1:
Dimetrische Ansicht einer montierten Klemm- und/oder Notbremsvorrichtung
mit einem Elektromotor;
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2: 1 ohne Gehäuse und
Federelement;
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3:
Spannantrieb und Schiebekeilgetriebe mit Teilschnitt;
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4:
Teile eines Gesperres;
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5:
vgl. 4, jedoch andere
Ansicht;
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6:
ebener, horizontaler Längsschnitt
zu 1 mit betätigter Reibgehemmeklemmung;
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7:
Querschnitt zu 6;
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8:
ebener, horizontaler Längsschnitt
zu 1 mit nicht betätigter Reibgehemmeklemmung;
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9:
Querschnitt zu 8;
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10:
Dimetrische Ansicht einer montierten Klemm- und/oder Notbremsvorrichtung
mit einem Klemmrichtgesperre;
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11: 10 ohne Gehäuse, ungespannt;
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12: 11 mit gespanntem Federelement;
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13:
Draufsicht zu 10;
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14:
vertikaler Längsschnitt
zu 13 durch den Hubmagnet;
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15:
horizontaler Mittenlängsschnitt
zu 13 ;
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16:
vertikaler Längsschnitt
zu 13 durch das Klemmrichtgesperre;
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17:
Stirnansicht zu 10
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18: 15 mit gespanntem Federelement;
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19: 16 mit gespanntem Federelement;
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20: 13 mit gespanntem Federelement;
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21:
Prinzipskizze des Klemmrichtgesperres.
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Die 1 bis 3, 6 bis 9 und 10 bis 20 zeigen eine Klemm- und/oder Notbremsvorrichtung, wie sie beispielsweise
in vielen Horizontal- oder Vertikalschlitten u.a. in Werkzeug- und
Messmaschinen verwendet werden. Die Vorrichtungen der vorliegenden Ausführungsform
sind hierbei am entsprechenden Geräteschlitten so angeordnet,
dass sie die – die Schlittenlängsführung vorgebenden – Führungsschienen
mit mindestens einem Reibgehemme umgreifen.
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U.a. in den 1 und 7 ist
ein Abschnitt einer doppelprismatischen Führungsschiene (1)
dargestellt. Die Führungsschiene
(1) besteht aus einem Stab mit einem annähernd quaderförmigen Hüllquerschnitt,
in den beidseitig je eine im Wesentlichen v-förmige Nut mit verbreitertem
Nutgrund eingearbeitet ist. Sie kontaktiert über ihre Bodenfläche (7)
z.B. das sie tragende hier nicht dargestellte Maschinenbett.
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An den im Schnitt der 7 schräg angeordneten Führungsflächen (4, 5)
liegen die korrespondierenden Führungsflächen des
gelagerten Schlittens direkt gleitgelagert oder indirekt wälzgelagert an.
Zwischen je zwei Führungsflächen (4, 5)
befindet sich hier je eine den Nutgrund bildende vertikale Stegfläche (6),
an der sich beim Bremsen die Reibbeläge (104) des Reibgehemmes
(90) abstützen.
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Die Führungsschiene (1)
wird von einem beispielsweise zweiteiligen Gehäuse (10, 15)
beidseitig umgriffen. Das Gehäuse
besteht aus einem Gehemmegehäuse
(10) und einem Antriebsgehäuse (15). Beide Gehäuse(10, 15)
sind – bei
zumindest annähernd
gleichen Querschnitten – entlang
der Führungsschiene
(1) hintereinander angeordnet und miteinander starr verbunden.
Im Gehemmegehäuse (10)
ist eine Klemm- und Notbremskräfte
erzeugende Vorrichtung integriert. Das im Prinzip c-förmige Gehemmmegehäuse (10)
besteht aus einem Quader, vgl. 7,
der quer zu seiner Längsausdehnung
eine Umgriffsnut (14) aufweist, die einen rechteckförmigen Querschnitt
hat. In dem durch die Nut (14) entstandenen Freiraum ist
die Führungsschiene
(1) platziert. Die Nutbreite ist wenige Millimeter breiter
als die Führungsschienenbreite
in dem vom Gehäuse (10)
umgriffenen Bereich. Die Nut tiefe entspricht ca. 81% der Führungsschienenhöhe. Das
Gehemmegehäuse
(10) hat ca. mittig oberhalb der Führungsschiene (1)
eine langlochförmige
Ausnehmung (36), in der ein Führungsstein (29) in
Längsrichtung
mit wenig und in Querrichtung mit viel Spiel eingesetzt ist. Der
Führungsstein
(29) sitzt normal zu der von der Quer- und Längsrichtung
aufgespannten Ebene formschlüssig
im Gehäuse
(10). Über
seine Querbeweglichkeit in der Ausnehmung (36) kann er
die einseitige Klemmbewegung des Reibgehemmes (90) ausgleichen.
Er ist mit dem auf der Führungsschiene (1)
bewegten Schlitten starr verbunden.
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Das Gehäuse (10, 15)
hat z.B. gemäß 7 – quer zur Führungslängsrichtung
(2) – eine
Gesamtbreite, die ca. die dreifache Breite der Führungsschiene ausmacht. Die
Gesamthöhe
des Gehäuses (10, 15)
beträgt
z.B. 120% der Führungsschienenhöhe. Die
Länge des
Gehäuses
(10, 15) – in
der Zeichnungsebene von 6 gemessen – entspricht
beispielsweise dem achtfachen der Führungsschienenhöhe aus 2.
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Das Gehäuse (10, 15)
hat eine rechte (11) und eine linke Gehäusezone (12). Beide
Zonen (11, 12), befinden sich unterhalb einer
Flanschzone (13).
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Das Gehemmegehäuse (10) hat in der
Gehäusezone
(11) eine Querbohrung (37) mit Feingewinde. Gegenüber dieser
Querbohrung (37) befindet sich in der Gehäusezone
(12) eine weitgehend rechteckige Ausnehmung (31),
die vom Boden her in die Gehäusezone
(12) eingearbeitet ist und zur Umgriffsnut (14)
hin offen ist. Im Bereich des Bodens (24) ist sie mittels
eines Deckels (35) verschlossen. Nach 6 hat das Gehemmegehäuse (10) zwei Bohrungen
(32, 33) die koaxial zueinander und parallel zur Längsrichtung
(2) der Führungsschiene
(1) ausgerichtet sind.
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In der Ausnehmung (31) ist
das Schiebekeilgetriebe des Reibgehemmes (90) angeordnet.
Letzteres umfasst im Wesentlichen einen Schiebekeil (92),
zwei Käfige
(95) mit Zylinderrollen (106, 107), eine
Abrollplatte (103) und eine bewegliche Reibbacke (96).
Der Schiebekeil (92) wird zur Betätigung des Reibgehemmes (90)
nach den 6 und 8 z.B. wälzgelagert nach rechts bewegt.
Dabei drückt
er die Reibbacke (96) gegen die Führungsschiene (1).
Der Schiebekeil (92) ist ein trapezförmiger Körper mit rechteckigen Querschnitten,
vgl. 6 und 8. Er ist mit seinen Stirnflächen zwischen
dem Federkolben (53) und einem Sperrstück (71) eingespannt.
Ggf. ist er an einem oder beiden Teilen befestigt oder angeformt.
Der Schiebekeil (92) hat u.a. eine Stütz- (94) und eine
Keilfläche
(93). Beide Flächen
sind rechteckig und z.B. plan. Die der Druckfläche (97) der Reibbacke
(96) zugewandte Keilfläche
(93) schließt
mit dieser z.B. einen spitzen Winkel von 1 bis 5 Winkelgraden ein.
Die Stützfläche (94)
verläuft
parallel zur Abrollfläche
der benachbarten Abrollplatte (103). Beispielsweise verjüngen sich
die Querschnitte des Schiebekeils (92) linear mit zunehmendem
Abstand weg vom Federkolben (53). Im Ausführungsbeispiel ist
das erste Viertel der Länge
des Schiebekeils (92) nicht abgeschrägt. Zwischen der Druckfläche (97) der
Reibbacke (96) und der Keilfläche (93) des Schiebekeils
(92) sowie zwischen der Stützfläche (94) des Schiebekeils
(92) und der Abrollplatte (103) bewegen sich die
Zylinderrollen (106) und (107) mit halber Schiebekeilgeschwindigkeit.
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Die Ausnehmung (31) hat
nach den 6 und 8 zumindest rechts und links
neben der Reibbacke (96) je eine Halbrundnut (34),
die entsprechenden Halbrundnuten (105) in der Reibbacke
(96), vgl. 3,
bei nicht betätigtem
Reibgehemme (90) gegenüberliegen.
Zwischen den paarweise angeordneten Halbrundnu ten (34, 105)
ist je ein Elastomerelement (98) eingelegt. Letztere besorgen
u.a. den Rückhub
der Reibbacke (96).
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Gegenüber der Reibbacke (96)
befindet sich in der Gehäusezone
(12) eine relativ zum Gehäuse (10, 15)
ortsfeste Reibbacke (99). Letztere stützt sich am Gehemmegehäuse (10),
in dem sie z.B. durch zwei Schrauben (38) vorpositioniert
ist, mittels einer Einstellschraube (91) ab. Die Einstellschraube
(91) sitzt über
ein Feingewinde in der Querbohrung (37). Sie ist eine zylindrische
Scheibe, die an der äußeren Stirnfläche Bohrungen
für den
Eingriff eines Zapfenschlüssels
aufweist. Das Feingewinde endet z.B. in einer Ringnut, in der ggf.
ein Quetschring als Schraubensicherung eingelassen ist.
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Die Reibbacken (96) und
(99) sind hier beispielsweise prismatische Körper, deren Konturen teilweise
mit der Nutkontur der Führungsschiene
(1) korrespondieren. Jede Reibbacke (96, 99)
ist im Wesentlichen ein langgestreckter Quader, der zur Führungsschiene
(1) hin im Bereich deren Führungsflächen (4, 5)
je eine 45°-Schräge aufweist.
Die Länge der
Reibbacke (96) entspricht z.B. – gemessen in der Längsrichtung
(2) – annähernd der
Länge des
Gehemmegehäuses
(10), während
die Länge
der Reibbacke (96) geringfügig kürzer ist als die Ausdehnung der
Ausnehmung (31) in Längsrichtung
(2).
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In der der Stegfläche (6) der Führungsschiene
(1) zugewandten Außenfläche ist
beispielsweise ein Reibbelag (104) eingepresst, vgl. 2. Dazu ist in die Reibbacke
(96, 99) von der Außenfläche her eine Vertiefung eingearbeitet,
deren Tiefe z.B. das Vierfache des Betrages ist, um den der Reibbelag (104) über die
umliegende Außenfläche übersteht. Der Überstand
beträgt
beispielsweise 0,5 mm. Die Vertiefung stellt sich in der Außenfläche als
Rechteck mit abgerundeten Ecken dar. Die Breite ist geringfügig kleiner
als die Höhenausdehnung
der Stegfläche (6).
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Für
den Reibbelag (104) wird ein pulvermetallurgisch hergestellter
Reibwerkstoff auf Bronzebasis verwendet. Der Reibwerkstoff enthält zusätzlich keramische
Bestandteile. Der Reibbelag (104) ist in die Vertiefung
(101) eingepresst. Ggf. ist der Reibbelag (104)
an den seitlichen Wandungen der Vertiefung verklebt oder verlötet.
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Es ist auch möglich den Reibbelag z.B. als eine
Reihe von mehreren runden, eckigen oder polygonalen Scheiben in
entsprechende Vertiefungen einer Reibbacke anzuordnen.
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Gemäß den 6 und 8 befindet
sich rechts neben dem Schiebekeilgetriebe für das Reibgehemme an der Gehäusezone
(12) eine zylindrische Vertiefung (23) mit Feingewinde.
Im Feingewinde dieser Vertiefung (23) ist eine Federbüchse (51)
eingeschraubt. Die Federbüchse
(51), eine dünnwandige zylindrische
Büchse
mit planem Boden, lagert mindestens ein Federelement (52),
das mit Vorspannung auf die Kolbenbodenseite des Federkolbens (53) wirkt.
In den 3, 6 und 8 werden als Federelement jeweils eine
Schraubendruckfeder (52) dargestellt. Ggf. kann im Innenraum
dieser Feder (52) eine zweite Schraubendruckfeder mit z.B.
entgegengesetzter Steigung angeordnet sein. Auch kann anstelle des Federelements
(52) zur Bildung eines Federspeichers eine Tellerfedersäule, ein
Tellerfederpaket oder eine Kombination von beidem angeordnet werden.
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Im Feingewindebereich der Vertiefung
(23) befindet sich z.B. eine einen Quetschring aufnehmende
Nut. Dort ist z.B. auch eine Entlüftungsnut eingearbeitet, die
parallel zur Mittellinie (39) ausgerichtet ist.
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Auf der anderen Seite der Gehäusezone
(12) des Gehemmegehäuses
(10) befindet sich im Antriebsgehäuse (15) eine mehrfach
gestufte Gehäusebohrung
(16-19). Ihre Mittellinie ist beispielsweise deckungsgleich
mit der Mittellinie (39). von der Stirnfläche (21)
besteht die Gehäusebohrung
aus der – der Aufnahme
des Antriebs (60) dienenden – Antriebsbohrung (16),
die zur Stirnfläche
(21) in einem kurzen Gewindeabschnitt zur Lagerung eines
Deckels (20) endet. Im Bereich der Gehäusemitte geht die Bohrung (16)
in einen engeren Zentriersitz (19) über. Die plane Übergangsfläche zwischen
der Bohrung (16) und dem Zentriersitz (19) dient
als Montageflansch zur stirnseitigen Befestigung des Antriebs (60)
mittels Verschrauben. Die Schrauben sind in den Figuren nicht dargestellt.
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Auf den Zentriersitz (19)
folgt ein Lagersitz (18) und eine Gesperrebohrung (17).
Der Durchmesser der Gesperrebohrung (17) beträgt ca. zwei
Drittel der Höhe
der Führungsschiene
(1). Der Durchmesser des Lagersitzes (18) ist
z.B. kleiner als der Durchmesser der Gesperrebohrung (17)
und größer als
der des Zentriersitzes (19).
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Im Antriebsgehäuse (15) befindet
sich ferner eine Bohrung (41), die die Gesperrebohrung
(17) tangential schneidet. Sie ist normal zur Bodenfläche (24) orientiert
und befindet sich – in
Bohrungslängsrichtung
gesehen – im
mittleren Bereich der Gesperrebohrung (17). Ihre Mittellinie
tangiert die Wandung der Gesperrebohrung (17).
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In der Gesperrebohrung (17)
ist ein Sperrstück
(71) angeordnet. Das Sperrstück (71) ist ein zweifach
gestufter Bolzen, der sich aus einem Führungskörper (72) und einem
z.B. koaxial angeordneten Schubbolzen (77) zusammensetzt.
Der größere Führungskörper (72)
hat eine zylindrische Hüllfläche, über die
das Sperrstück
(71) in der Gesperrebohrung (17) gelagert ist.
In der Hüllfläche befindet
sich z.B. ca. mittig ein Kugelkanal (73) in Form einer
Ringnut oder einer profilierten, geradlinigen Kerbe. Zudem ist die
Hüllfläche parallel
zur Mittellinie des Bauteils, ggf. auch parallel zur Seitenwand
(8), abgeflacht. Die Tiefe der Abflachung (79)
entspricht z.B. dem halben Durchmesser der Bohrung (41).
In der Bohrung (41) ist ein Führungsbolzen (47),
z.B. ein Zylinderstift, eingepresst, an dem die Abflachung (79)
zur Verdrehsicherung des Sperrstücks
(71) anliegt. Ggf. kann der Führungsbolzen (47)
und die Bohrung (41) in der Ebene der Abflachung (79)
geneigt angeordnet werden, um eine größere Abstützüberdeckung zu erzielen.
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Im Führungskörper (72) befindet
sich eine Mutterausnehmung (76), in der eine Spindelmutter (68)
gelagert ist. Die Spindelmutter (68) hat zur Verdrehsicherung
in der Mutterausnehmung (76) einen quadratischen Querschnitt
mit z.B. abgerundeten Ecken. Die Mutterausnehmung (76),
deren Tiefe ca. der dreifachen Breite der Spindelmutter (68)
entspricht, hat einen geringfügig
größeren, z.B.
vergleichbaren Querschnitt. Die Spindelmutter (68) und die
Mutterausnehmung (76) können
dreieckige Polygonquerschnitte, Kerb- bzw. Keilwellenquerschnitte oder
dergleichen aufweisen.
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Der zylindrische Schubbolzen (77)
ragt durch die Sperrstückbohrung
(33) in die Ausnehmung (31) hinein und liegt dort
am Schiebekeil (92) an.
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Die Spindelmutter (68) sitzt
auf einer gestuften Gewindespindel (65). Letztere steckt über ihre gestufte
Bohrung (66) formschlüssig
auf der Getriebewelle (63) des Antriebs (60).
Dazu hat die Getriebewelle (63) im vorderen Bereich ein
Sechskantprofil (64). Im Bereich der Bohrung (66)
hat die Gewindespindel (65) z.B. ca. den doppelten Durchmesser
ihres Gewindeabschnittes. Dort hat sie im Bereich der dem Antrieb
(60) zugewandten Stirnfläche einen Lagersitz (67).
Zwischen dem Lager sitz (67) und dem Lagersitz (18)
der Gehäusebohrung
(16-19) ist ein Rillenkugellager (48) angeordnet.
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Auf der Getriebewelle (63)
ist zwischen dem Wellenbund (69) und der Spindelmutter
(68) ein Tellerfederpaket (49) angeordnet.
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Der Antrieb (60) umfasst
ein mehrstufiges Getriebe (62), das zwischen dem im Antrieb
(69) integrierten Elektromotor (61) und der Getriebewelle (63)
angeordnet ist. Ggf. ist der Elektromotor (61) mit einem
Tachogenerator ausgestattet.
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Nach den 7 und 9 befindet
sich im Antriebsgehäuse
(15) oberhalb des Sperrstückes (71) ein mittels
einer Senkschraube (84) befestigtes Kugelgehäuse (81).
Das Kugelgehäuse
(81) beinhaltet eine langlochartige, zur Gehäusemitte
offene Kugelführung
(82). Das Langloch (82), in dem eine Sperrerkugel
(80) geführt
ist, endet oberhalb des Sperrstücks
(71) in einem halbzylindrischen Anschlag (83). Es
hat eine Breite, die geringfügig
größer ist
als der Durchmesser der Sperrerkugel (80). Das Langloch (82)
ist so positioniert, dass die am Anschlag (83) anliegende
Sperrerkugel (80) ungefähr
mittig oberhalb des Kugelkanals (73) des – in Sperrstellung
verharrenden – Sperrstückes (71)
angeordnet ist. An das seitlich zur Gehäusemitte offene Ende der Kugelführung (82)
schließt
sich eine quer zur Längsrichtung (2)
orientierte Führungsbohrung
(42) an, in der ein Sperrerbolzen (87) gelagert
ist. Letzterer endet in der anderen Gehäusezone (11) an einer
vor einem Elektromagnet (85) liegenden Ankerplatte (86).
Der Elektromagnet (85) und die Ankerplatte (86)
befinden sich in der Gehäusezone
(11) in einer mit einem rechteckigen Seitendeckel (89)
verschließbaren
Antriebsausnehmung (43), vgl. 1, 2, 4 und 5.
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In der Antriebsausnehmung (43)
ist der Elektromagnet (85) mit einer Zentralschraube (46)
im Antriebsgehäuse
(15) befestigt. Die Ankerplatte (86) ist in einem
zwischen dem Elektromagnet (85) und dem Seitendeckel (89)
liegenden Freiraum angeordnet. Die Höhe des Freiraums entspricht
der Summe aus der Ankerplattendicke und dem Sperrerbolzenhub. Die
z.B. ebene Ankerplatte (86), an der der Sperrerbolzen (87)
normal ausgerichtet verschraubt ist, hat mindestens eine zur Verdrehsicherung
geeignete Anlagekante oder -fläche
(45), vgl. 2.
Hier liegt die Anlagefläche
(45) parallel zur Bodenfläche (24) und kontaktiert
die Antriebsausnehmung (43) an deren oberen Wandung (44),
vgl. 7.
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Der Sperrerbolzen (87) hat
an seinem freien Ende in der Gehäusezone
(12) eine abgeschrägte Stirnfläche, die
die Funktion einer Sperrerkeilfläche (88)
hat. Der Sperrerbolzen (87) ist im Gehäuse (15) so orientiert,
dass die Normale der Sperrerkeilfläche (88) in die Richtung
auf das Sperrstück
(71) zeigt und in einer zur Längsrichtung (2) normalen
Ebene liegt. Die Sperrerkeilfläche
(88) schließt
mit dem Boden (24) der Vorrichtung einen Winkel von z.B.
30 Winkelgraden ein.
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Um die Position der Sperrerkeilfläche (88) gegenüber der
Ankerplatte (86) zu sichern, ist der Sperrerbolzen (87)
im Bereich seiner Verschraubung z.B. mittels mindestens eines Kerbstiftes
(108) gesichert. Der Sperrerbolzen (87) kann auch
im Bereich der Verschraubung durch eine andere – formschlüssig in die Ankerplatte (86)
eingreifende – Profilierung gesichert
sein.
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Im Antriebsgehäuse (15) befindet
sich nach 6 oder 8 neben der Antriebsausnehmung
(43) ein Hohlraum (55), der mit der Antriebsausnehmung (43) über eine
Kabelbohrung (56) in Verbindung steht. Zur linken Stirnseite
(21) hin gibt es eine Öffnung,
in die eine Kabeltülle
(57) eingeschraubt ist. Der Hohlraum (55), der über einen
nicht dargestellten Kanal mit der Antriebsbohrung in der anderen
Gehäusezone
(12) verbunden ist, dient der Aufnahme einer Steuer-Regelelektronik.
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Während
des Normalbetriebes des die Vorrichtung tragenden Schlittens liegen
die Reibbacken (96, 99) nicht an der Führungsschiene
(1) an. Das Reibgehemme (90) ist bei vorgespanntem
Federspeicher (51-53) nicht betätigt.
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Um die Schraubenfeder (52)
im Federspeicher (51-53) vorzuspannen, wird das Sperrstück (71) aus
der in 8 gezeigten Position
in die Position verschoben, die in 6 dargestellt
ist. Dazu schraubt die motorisch angetriebene Gewindespindel (65)
die Spindelmutter (68) nach rechts. Die Spindelmutter schiebt
hierbei das Sperrstück
gegen die Stirnfläche
(28) des Gehemmegehäuses
(10). Beispielsweise durch den Anstieg des Motordrehmoments
bei dieser Blockierfahrt oder durch entsprechend angeordnete Endschalter,
vergleichbare Sensoren oder Sensorsysteme, wird die Motorbestromung
abgeschaltet. Ggf. wird zur Schonung des Motors zwischen der Stirnwand
(28) und der rechten Stirnfläche des Führungskörpers (72) eine Tellerfeder
angeordnet.
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Mit dem Kontaktieren der Stirnwand
(28) ist zum einen das Federelement (52) maximal
gespannt und zum anderen befindet sich der Kugelkanal (73) des
Führungskörpers (72)
direkt unterhalb der Kugelführung
(82) des Kugelgehäuses
(81). Die Sperrerkugel (80) fällt in den Kugelkanal (73)
und kommt an den dortigen Kanalflanken (74, 75)
zur Anlage, vgl. 4 und 5. Die federseitige Kanalflanke
(74) schließt
mit der zur Mittellinie (39) verlaufenden Lotrechten einen
Flankenwinkel von 0 bis 30 Winkelgraden ein, im Ausführungsbeispiel
sind beispielsweise 20 Winkel grade gewählt, während der Flankenwinkel der
Kanalflanke (75) z.B. 40 Winkelgrade beträgt.
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Die Sperrerkugel (80) wird
durch das Einschalten des Elektromagneten (85) und das
Vorschieben des Sperrerbolzens (87) in Richtung auf die Sperrerkugel
(80) von der Sperrerkeilfläche (88) in dem Kugelkanal
(73) fixiert. Dadurch ist das Sperrglied in der Gesperrebohrung
(17) blockiert. Nun bewegt der Antrieb (60) über die
Gewindespindel (65) mit umgekehrter Drehrichtung die Spindelmutter
(68) zurück
in die in 6 gezeigte
Position. Sobald die Spindelmutter (68) das Tellerfederpaket
(49) erreicht, steigt das Motordrehmoment beim Drücken der
Federn gegen den Wellenbund (69) sprunghaft an. Der Elektromotor
(61) wird abgeschaltet. Jetzt ist die Klemm- und Notbremsvorrichtung
für den
Normalfahrbetrieb einsatzbereit.
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Bei einem Nothalt und einem Stromausfall soll
die Klemm- und Notbremsvorrichtung den tragenden Schlitten schnell
und sicher abbremsen und blockieren. Auch bei einer normalen Maschinenabschaltung
soll die Klemmvorrichtung den tragenden Schlitten zuverlässig geparkt
halten.
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Bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr
für den
Elektromagneten (85) drückt
der federbelastete Federkolben (53) über den Schiebekeil (92)
die Sperrerkugel (80) über
die Kanalflanke (74) aus dem Kugelkanal (73) in
die Kugelführung
(82) hinein. Der Sperrerbolzen (87) weicht zusammen
mit der Ankerplatte (86) zurück. Die Ankerplatte (86)
hebt vom Elektromagnet (85) ab.
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Im Bereich der Gesperreausnehmung
(31) legen sich mit zunehmendem Schiebekeilhub die Flächen (93, 94)
an den in den Käfigen
(95) geführten Zylinderrollen
(106, 107) spielfrei an. Die außenliegenden
Zylinderrollen (106) stützen
den Schiebekeil (92) an der Abrollplatte (103)
ab, während
die innenliegenden Zylin derrollen (107) die Reibbacke (96)
gegen den Widerstand der elastischen Rückhubelemente (98)
gegen die Führungsschiene
(1) und die Reibbacke (99) schiebt. Die Zylinderrollen
(106, 107) wälzen
nun zwischen den Bauteilen (103, 92, 96)
so lange ab, bis sich im Ausführungsbeispiel
ein Kräftegleichgewicht
zwischen der Federkraft des Gehäuses
(10) und der Federkraft des Federelements (52) eingestellt
hat. Dann hat das Reibgehemme (90) seine maximale Klemmkraft
erreicht. Die Reibbacken (96, 99) liegen über die
Reibbeläge
(104) an den Stegflächen
(6) der Führungsschiene
(1) an. Die für den
Rückhub
der Reibbacke (96) zuständigen
Elastomerelemente (98) sind vorgespannt elastisch verformt.
Die Klemm- und/oder Notbremsvorrichtung sitzt reibschlüssig an
der Führungsschiene
(1) fest.
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Die einzelnen Klemmzustände der
beiden unterschiedlichen Scheibekeilgetriebe können ggf. über Sensoren oder ein Sensorsystem überwacht werden.
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Die Klemm- und/oder Notbremsvorrichtung kann
auch pro Gehäusezone
(11) und (12) je ein eigenes schiebekeilgetriebebetätigendes
Gehemme, einschließlich
Federspeicher und eines elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen
Spannantriebes, haben.
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In den 10 bis 20 wird das das Reibgehemme
(90) betätigende
Federelement (52) nicht durch einen elektromotorischen
Antrieb (60), sondern durch ein hubmagnet- und hebelgetriebebetätigtes Hubgesperre
(170) gespannt.
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Das Hubgesperre (170) ist
ein Mehrfach-Klemmrichtgesperre, vgl. 21.
Es umfasst ein Vorschubgesperre (180) und ein Haltegesperre (190).
Beide sind in einem Gehäuse
bzw. Gestell (110) angeordnet. In diesem Gestell (110)
wird als Sperrstück
eine in den Gestellbohrungen gelagerte Spannspange (171)
verwendet. Auf der Spannstange (171) sitzen als Sperrer
das Vorschubsperrelement (181) und das Haltesperrelement
(191). Beide Teile sind in der Regel Platten bzw. Quader,
die jeweils mit einer Bohrung (182, 192) versehen
sind und deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser
der Spannstange (171). Beide Sperrelemente (181, 191)
stützen
sich am Gestell (110) mit Hilfe von Federelementen (184, 194)
ab. Die Federelemente (184, 194) sitzen in Vorschubrichtung
(3) vor den Sperrelementen (181, 191).
Unterhalb des Vorschubsperrelements (181) ist ein Hebel
(166) dargestellt, der exzentrisch an diesem anliegt. Wird
der Hebel (166) in Richtung des Pfeils (178) bewegt,
drückt er
gegen das Vorschubsperrelement (181), das die Spannstange
(171) unter kraftschlüssigem
Klemmen bzw. Verkanten in Richtung (3) bewegt. Hierbei
gleitet die Spannstange (171) unter Aufheben der Klemmwirkung
durch die Bohrung (192) des Haltesperrelements (191),
das dazu geringfügig
in Richtung des Pfeils (177) schwenkt. Am Ende des Vorschubhubs drückt das
Federelement (194) das Haltesperrelement (191)
wieder in seine Klemmstellung. Hinter dem nun entgegen der Richtung
(178) schwenkenden Hebel (166) folgt – unter
der Wirkung des Federelements (184) – auf der Spannstange (171)
rutschend das Vorschubsperrelement (181). Am räumlichen
Ende der Schwenkbewegung des Hebels (166) verklemmt sich
die Bohrung (182) des Vorschubspannelements (181)
an der Spannstange (171). Ein neuer Hub kann wieder eingeleitet
werden.
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Die Bohrungen (182, 192)
und die Spannstange (171) benötigen nicht zwingend einen
runden Querschnitt. Andere Querschnittsformen sind auch denkbar.
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In den 10 bis 20 ist ein Ausführungsbeispiel
dieses Prinzips dargestellt. Dazu befindet sich nach 10 in einem Gehäuse (110)
ein Hubmagnet (160), der seinen Hub über einen Hebel (166)
untersetzt auf das Vorschubsperrelement (181) überträgt. Nach 11 verschiebt das Vorschubelement
(181) ent gegen dem Druck der Schraubenfeder (184)
die Spannstange (171) gegen den Schiebekeil (92)
und den Federkolben (53).
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Der Hubmagnet (160) ist
im Gehäuse
(110) in einer Ausnehmung (143) gelagert. Die
Ausnehmung (143) besteht aus zwei Hohlräumen (144) und (145),
die beidseits der Umgriffsnut (14) eingearbeitet sind und
oberhalb der Umgriffsnut (14) ineinander übergehen,
vgl. 15. Der zylindrische
Hohlraum (145) grenzt zur Stirnseite (21) hin
an einen durch einen Deckel (20) verschlossenen Haltegesperrehohlraum
(116). Letzterer ist gegenüber dem Hohlraum (145)
durch eine mittels eines Sicherungsringes (134) fixierte
Sperrscheibe (131) getrennt. Die Sperrscheibe (131)
hat eine zentrale Bohrung (132), in der die Spannstange
(171), z.B. in einer Gleitbuchse (133), geführt ist.
Der Hohlraum (145) ist über
ein Langloch (147) mit einem annähernd rechteckigen Öffnungsquerschnitt
nach oben hin mit der Ausnehmung (143) verbunden, vgl. 10. Das Langloch (147)
dient der seitlichen Längsführung des
Vorschubsperrelements (181). Ein vergleichbares Langloch
(148) befindet sich auch oberhalb des Haltegesperrehohlraums
(116). Dort liegt mit viel Spiel der obere Bereich des
Haltesperrelements (191) an.
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Gegenüber dem Reibgehemme (90)
ist der Hohlraum (145) durch eine z.B. angeformte Zwischenwandung
(111) abgetrennt. In der Zwischenwandung (111)
befindet sich eine zur Bohrung (132) fluchtende Bohrung
(112). Auch in dieser Bohrung (112) ist die Spannstange
(171) geführt.
Zwischen der Zwischenwandung (111) und dem Vorschubsperrelement
(181) sitzt auf der Spannstange (171) die Schraubendruckfeder
(184).
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Das Vorschubsperrelement (181)
ist z.B. ein quaderförmiges
Bauteil mit einer außermittigen
Bohrung (182), vgl. 16.
Im oberen Bereich seiner der Sperrscheibe (131) zugewandten
Fläche
(185) liegt der Kniehebel (166) mit seinem Hebelende
(168) an, vgl. 13.
Zugleich stützt
sich der Kniehebel (166) mit seinem Knie (167)
an einem – räumlich oberhalb der
Sperrscheibe (131) liegenden – Gehäuseinnenwandabschnitt (117)
ab. Der Kniehebel (166) selbst ist im Bereich des Hohlraums
(144) an dem Magnetanker (161) schwenkbar gelagert.
An der Stirnseite des Magnetankers (161) ist dazu ein Querbalken (162)
befestigt oder angeformt, der quer zur Ankermittellinie in zwei
Bohrungen je einen Bolzen (163, 164) trägt. Auf
dem oberen Bolzen, dem Schwenkbolzen (164), sitzt der Kniehebel
(166). Der untere Bolzen, der Führungsbolzen (163),
ragt in ein im Gehäuse
(110) im Boden der Ausnehmung (144) angeordnete
Längsnut
(146) ein, vgl. 14 und 20.
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Der Hubmagnet (160) ermöglicht beispielsweise
einen Hub von ca. 6 mm, vgl. 11 und 12 sowie 13 und 20. Aufgrund
eines Kniehebeluntersetzungsverhältnisses
von z.B. 15/1 wird am Vorschubsperrelement (181) ein Hub
von 0,4 mm erzeugt, d.h. der Kniehebel (166) drückt beim
Anziehen des Elektromagneten (160) das Vorschubsperrelement
(181) ca. 0,4 mm vom Gehäuseinnenwandabschnitt (117) weg.
Mit jedem Hub wird das Federelement (52) mehr vorgespannt
und das Schiebekeilgetriebe bzw. Reibgehemme (90) entsprechend
entlastet.
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Am hinteren Ende der Spannstange
(171) sitzt im z.B. zylindrischen Hohlraum (116)
eine Anschlagplatte (173). Letztere ist hier ein Drehteil
mit einem kegeligen oder sphärisch
gewölbten
Mantel (174). An diesem Mantel (174) liegt nach
den 11 und 16 ein Keilhebel (195)
an. Der Keilhebel (195) ist ein keilförmiger Hebel, der im Gehäuse (110)
mittels eines in einer Bohrung sitzenden Keilhebellagerbolzens (199)
schwenkbar gelagert ist. Der Bolzen (199) durchquert den
Keilhebel (195) im breiteren, hinteren Bereich. Auf dem
Bolzen (199) ist eine Spiralfeder (198) angeordnet,
die den Keilhebel (195) mit seiner Spitze (197)
voraus gegen die Spannstange (171) zu schwenken versucht.
Der Keilhebel (195) liegt folglich mit seiner dem Mantel
(174) zugewandten Flanke (196) an der Anschlagplatte
(173) an. Die Flanke (196) kann zur Anpassung
an die Arretierungs- und Löseaufgabe
in Abstimmung mit der Mantelkontur der Anschlagplatte (173)
jede erforderliche Krümmung
haben.
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Während
des Spannens des Federelements (52) gleitet die Anschlagscheibe
(173) am Keilhebel (195) entlang in Richtung auf
das Haltesperrelement (191) zu. Die Spitze (197)
schwenkt nach 16 nach
rechts bzw. gemäß 11 nach oben. Sobald beim
Spannen die Spitze (197) auf die rückwärtige Fläche (193) des Haltesperrelements
(191) rutscht, verharrt der Elektromagnet (160)
im bestromten Zustand in der Lage, die in den 12, 18 und 19 dargestellt ist. Der Vorgang
zum Spannen des Federelements (52) ist beendet. Hierbei
hält das
mit der Spannstange (171) verklemmte Vorschubsperrelement
(181) das Federelement (52) unter Vorspannung.
Das Haltesperrelement (191) wird gleichzeitig soweit verschwenkt,
dass dessen Bohrung (192), vgl. 21, mit dem Mantel der Spannstange (171)
annähernd
konzentrisch liegt. Dabei hat das Haltesperrelement (191)
keine Klemmwirkung mehr.
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Beispielsweise bei einem Stromausfall
wird der Hubmagnet (160) stromlos. Der Kniehebel (166) schwenkt
in die u.a. in 12 dargestellte
Position. Dabei kippt das Vorschubhaltelement (181) in
eine vertikale Lage, womit die Klemmwirkung zwischen den Teilen
(181) und (171) aufgehoben wird. Durch die rückseitige
Anlage des Keilhebels (195) am Haltesperrelement (191)
fehlt auch dem Haltegesperre (190) die Klemmwirkung. In
der Folge weichen die Spannstange (171), der Schiebekeil
(92) und der Federkolben (53) in Wirkrichtung
des Federelements (52) schlagartig zurück.
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Während
des Zurückweichens
gleitet der Keilhebel (195) – verdrängt von der Anschlagplatte (173) – mit seiner
Spitze (197) entlang der Fläche (193). Solange
er an dieser Fläche
(193) anliegt, kann das Haltesperrelement (191)
seine Klemmwirkung nicht entfalten. Kurz vor dem Erreichen des maximalen
Klemmhubs des Schiebekeils (92) rutscht die Spitze (197)
von der Fläche
(193). Das Haltesperrelement (191) kippt in Klemmstellung.
Bis zum Verklemmen des Haltesperrelements (191) an der
Spannstange (171) kann sich letztere noch um wenige Zehntel
Millimeter bewegen.
-
Zum Lösen der Spitze (197)
von dem Haltesperrelement (191) kann z.B. im Hohlraum (116) ein
kleiner Hubmagnet angeordnet sein, der beispielsweise vor einem
erneuten Spannen des Federelements (52) den Keilhebel (195) – durch
einen zeitlich kurzen Impuls – in
die in 16 dargestellte
Position schwenkt.
-
- 1
- Führungsschiene,
doppeltrapezförmig
- 2
- Führungslängsrichtung,
Mittellinie
- 3
- Vorschubrichtung
- 4,
5
- Führungsflächen
- 6
- Stegfläche
- 7
- Bodenfläche
- 8
- Seitenfläche (mit
Deckel)
- 10
- Gehemmegehäuse, Gehäuse
- 11
- Gehäusezone,
rechts
- 12
- Gehäusezone,
links
- 13
- Flanschzone
- 14
- Umgriffsnut
- 15
- Antriebsgehäuse
- 16
- Antriebsbohrung
- 17
- Gesperrebohrung
- 18
- Lagersitz
- 19
- Zentriersitz
- 20
- Deckel,
Stirndeckel
- 21
- Stirnflächen, Stirnseite
von (15)
- 22
- Stirnflächen, Stirnseite,
federseitig von (10)
- 23
- Vertiefung
- 24
- Gehäuseboden,
Bodenfläche
- 28
- Stirnfläche, Montagefuge
zwischen (10) und (15)
- 29
- Führungsstein
- 31
- Ausnehmung,
Gesperreausnehmung
- 32
- Federkolbenbohrung
- 33
- Sperrstückbohrung
- 34
- Halbrundnut
- 35
- Deckel,
Bodendeckel
- 36
- Ausnehmung
für (29)
- 37
- Querbohrung
- 38
- Schrauben
- 39
- Mittellinie
- 41
- Bohrung
für Führungsbolzen
(47)
- 42
- Führungsbohrung
für Sperrerbolzen
(87)
- 43
- Antriebsausnehmung
- 44
- Wandung,
oben
- 45
- Anlagefläche
- 46
- Schraube
für Elektromagnet
(85)
- 47
- Führungsbolzen
- 48
- Wälzlager,
Rillenkugellager
- 49
- Tellerfederpaket
- 51
- Federbüchse
- 52
- Federelement,
Schraubendruckfeder, Feder
- 53
- Federkolben
- 55
- Hohlraum
für Elektronik
- 56
- Kabelbohrung
- 57
- Kabeltülle
- 60
- Antrieb
- 61
- Motor,
ggf. mit Tachogenerator
- 62
- Getriebe
- 63
- Getriebewelle
- 64
- Sechskantprofil
- 65
- Gewindespindel
- 66
- Bohrung,
gestuft
- 67
- Lagersitz
- 68
- Spindelmutter
- 69
- Wellenbund
- 70
- Gesperre
- 71
- Sperrstück
- 72
- Führungskörper
- 73
- Rast-
oder Riegelausnehmung, Kugelkanal, Ringnut
- 74,
75
- Kanalflanken,
rechts, links
- 76
- Mutterausnehmung
- 77
- Schubbolzen
- 79
- Abflachung
- 80
- Sperrerkugel
- 81
- Kugelgehäuse
- 82
- Kugelführung
- 83
- Anschlag
- 84
- Senkschraube
- 85
- Elektromagnet
- 86
- Ankerplatte
- 87
- Schiebekeilelement,
Sperrerbolzen
- 88
- Sperrerkeilfläche
- 89
- Seitendeckel
- 90
- Reibgehemme
- 91
- Einstellschraube
- 92
- Schiebekeil
- 93
- Keilfläche
- 94
- Stützfläche
- 95
- Käfige
- 96
- Reibbacke,
beweglich
- 97
- Druckfläche
- 98
- Rückhubelement,
elastisch, Elastomerelement
- 99
- Reibbacke
- 103
- Abrollplatte
- 104
- Reibbelag
- 105
- Halbrundnut
- 106
- Zylinderrolle,
außenliegend
- 107
- Zylinderrolle,
innenliegend
- 108
- Kerbstift
- 110
- Gehäuse, Gestell
- 111
- Zwischenwand
- 112
- Bohrung
- 116
- Haltegesperrehohlraum
- 117
- Gehäuseinnenwandabschnitt
- 131
- Sperrscheibe
- 132
- Bohrung
- 133
- Gleitbuchse
- 134
- Sicherungsring
- 143
- Gehäuseausnehmung
- 144
- Hohlraum
für Hubmagnet
- 145
- Hohlraum
für Vorschubgesperre
- 146
- Längsnut für (163)
- 147
- Langloch
zu (145) für
(181)
- 148
- Langloch
zu (116) für
(191)
- 160
- Hubmagnet
- 161
- Magnetanker,
Anker
- 162
- Querbalken
- 163
- Führungsbolzen
- 164
- Schwenkbolzen
- 166
- Kniehebel,
Hebel
- 167
- Knie
- 168
- Hebelende
- 170
- Hubgesperre,
Klemmrichtgesperre
- 171
- Spannstange,
Sperrstück
- 173
- Anschlagplatte
- 174
- Mantel,
kegelstumpfförmig
- 177
- Löserichtung
für (191)
- 178
- Betätigungsrichtung
für (166)
- 180
- Vorschubgesperre
- 181
- Vorschubsperrelement
- 182
- Bohrung
- 184
- Federelement,
Schraubenfeder
- 185
- Fläche von
(181)
- 190
- Haltegesperre
- 191
- Haltesperrelement
- 192
- Bohrung
- 193
- Fläche, rückwärtig
- 194
- Federelement
- 195
- Keilhebel
- 196
- Flanke,
Keilfläche
- 197
- Keilspitze
- 198
- Spiralfeder,
Federelement
- 199
- Keilhebellagerbolzen