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Die Erfindung betrifft eine Klemm-
und/oder Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 1.
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Klemm- oder Bremsvorrichtungen sind
in den verschiedensten Ausführungsformen
für die
verschiedensten Anwendungsfälle
bekannt. So ist in der
EP-A-0
936 366 eine Bremsvorrichtung für eine Linearführung bekannt,
welche einen Tragkörper
aufweist, der längs
einer Führungsschiene
verfahrbar ist. Der Tragkörper
weist Bremsbacken auf, die auf die beiden Längsseiten einwirken. Der Tragkörper ist H-förmig ausgebildet
und weist einen dünnen
elastisch biegsamen Steg und zwei untere Schenkel auf, mit welchen
er die Führungsschiene
umgreift. Zwischen jeweils einem unteren Schenkel und der Führungsschiene
ist eine Bremsbacke angeordnet. Der Tragkörper ist mit zwei oberen Schenkeln
versehen, die gemeinsam mit dem Steg einen Aufnahmeraum bilden,
in welchem ein auf die oberen Schenkel einwirkendes krafterzeugendes
Mittel vorgesehen ist. Hierbei kann es sich um eine hydraulisch
oder pneumatisch betätigbare
Kniehebelmechanik oder einen Piezoaktuator handeln. Des Weiteren
kann als Kraftwandler ein hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer
Keilschieber vorgesehen sein, der in einem hierzu sich in Längsrichtung
der Bremsvorrichtung verjüngend
ausgebildeten Raum zwischen den oberen Schenkeln des Tragkörpers geführt ist.
In allen Fällen erfolgt
durch die Kraftbeaufschlagung der beiden oberen Schenkel ein Biegen
des elastischen Stegs, so dass die beiden unteren Schenkel mit den
Bremsbacken nach innen bewegt werden bzw. die Führungsschiene mit einer größeren Kraft
beaufschlagen.
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Nachteilig bei dieser bekannten Bremsvorrichtung
in Verbindung mit dem Einsatz eines elektromechanischer Wandlers,
beispielsweise eines Piezoelements, ist insbesondere dessen Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen
oder anderweitige mechanische Belastungen.
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Der Einsatz einer Kniehebelmechanik
oder eines Keilschiebers bedeutet ebenso wie ein elektromechanischer
Wandler einen hohen Montage- bzw. Herstellungsaufwand.
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Zudem besteht insbesondere bei Klemmvorrichtungen
die Forderung nach ausreichend hohen Klemmkräften, die sich bei bekannten
Vorrichtungen nur mit einem relativ hohen konstruktiven und damit finanziellen
Aufwand realisieren lassen.
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Aus der
US 5,855,446 ist eine hydraulische Klemmbuchse
bekannt, welche an einer Welle ausgerichtet und mit ihr bspw. drehfest
verbunden werden kann. Die Buchse weist einen im wesentlichen stabilen
Buchsenkörper
auf, der in einem Abstand um eine Antriebswelle angeordnet ist.
An diesen Buchsenkörper
angrenzend und der Welle zugewandt ist eine mit Druck beaufschlagbare
Kammer vorgesehen. Eine sich im wesentlichen parallel zur Welle
erstreckende Seitenwand dieser Kammer dient hier gleichzeitig als
Bremselement, welches bei Druckbeaufschlagung der Kammer durch die
Expansion der Kammer gegen die Welle gedrückt wird, um so eine reibschlüssige Verbindung
herzustellen. Durch eine Σ-förmige Ausbildung
der seitlich angrenzenden Wände
der Kammer soll verhindert werden, daß sich die Buchse bei Druckbeaufschlagung
der Kammer schief zur Welle ausrichtet. Die Σ-förmigen Seitenwände der
Kammer ermöglichen
im Beaufschlagungsfall eine Ausdehnung dieser Seitenwände in radialer
Richtung auf die Welle zu, noch bevor der zunehmende Kammerdruck
auch die parallel zur Welle verlaufende Kammerwand gegen die Welle preßt. So kann
sich die Buchse rechtwinklig zur Wellenachse ausrichten, bevor die
drehfeste Verbindung erzeugt wird.
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Diese Klemmvorrichtung weist keine
günstige
Kräfteübersetzung
für die
Erzeugung hoher Anpreßkräfte auf.
Ferner ist die Kammer in ihrer Gestalt und insbesondere in Ihrer
Anordnungsmöglichkeit
relativ zum Buchsenkörper
eingeschränkt.
Bremswirkung kann hier nur durch Beaufschlagung mit Überdruck
erzielt werden, und das eigentliche Bremselement, welches gegebenenfalls
hohe Antriebskräfte übertragen
muß, ist
nicht fest mit dem Buchsenkörper
verbunden, sondern nur über
die erzwungenerweise relativ instabile Druckkammer.
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Aus der WO 01/34990 A1 der Anmelderin
ist eine Klemm- und/oder Bremsvorrichtung bekannt, bei der an einem
Grundkörper
eine mit Druck beaufschlagbare Kammer vorgesehen ist, die zumindest
in einem Teilbereich von wenigstens einer biegbaren aber zug- und/oder druckfesten
Wandung begrenzt ist. Die der Wandung gegenüberliegende Begrenzung der
Kammer kann ebenfalls wie die erste Wandung ausgeführt sein.
Sie kann aber auch starrer Teil eines Körpers sein. Bevorzugt liegen
die Wandungen in einem verhältnismäßig geringem
Abstand. Die aus der Verformung der Kammer resultierenden Kräfte werden
mindestens zum Teil in Richtung bzw. entlang der Wandung geleitet
und im Bereich der Verbindung der Wandung mit einem Grundkörper in
diesen eingeleitet. Wählt
man den Angriffspunkt solcher Kräfte an
dem Grundkörper
geeignet aus, und ist dieser Grundkörper wenigstens teilweise elastisch
verformbar, so können
die Kräfte über diesen
Grundkörper an
andere Stellen des Grundkörpers,
bspw. in Klemm- oder
Bremsbereiche übertragen
werden. Ein entsprechendes Brems- oder Klemmmittel in diesen Bereichen
kann dann mittels der Kräfte
in eine Beaufschlagungsposition hinein oder aus dieser heraus bewegt
werden, um ein Führungselement
oder ein zu klemmendes oder zu bremsendes Element zu bremsen oder
freizugeben. Dabei kann sowohl aufgebrachter Über- als auch Unterdruck in
der Kammer genutzt werden, um sowohl Zug- als auch Druckkräfte in den
Grundkörper
einzuleiten. Selbstverständlich können die
Klemm- und/oder Bremsbereiche vor und nach der Krafteinleitung noch
in Eingriff mit dem Führungselement
oder dem zu klemmenden oder zu bremsenden Element stehen, wobei
sich jedoch Änderungen
der Beaufschlagungskräfte
zwischen den Klemm- und/oder Bremsbereichen und dem jeweils anderen
Element ergeben.
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Diese bekannte Klemm- und/oder Bremsvorrichtung
geht von der Erkenntnis aus, dass eine geeignete Kammer bei Beaufschlagung
mit Unter- oder Überdruck
eine Verformung anstrebt. Wird diese Kammer zu einem großen Teil
von wenigstens einer annähernd
ebenen Wandung gebildet, so verursacht Über- oder Unterdruck in der
Kammer zunächst
eine Verformung in eine erste Richtung, welche im wesentlichen senkrecht
zu dieser Wandung verläuft.
Um der Verformung (Expansion oder Kontraktion) in dieser ersten
Richtung nachzugeben resultiert daraus entsprechend umgekehrt eine
Kontraktion oder Expansion der Kammer in eine im allgemeinen senkrecht
zur ersten Richtung (also im wesentlichen parallel zu der Wandung)
verlaufende zweite Richtung. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass
geringe Kräfte bzw.
Verformungen in der ersten Richtung große Kräfte in der zweiten Richtung
erzeugen, die zum Bremsen bzw. Klemmen oder zum Lösen vorgespannter
Klemm- bzw. Bremsvorrichtungen genutzt werden können.
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Nachteilig bei dieser Vorrichtung
ist die Tatsache, dass die Herstellung eines deformierbaren Grundkörpers mit
entsprechenden „Betätigungswandungen" relativ aufwändig ist.
Der deformierbare Grundkörper
bedingt darüber
hinaus eine entsprechende Baugröße.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klemm- und/oder Bremsvorrichtung
zu schaffen, welche mit geringerem konstruktiven Aufwand herstellbar
ist, welche eine geringe Baugröße aufweist
und mit welcher auf einfache Weise ausreichend hohe Brems- bzw.
Klemmkräfte
erzeugt werden können.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis
aus, dass mittels zweier Wandungen, die zwischen einem Basiselement
und einem Beaufschlagungselement angeordnet sind und diese Elemente
verbinden, ein mit Druck beaufschlagbarer Raum definiert werden kann,
wobei die beiden Wandungen jeweils einen Biegebereich aufweisen,
der so zugfest und dennoch so elastisch biegbar ausgebildet ist,
dass die Biegebereiche zwischen dem Basiselement und dem Beaufschlagungselement
ein federndes Element bilden. Die beiden Wandungen und deren Biegebereiche sind
so gestaltet, dass bei einer Druckbe aufschlagung des Druckraums
mit Über-
oder Unterdruck in Folge einer Änderung
der Krümmung
der Biegebereiche eine Änderung
der durch das Beaufschlagungselement auf das Objekt übertragenen
Klemm- und/oder Bremskräfte
bewirkt wird oder eine Bewegung des Beaufschlagungselements in Richtung
auf das Basiselement oder von diesem weg erfolgt.
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Anders als bei der bekannten Vorrichtung
der Anmelderin ist es auf diese Weise möglich, Klemm- und/oder Bremskräfte zu erzeugen
oder zu verändern,
ohne dass hierzu ein im Wesentlichen starrer Körper deformiert werden müsste.
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Die Vorrichtung ist einfach herstellbar,
da lediglich das Beaufschlagungselement über zwei Wandungen mit dem
Basiselement verbunden werden muss. Selbstverständlich müssen die seitlichen Bereiche
der Wandungen ebenfalls im Wesentlichen druckdicht abgeschlossen
werden (eine geringe Leckage kann ggf. toleriert werden, z.B. wenn
als Druckmedium Druckluft verwendet wird).
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Anders als bei bekannten Klemmbüchsen, die
relativ weiche Wandungen aufweisen, und die lediglich bei Beaufschlagung
mittels Überdruck
den Abstand zwischen Beaufschlagungselement und Basiselement vergrößern, kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch so ausgestaltet und eingesetzt werden, dass bei einer Beaufschlagung
mit Druck (Überdruck
oder Unterdruck) der Abstand zwischen Basiselement und Beaufschlagungselement
reduziert wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, bereits
im drucklosen Zustand bei einer entsprechenden Montage der Vorrichtung
in einer Gesamtvorrichtung eine vorbestimmte Klemm- und/oder Bremskraft
zu erzeugen, mit welcher das Beaufschlagungselement mit einem damit
zusammenwirkendem Element beaufschlagt wird. Durch die Beaufschlagung
mit Überdruck
oder Unterdruck können die
auf dieses Objekt übertragenen
Kräfte
erhöht,
reduziert oder ganz aufgehoben werden.
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Die Wandungen können dabei durch das Vorsehen
einer entsprechenden Krümmung
so ausgestaltet werden, dass jeweils bei Unterdruck oder Überdruck
der Abstand zwischen Basiselement und Beaufschlagungselement vergrößert oder
reduziert wird bzw. die erzeugten Kräfte vergrößert oder reduziert werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung verlaufen
die Biegebereiche der beiden Wandungen im drucklosen Zustand im
Wesentlichen parallel und weisen vorzugsweise einen geringen Abstand
auf, der beispielsweise im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, vorzugsweise
von 1 mm bis 5 mm liegen kann.
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Bei dieser Ausführungsform wird sowohl bei einer
Beaufschlagung des Druckraums zwischen den Wandungen mit Überdruck
als auch bei einer Beaufschlagung mit Unterdruck durch die Zunahme
der Krümmung
eine Verringerung des Abstands zwischen Basiselement und Druckbeaufschlagungselement
bzw. eine Reduzierung der übertragbaren
Kräfte
erreicht.
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Die Wandungen können im Ausgangszustand eine
geringfügige
Krümmung
aufweisen, so dass die Biegebereiche eine Präferenzrichtung erhalten. Hierdurch
wird bewirkt, dass bei einer Betätigung der
durch die Wandungen gebildeten Feder die Biegebereiche der Wandungen
in der gewünschten Richtung
ausbiegen. Beispielsweise können
die Biegebereiche im drucklosen Zustand gegenüber dem durch diese Wandungen
definierten Druckraum leicht konvex nach außen gebogen sein. Wird die
Klemm- und/oder Bremsvorrichtung derart in eine Gesamtvorrichtung
eingebaut, dass im drucklosen Ausgangszustand bereits Kräfte auf
das zu beaufschlagende Objekt übertragen
werden, so werden die Biegebereiche der Wandungen in Folge der Kompression
des durch sie gebildeten federnden Elements definiert weiter in
der so vorgegebenen Richtung gebogen. Bei einer dann vorgenommenen
Druckbeaufschlagung mit Überdruck
erfolgt eine weitere Zunahme der Krümmung und ein Reduzieren bzw.
vollständiges
Aufheben der übertragenen
Kräfte.
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In gleicher Weise kann eine derart
ausgebildete und montierte Vorrichtung selbstverständlich auch
mit Unterdruck beaufschlagt werden, wobei die Krümmung der Biegebereiche weiter
reduziert und damit die übertragbaren
Kräfte
erhöht
werden. Der maximale Unterdruck ist dadurch vorgegeben, dass die
Wandungen selbstverständlich
nicht bis über
die vollständige
Parallelität
hinaus aufeinander bewegt werden dürfen, da sonst ein Umspringen
der Biegung von konvex nach außen
auf konvex nach innen erfolgt. Die Krümmung im drucklosen Zustand
kann jedoch auch als konvex nach innen, bezogen auf den Druckraum,
vorgegeben sein. Das Verhalten dieser Vorrichtung bei Beaufschlagung
mit Überdruck
oder Unterdruck ergibt sich analog.
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Soll, wie vorstehend ausgeführt, eine
Zunahme der übertragbaren
Kräfte
bzw. ein Vergrößern des Abstands
zwischen Beaufschlagungselement und Basiselement erfolgen, so muss
bei derartigen Ausführungsformen
im drucklosen Ausgangszustand die Krümmung der Wände bzw. der Biegebereiche selbstverständlich so
gestaltet sein, dass diese bei Beaufschlagung mit Überdruck
bzw. Unterdruck reduziert werden kann.
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Um hohe Kräfte bereits im Ausgangszustand übertragen
zu können,
ist es vorteilhaft, die Biegebereiche der Wandungen so auszubilden,
dass die Krümmungen
mathematisch glatten Funktionen folgen und dementsprechend keine
scharfen Knicke aufweisen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die
Wandungen als separate Teile ausgebildet sein und einen Befestigungsbereich
aufweisen, mit welchem die Wandungen vorzugsweise druckdicht mit
dem Basiselement verbunden sind, oder die als separate Teile ausgebildeten
Wandungen können in
ihren Befestigungsbereichen so gestaltet sein, dass diese nach dem
vorzugsweise druckdichten Verbinden miteinander das Basisteil bilden.
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Die Wandungen können im Bereich des Basiselements
jeweils einen rechtwinkelig abgewinkelten Befestigungsbereich aufweisen,
wobei die Befestigungsbereiche vorzugsweise druckdicht mit einem im
Wesentlichen quer zu den Biegebereichen verlau fenden Basiselement
verbunden sind. Das Basiselement kann in diesem Fall als Montageplatte
ausgebildet sein.
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In gleicher Weise können die
Wandungen als separate Teile ausgebildet sein und einen Befestigungsbereich
aufweisen, mit welchem die Wandungen, vorzugsweise druckdicht, mit
dem Beaufschlagungselement verbunden sind. Die Befestigungsbereiche
können
wiederum so gestaltet sein, dass sie nach dem vorzugsweise druckdichten
Verbinden miteinander das Beaufschlagungselement bilden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die
Seitenbereiche der Wandungen mittels stumpf daran anschließender seitlicher
Dichtelement abgedichtet sein, die vorzugsweise aus Kunststoff oder
Gummi bestehen können.
Bei Krümmungsänderungen
der Biegbereiche der Wandungen gleiten diese stumpf auf der betreffenden
Oberfläche
des Dichtelements. Bei einem entsprechendem Anpressdruck kann jedoch
eine ausreichende Dichtigkeit erzielt werden.
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Selbstverständlich können jedoch in den Seitenbereichen
auch Dichtelemente zwischen den Wandungen vorgesehen, beispielsweise
eingeklebt sein, wobei diese Dichtelemente derart flexibel ausgebildet
sind, dass dies bei Krümmungsänderungen der
Biegebereiche der Wandungen die Bewegungen der Wandungen mitmachen,
ohne dass die dichtende Wirkung verloren geht.
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Zwischen den als separate Teile ausgebildeten
Wandungen können
im Bereich des Basiselements und/oder des Beaufschlagungselements
jeweils ein Abstands- und/oder Dichtelement eingesetzt sein. Dies
ermöglicht
zum einen die Abdichtung der betreffenden Kanten bzw. Seitenbereiche
der Wandungen und zum anderen ein definiertes Volumen des zwischen
den Wandungen im drucklosen Ausgangszustand gebildeten Druckraums.
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Es ist jedoch ebenfalls möglich, die
Wandungen in diesen Bereichen unmittelbar miteinander zu verbinden,
ohne dass ein derartiges Element dazwischen gesetzt wäre. Das
definierte Volumen im Ausgangszustand kann dann beispielsweise durch
konvex nach außen
gewölbte
Biegebereiche der Wandungen definiert werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann
sich ausgehend vom Basiselement oder Beaufschlagungselement ein
Haltearm für
das betreffende seitliche Dichtelement in Richtung auf das jeweils
andere Element (Beaufschlagungselement oder Basiselement) erstrecken,
wobei das seitliche Dichtelement vorzugsweise zwischen den seitlichen
Stirnflächen
der Wandungen und dem Haltearm angeordnet ist. Das Dichtelement
kann eine bestimmte Flexibilität
aufweisen und der Abstand zwischen den seitlichen Stirnwandungen
und dem Haltearm kann so bemessen sein, dass das Dichtelement mit
einer vorbestimmten Anpresskraft gegen die seitlichen Stirnflächen gedrückt wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann
der Bewegungsweg der Biegebewegung der Biegebereiche der Wandungen
bei Druckbeaufschlagung durch einen mechanischen Anschlag begrenzt sein,
wobei der Anschlag vorzugsweise mit dem Basiselement verbunden ist.
Der Anschlag kann so stabil ausgeführt sein und gegebenenfalls
die kompletten Biegebereiche abdecken, so dass eine Zerstörung der
Vorrichtung auch bei einer Überschreitung des
vorgesehenen Maximaldrucks vermieden bzw. bei einer tatsächlich erfolgenden
Zerstörung
keine Gefährdung
von in der Umgebung befindlichen Personen oder Gegenständen erfolgen
kann.
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Nach einer anderen Ausführungsform
der Erfindung können
mit einem Basiselement mehrere Beaufschlagungselemente über jeweils
zwei Wandungen verbunden sein. An dieser Stelle sei daraufhin gewiesen,
dass selbstverständlich
auch die Verbindung von Basiselement und Beaufschlagungselement über jeweils
mehrere Paare von Wandungen möglich
ist, die jeweils einen druckbeaufschlagbaren Raum definieren.
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Im Fall mehrerer, an einem Basiselement
angeordneter Beaufschlagungselemente kann das Basiselement in einer
speziellen Ausführungsform
ringförmig,
vorzugsweise kreisringförmig
ausgebildet sein.
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Hierdurch ist es beispielsweise möglich, ein stangenförmiges Element
um seinen Außenumfang herum
mit mehreren Beaufschlagungselementen zu klemmen bzw. zu bremsen.
Selbstverständlich
können
die Beaufschlagungselemente auch radial vom ringförmigen Basiselement
nach außen
erstreckend ausgebildet sein, so dass auf diese Weise eine klemmende
bzw. bremsende Wirkung durch eine innerhalb eines rohrförmigen Elements
angeordnete Klemm- und/oder Bremsvorrichtung erzeugt werden kann,
wie dies beispielsweise bei einer Trommelbremse der Fall ist.
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Die Paare von Wandungen bzw. die
Beaufschlagungselemente können
dabei vorzugsweise jeweils in einer Ebene liegend und eng benachbart
angeordnet sein.
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Eine derartige Vorrichtung nach der
Erfindung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die
Paare von Wandungen durch zwei Wandungselemente gebildet sind, welche
als ringförmige,
vorzugsweise als radial geschlitzte Platten ausgebildet sind. Die
Wandungsbereiche zwischen den Schlitzen bilden bei einer derartigen
Ausführungsform
die Biegebereiche, an deren Ende jeweils ein Befestigungsbereich
vorgesehen ist, welcher mit dem jeweiligen Beaufschlagungselement
verbunden ist oder diese bildet. Der zusammenhängende Bereich der Wandungselemente
(in Umfangsrichtung) bildet eine weiteren Befestigungsbereich, der
mit dem Basiselement verbunden ist oder dieses bildet.
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Die Abdichtung zwischen den Wandungen kann
dadurch erfolgen, dass zwischen den separat ausgebildeten Wandungselementen
zwei ringförmige
Dichtelemente vorgesehen sind, die einen gemeinsamen Druckraum für die Paare
von Wandungen bilden, wobei die Dichtelemente vorzugsweise dichtend
zwischen den Befestigungsbereichen der Wandungselemente gehalten
sind.
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In den Biegebereichen der Wandungselemente
kann jedoch anstelle zweier separater ringförmiger Dichtelemente auch ein
Schlauchringelement vorgesehen sein, welches den gemeinsamen Druckraum
für die
Paare von Wandungen bildet.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an
Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform
einer Klemm- und/oder Bremsvorrichtung in einer perspektivischen
Explosionsansicht (1a)
und einer perspektivischen, fertig montierten Ansicht (1b) sowie einen Querschnitt
durch die fertig montierte Vorrichtung;
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Linearführung mit darin angeordneter
Klemm- und/oder Bremsvorrichtung nach 1 (2a) sowie einen Querschnitt
durch die Linearführung (2b);
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3 einen
Querschnitt durch eine Linearführung ähnlich 2, jedoch mit einer darin
angeordneten zweiten Ausführungsform
einer Klemm- und/oder Bremsvorrichtung in arretiertem bzw. gebremstem
Zustand (3a) sowie in
gelöstem
Zustand (3b)
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4 eine
perspektivische Ansicht (4a) einer
weiteren Ausführungsform
einer Klemm- und/oder Bremsvorrichtung ähnlich der Ausführungsform
in 3 sowie einen Querschnitt
durch diese Vorrichtung (4b);
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5 eine
perspektivische Darstellung einer Anordnung mehrerer Klemm- und/oder
Bremsvorrichtungen ähnlich 3 um den Umfang eines scheibenartigen
zuklemmenden bzw. bremsenden Elements;
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6 eine
perspektivische Teildarstellung (6a)
einer ringförmig
ausgebildeten Klemm- und/oder Bremsvorrichtung mit mehreren Beaufschlagungselementen
für das
Beaufschlagen eines im Querschnitt kreiszylindrischen Objekts sowie
eine perspektivische Teildarstellung der Vorrichtung in fertig montiertem
Zustand (6b), wobei
ein schlauchringförmiges
Dichtelement zur Bildung des druckbeaufschlagbaren Raums vorgesehen
ist;
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7 eine
weitere Ausführungsform ähnlich 6, wobei der druckbeaufschlagbare
Raum mittels zweier kreisringförmiger
Dichtelemente gebildet ist.
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Die in 1 dargestellte
Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1 umfasst, wie aus der
Explosionsdarstellung nach 1a ersichtlich,
zwei separat ausgebildete Wandungen bzw. Wandungselemente 3,
die an einem Ende (oberer Bereich) rechtwinklig zum übrigen Verlauf
der Wandungen abgewinkelt sind. Diese Befestigungsbereiche 5 sind
in montiertem Zustand mit einem Basiselement 7 verbunden, welches
durch eine Halteplatte 9 und eine Abdichtplatte 11 gebildet
ist. Im unteren Bereich weisen die Wandungen bzw. die Wandungselemente 3 jeweils einen
weiteren Befestigungsbereich 13 auf, der im montierten
Zustand zwischen zwei Montageteilen 15 eines Beaufschlagungselements 17 gehalten
ist. Zwischen den Befestigungsbereichen 13 ist ein Abstands- und/oder Dichtelement 19 gehalten,
welches im Wesentlichen die selbe Länge und die selbe Höhe aufweise
wie die Montageteile 15 des Beaufschlagungselements 17.
Das Verbinden der Montageteile 15 mit den Befestigungsbereichen 13 der
Wandungselemente 3 und dem Abstands- und/oder Dichtelement 19 kann
beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen, Verkleben oder Verlöten erfolgen.
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Die Verbindung erfolgt dabei vorzugsweise derart,
dass entlang der Verbindungslinie eine druckdichte Verbindung entsteht.
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Die Montage der Vorrichtung kann
so erfolgen, dass zunächst
die Wandungselemente 3 durch einen mittigen Längsschlitz 21 der
Halteplatte 9 gesteckt werden, bis die abgewinkelten Befestigungsbereiche 5 auf
der Oberfläche
der Halteplatte 9 aufliegen. Anschließend kann das Abstands- und/oder Dichtelement 19 zwischen
die Befestigungsbereiche 13 der Wandungselemente 3 eingesetzt
werden. Das Beaufschlagungselement 17 wird durch das außenseitige
Aufsetzen der Montageteile 15 auf die Befestigungsbereiche 13 und
das Verbinden dieser Elemente in den betreffenden Bereichen, beispielsweise durch
Vernieten, Verschrauben, Verschweißen oder dergleichen hergestellt.
Der nach oben offene Schlitz zwischen den Wandungselementen 3 wird
mittels einer Abdichtplatte 11 verschlossen, welches auf
die abgewinkelten Befestigungsbereiche 5 aufgelegt wird.
Die Abdichtplatte wird, beispielsweise durch Verschrauben oder Vernieten,
mit der Halteplatte 9 verbunden, wobei die abgewinkelten
Befestigungsbereiche 5 fixiert werden. Selbstverständlich können diese
Bereiche der Halteplatte 9, der Abdichtplatte 11 und
der dazwischen angeordneten Befestigungsbereiche 5 auch
in jeder anderen Weise verbunden werden, die eine im Wesentlichen
druckdichte Verbindung darstellt. Das Zuführen eines Druckmediums in den
Raum zwischen den Wandungselementen 3 kann beispielsweise
durch eine nicht näher
dargestellte Öffnung
in der Abdichtplatte 11 im Bereich des mittigen Längsschlitzes 21 der
Halteplatte 9 erfolgen.
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Die seitliche Abdichtung des druckbeaufschlagbaren
Raums zwischen den Wandungen 3 kann mittels zweier seitlicher
Dichtelemente 23 erfolgen. Diese sind jeweils zwischen
einem sich von den Montageteilen 15 außenseitig nach oben erstreckenden
Arms 25 sowie mittels eines entsprechenden, sich außenseitig
vom Abstands- und/oder Dichtelement 19 nach oben erstreckenden
Arms 27 zwischen den seitlichen Stirnflächen der Wandungen 3 und den
Armen 25, 27 gehalten. Die Dichtelemente 23 können aus
einem ausreichend flexiblen Kunststoff oder aus Gummi bzw. Hartgummi
bestehen. Das Dichtelement kann mittels der Arme 25, 27 mit
ausreichendem Druck an die seitlichen Stirnflächen der Wandungen 3 gepresst
sein, um eine ausreichend druckdichte Abdichtung zu gewährleisten.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass
es sich bei dem in 1 dargestellten
Zustand der Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1 um den druckbeaufschlagten
Zustand handeln kann. In diesem Zustand sind die Biegeberreiche 3a der
Wandungen 3, bezogen auf den druckbeaufschlagbaren Raum
zwischen den Wandungen 3, konvex nach außen dargestellt.
Im drucklosen Zustand können
die Biegebereiche 3a der Vorrichtung 1 nach 1 beispielsweise im Wesentlichen
parallel und eben verlaufen.
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Die Biegebereiche 3a sind
so ausgestaltet und dimensioniert, dass die Biegebereiche zwischen dem
Basiselement 7 und dem Beaufschlagungselement 17 ein
federndes Element bilden, welches in der Lage ist, bereits im drucklosen
Zustand eine ausreichende Beaufschlagungskraft auf ein zu klemmendes
oder zu bremsendes Objekt zu übertragen.
Beispielsweise können
die Wandungen aus einem Federstahlblech hergestellt sein, dessen
Dicke beispielsweise 0,5 mm betragen kann.
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Um bei einer Beaufschlagung des Beaufschlagungselements 17 mit
einer vorbestimmten Kraft im drucklosen Zustand zu gewährleisten,
dass die Biegebereiche 3a jeweils konvex nach außen gebogen
werden, können
die Biegebereiche 3a auch im drucklosen Zustand eine leichte,
nach außen
konvexe Biegung aufweisen, hierdurch wird eine entsprechende Präferenz für die gewünschte Biegerichtung erreicht.
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Selbstverständlich ist jedoch ebenfalls
möglich,
die Ausführungsform
nach 1 als Darstellung des
drucklosen Zustand aufzufassen. Mittels einer derartigen Ausführungsform,
die bereits im drucklosen Zustand eine deutliche, nach außen konvexe Biegung
der Biegebereiche 3a aufweist, kann ebenfalls mittels einer
Beaufschlagung des Druckraums mit Überdruck erreicht werden, dass
sich der Abstand zwischen Beaufschlagungselement 17 und
Basiselement 9 reduziert bzw. dass sich die bei einer im drucklosen
Zustand vorgespannt montierten Vorrichtung auf das zu beaufschlagende
Objekt übertragenen
Kräfte
reduzieren. Zusätzlich
kann erreicht werden, dass bei einer Beaufschlagung des Druckraums mit
Unterdruck die übertragenen
Kräfte
erhöht
werden, da die Biegebereiche 3a bei einer derartigen Druckbeaufschlagung
nach innen bewegt werden sollen und sich demzufolge der Abstand
zwischen Beaufschlagungselement 17 und Basiselement 9 zu vergrößern versucht.
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Die Wirkung der Vorrichtung 1 in 1 ist in 2 am Beispiel einer Linearführung 29 dargestellt. Die
Linearführung 29 umfasst
einen Schlitten 31, auf dem ein beliebiges weiteres Objekt
angeordnet bzw. mit dem ein beliebiges weiteres Objekt verbunden sein
kann. Der Schlitten 31 ist mittels näher nicht dargestellter Rollen-
oder Kugellager auf einer Schiene 33 geführt. Die
Vorrichtung 1 nach 1 ist
unterhalb einer Trägerplatte 35 des
Schlittens 31 und seitlich neben dem Verlauf der Schiene 33 montiert.
Hierzu kann die Halteplatte 9 in nicht näher dargestellter Weise
mit der Unterseite der Trägerplatte 35 verbunden,
beispielsweise verschraubt sein.
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Bei der Darstellung in 2 ist davon ausgegangen,
dass sich die Vorrichtung 1 in 2b in druckbeaufschlagtem Zustand befindet,
demzufolge die Biegebereiche 3a der Wandungselemente 3 gegenüber dem
drucklosen Zustand (mit im Wesentlichen parallel und eben verlaufenden
Druckbereichen) konvex nach außen
gebogen sind und infolgedessen das Beaufschlagungselement 17 von
einer Beaufschlagungsfläche 37 eines
Objekts 39, auf dem die Schiene 33 montiert ist,
abgehoben wurde.
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Die Funktionsweise einer derartigen
Ausführungsform
einer Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1 in Verbindung
mit einer Linearführung 29 ist
nochmals an Hand einer leicht abgewandelten Ausführungsform in den 3a und 3b im Querschnitt dargestellt. Bei dieser
Linearführung 29 findet
eine Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1 in einer leicht abgeänderten
Ausführungsform
Verwendung, bei der auch der obere Bereich bzw. das Basiselement 7 durch
zwei Montageteile 41 gebildet ist, welche auf beiden Seiten
von oberen Befestigungsbereichen der Wandungselemente 3 angeordnet
sind. Wie im Fall des Beaufschlagungselements 17 ist in
diesem Fall zwischen den oberen Befestigungsbereichen der Wandungselemente 3 ebenfalls
eine Abstands- und/oder
Dichtelement 43 eingesetzt. Das Verbinden der Montageteile 41,
der oberen Befestigungsbereiche der Wandungselemente 3 und
des dazwischen angeordneten Abstands- und/oder Dichtelement 43 kann
wiederum durch Verschrauben, Vernieten, Verschweißen oder
dergleichen erfolgen. Das Basiselement 7 kann dann mit
einer Längsseite
der Trägerplatte 35 verbunden,
beispielsweise verschraubt werden. Das Zuführen des Druckmediums kann
beispielsweise durch einen oder mehrere Kanäle (nicht dargestellt) im Basiselement 7 erfolgen.
Teile der Kanäle
können
hierzu in den Montageteilen 41, den Befestigungsbereichen
der Wandungselemente 3 bzw. dem Abstands- und/oder Dichtelement 43 vorgesehen
sein.
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3a zeigt
den drucklosen Zustand der Vorrichtung 1. In diesem Zustand
ist das Beaufschlagungselement 17 mit einer vorbestimmten
Kraft gegen die Beaufschlagungsfläche 37 des Objekts 39 gepresst.
Die durch diesen vorgespannten Montagezustand bedingte leichte Krümmung der
Biegebereiche 3a der Wandungselemente 3 ist bei
der Darstellung in 3a vernachlässigt. Die
Vorspannkraft kann dadurch bestimmt werden, dass das Beaufschlagungselement 17 im
vorgespannten Montagezustand um einen vorbestimmten Weg gegenüber dem
entlasteten Zustand in Richtung auf das Basiselement 7 zu
bewegt ist.
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Bei einer Beaufschlagung des Druckraums zwischen
den Wandungselementen 3 mit Druck durch das Zuführen eines
beliebigen Druckmediums, vorzugsweise Druckluft, werden die Biegebereiche 3a konvex
nach außen
gebogen und demzufolge reduziert sich die Vorspannkraft bzw. wird
das Beaufschlagungselement 17 letztlich vollständig von
der Beaufschlagungsfläche 37 abgehoben.
Hierdurch lässt
sich die Bremswirkung bzw. Klemmwirkung reduzieren oder vollkommen
aufheben.
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Die in 4 dargestellte
Ausführungsform einer
Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1 entspricht im Wesentlichen
den zuvor erläuterten
Ausführungsformen.
Zusätzlich
weisen die Montageteile 41, welche vom Basiselement 7 umfasst
sind bzw. dieses bilden, zusätzlich
Anschläge 45 auf,
die als begrenzende Elemente hinsichtlich der maximalen Krümmung der
Biegebereiche 3a der Wandungselemente 3 berücken. Die
Anschläge 45 erstrecken
sich vom oberen Bereich der Montageteile 41 aus in Richtung
auf das Beaufschlagungselement 17. Die Anschläge können sich
selbstverständlich
auch im Querschnitt über
den gesamten Biegebereich 3a erstrecken. Die Anschläge 45 gewährleisten
somit, dass auch bei einer Überschreitung
des zulässigen Maximaldrucks
bei der Beaufschlagung des zwischen den Wandungselementen 3 gebildeten
Druckraums die Wandungen nicht zerstört werden bzw. im Zerstörungsfall
in der Umgebung sämtliche
Personen oder Sachen nicht beschädigt
werden.
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5 zeigt
eine Anordnung bestehend aus einem beaufschlagendem kreiszylindrischen
Objekt 39, um dessen Umfangsfläche in äquidistanten Abständen 4 Klemm-
und/oder Bremsvorrichtungen 1 angeordnet sind. Die einzelnen
Vorrichtungen 1 können
im Wesentlichen so ausgebildet sein, wie dies beispielsweise in
den 3 oder 4 dargestellt ist. Der einzige
Unterschied besteht darin, dass die Beaufschlagungselemente 17 an
der Beaufschlagungsfläche
so ausgestaltet sind, dass die Beaufschlagungsfläche der Beaufschlagungselemente 17 einen
Radius aufweist, der dem Radius des zu beaufschlagenden kreiszylindrischen
Objekts 39 entspricht.
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An dieser Stelle sei der Deutlichkeit
halber nochmals darauf hingewiesen, dass bei allen bisher beschriebenen
Ausführungsformen
von Klemm- und/oder Bremsvorrichtungen 1 das Beaufschlagungselement
und das Basiselement jeweils ausschließlich über die Wandungselemente 3 verbunden sind.
Die seitlichen Arme 25 bzw. 27 der Montageteile 15 bzw.
des Abstands- und/oder Dichtelements 19 dienen lediglich
zur Fixierung der seitlichen Dichtelement 23. In gleicher
Weise können
sich (wie in 4 dargestell)
entsprechende kurze Haltearme von den Montageteilen 15 in
Richtung auf das Beaufschlagungselement 17 erstrecken.
Auch diese dienen jedoch lediglich zur Halterung der seitlichen
Dichtelemente 23. Zwischen den Stirnseiten der Arme 25, 27 unter
der entsprechenden (kurzen) Arme der Montageteile 15 bzw.
des dazwischen angeordneten Abstands- und/oder Dichteelement 43 verbleibt
ein Spalt, der eine entsprechende freie Bewegung des Beaufschlagungselements 17 gegenüber dem
Basiselement 7 ermöglicht.
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Die Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1 nach 6 ist ringförmig ausgebildet
(6 zeigt nur einen halben
Teilring), wobei die Vorrichtung 1 aus zwei radial geschlitzten,
ringförmigen
Wandungselementen 3' besteht,
zwischen welchen im Bereich der inneren Befestigungsbereiche 13 der einzelnen
Wandungen jeweils ein Abstands- und/oder Dichtelement 19 angeordnet
ist und im Bereich des ringförmigen
Befestigungsbereichs 5 ein ringförmiges Abstands- und/oder Dichtelement 43. Zur
Montage werden die Wandungselemente 3' in den Befestigungsbereichen 5 und 13 mit
den dazwischen angeordneten Abstands- und/oder Dichtelementen 43 bzw. 19 fest
verbunden. Das Verbinden kann beispielsweise durch Verschrauben,
durch Vernieten, Verschweißen
oder dergleichen folgen. Auf diese Weise entsteht die in 6b dargestellte Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1,
welche insgesamt ringförmig
ausgebildet ist. Von dem ringförmigen
Basiselement 7 ausgehend erstrecken sich mehrere Paare
von Wandungen 3 radial nach innen, welche jeweils durch
einen radial verlaufenden Schlitz voneinander getrennt sind. Diese
Wandungspaare sind jeweils mit einem Beaufschlagungselement 17 verbunden,
welche an der innenseitigen Stirnseite Umfangsabschnitte einer kreiszylindrischen Öffnung definieren,
in welcher ein kreiszylindrisches Element beaufschlagt werden kann.
Hierbei kann es sich um eine rotierende Welle eines Antriebs oder
dergleichen handeln. Die Funktionsweise dieser Vorrichtung entspricht
analog der Funktionsweise, wie sie zuvor in Verbindung mit den Ausführungsformen
in den 1 bis 5 erläutert wurde.
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Die Ausführungsform nach 6 kann so gestaltet sein,
dass zwischen jedem Wandungspaar ein abgeschlossener Druckraum definiert
wird. Hierzu müsste
beispielsweise in den den radial verlaufenden Schlitzen benachbarten
Teilen der Wandungen ein Dichtelement gehalten sein, das beispielsweise eingeklebt
werden kann. Eine separate Ansteuerung der einzelnen Beaufschlagungselemente 17 ist
bei dieser Ausführungsform
jedoch nicht nötig.
Aus diesem Grund bietet es sich an, sämtliche Druckräume, die durch
die Paare von Wandungen definiert werden, zu einem gemeinsamten
Druckraum miteinander zu verbinden.
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Hierzu ist bei der in 6 dargestellten Ausführungsform
ein ringförmiges
Schlauchelement 47 zwischen den Biegebereichen 3a der
Wandungselemente 3 eingesetzt.
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Diesem Schlauchelement 47 kann
in nicht näher
dargestellter Weise das Druckmedium zugeführt werden. Auf diese Weise
werden bei einer Druckbeaufschlagung sämtliche Paare von Wandungen
gleichmäßig beaufschlagt
und die betreffenden Biegebereiche 3a bei einer Beaufschlagung
mit Überdruck
nach außen
gebogen. Dabei sei wiederum davon ausgegangen, dass der in 6 dargestellte Zustand der
Klemm- und/oder Bremsvorrichtung 1 der druckbeaufschlagte
Zustand ist.
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Bei dieser Ausgestaltung verlaufen
die Biegebereiche 3a im drucklosen Zustand im Wesentlichen
parallel (abgesehen von der oben angesprochenen geringfügigen konvexen
Ausbildung zur Definition einer Präferenzrichtung der Biegung
bei Beaufschlagung der Beaufschlagungselemente 17 im drucklosen
Zustand).
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Es kann sich bei der in 6 dargestellten Vorrichtung 1 jedoch
auch um eine Vorrichtung im drucklosen Zustand handeln. Diese Vorrichtung
kann dann auch so verwendet werden, dass bei einer Beaufschlagung
des Druckraums mit Unterdruck eine Bewegung der einzelnen Beaufschlagungselemente 17 nach
innen erfolgt. Hierzu müssten
die Wandungen des Schlauchrings 47 in den Biegebereichen 3a jedoch
so fest mit den Innenwandungen der Wandungselemente 3' verbunden sein,
dass entsprechende einwärts
gerichtete Kräfte
auf die Biegebereiche übertragen
werden können.
Nach einer anderen, nicht näher
dargestellten Ausführungsform
können
in den radialen Schlitzen jedoch wiederum seitliche Dichtelemente
gehalten sein, die eine Abdichtung der einzelnen Druckräume zwischen
den einzelnen Biegebereichen 3a bewirken.
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Die Ausführungsform einer Klemm- und/oder Bremsvorrichtung
nach 7 enspricht weitestgehend
in 6 dargestellten Ausführungsform,
joch sind bei dieser Ausführungsform
zwei kreisringförmige
Dichtelemente 49 zwischen den kreisringförmigen,
radial geschlitzten Wandungselementen 3' gehalten. Die Fixierung der Dichtungselemente 49 erfolgt
im äußeren ringförmigen Bereich
der Befestigungsbereiche 5 der Wandungselemente 3' und in den
inneren Befestigungsbereichen 13 der einzelnen Wandungen 3.
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Abschließend sei daraufhin gewiesen,
dass sämtliche
Merkmale, die vorstehend in Verbindung mit einzelnen bestimmten
Ausführungsformen
näher erläutert sind,
auch mit anderen Ausführungsformen einsetzbar
sind, soweit dies sinnvoll ist. Beispielsweise können selbstverständlich auch
die Ausführungsformen
nach den 6 und 7 entsprechende Anschläge zur Begrenzung
der Biegbewegungen der Biegebereiche 3a der einzelnen Wandungen 3 aufweisen.