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Die
Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung, insbesondere zum Halten
einer Werkzeugeinrichtung.
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Für Werkzeuge
verschiedenster Art sind Haltevorrichtungen bekannt, in die die
Werkzeuge axial zur Längsrichtung
der Haltevorrichtung eingesetzt werden können und durch einen entsprechenden Verriegelungsmechanismus
axial in der Haltevorrichtung gehalten sind. Solche gattungsgemäßen Haltevorrichtungen
sind bspw. aus der
JP-A
08-019906 und aus der
JP-A 61-025743 bekannt.
Hierbei weist der Verriegelungsmechanismus Sperrkugeln auf, die käfigartig
in der Haltevorrichtung aufgenommen sind. Durch ein axiales Verschieben
einer Buchse, einer Stange oder dergleichen, wodurch die Sperrkugeln
in einer Richtung radial nach außen beaufschlagt werden können, läßt sich
in geeigneter Weise ein Verriegeln bzw. Entriegeln solcher Haltevorrichtungen
vornehmen. In der die Priorität
der letzteren japanischen Anmeldung in Anspruch nehmenden
DE 35 24 739 A1 weist
die Haltevorrichtung eine Buchse und einen Riegelzylinder auf, bei
dem ein Sperrelement (Sperrkugeln) in einer Wandung der Buchse radial
zur Längsrichtung
der Buchse beweglich ist. Durch Verschiebung des Riegelzylinders
ist die Haltevorrichtung mit dem Gegenstand ent- und verriegelbar,
bei der der Riegelzylinder in der Verriegelungsposition das Sperrelement
beaufschlagt und radial nach außen
teilweise in einen angepassten Abschnitt des Gegenstand zum Verblocken
hineindrückt.
Des Weiteren bestehen Anschlagmittel, die die axiale Verschiebung
des Riegelzylinders begrenzen.
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Aus
der
DE 25 50 859 A1 sind
Führungsmittel
bekannt, die eine axiale Verschiebung einer Hülse zwischen der Ver- und Entriegelungsposition
durch Verdrehung der Buchse definieren.
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Die
EP 0 734 804 A1 offenbart
eine Werkzeughaltevorrichtung, bei der der Verriegelungsmechanismus
ebenfalls auf dem Prinzip basiert, daß Sperrkugeln in einer Verriegelungsposition
mit einer Nocke eines in die Haltevorrichtung eingesetzten Werkzeugs
in Eingriff kommen und somit das Werkzeug axial mit der Haltevorrichtung
verblocken. Zum Ent- bzw. -Verriegeln des Werkzeugs wird ein Schaft axial
zur Längsachse
der Haltevorrichtung verschoben, um die Sperrkugeln entsprechend
radial nach außen
zu beaufschlagen oder aber freizugeben, d. h. die Sperrkugeln können sich
radial nach innen zurückbewegen.
Der Schaft zum Beaufschlagen der Sperrkugeln ist durch eine Federeinrichtung
in seine Verriegelungsposition vorgespannt, in der die Sperrkugeln
mit dem Werkzeug verblockt sind.
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Die
DE-OS 19 08 893 offenbart
einen Werkzeughalter, in den sich Werkzeuge axial einführen bzw.
einstecken lassen, und bei dem die Werkzeuge nach dem gleichen Prinzip
wie bei der
EP 0 734
804 A1 durch Sperrkugeln arretiert werden können. Die Sperrkugeln
sind in einer Buchse käfigartig
aufgenommen. Durch axiales Verschieben der Buchse gegen eine Federkraft
wird das in den Werkzeughalter eingespannte Werkzeug geeignet entriegelt,
da die Sperrkugeln hierbei radial nach innen beweglich sind.
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Allen
der vorgenannten Haltevorrichtungen ist gemein, daß ein entsprechend
mit den Sperrkugeln zusammenwirkendes Betäti gungselement axial zur Längsachse
der Haltevorrichtung zu verschieben ist, um ein Verriegeln bzw.
Entriegeln des Werkzeugs vorzunehmen. Eine solche axiale Verschiebung
unterliegt jedoch dem wesentlichen Nachteil, daß hierdurch das Betätigungselement
nur schwerlich in eine exakte Position gebracht werden kann, in
der die Sperrkugeln in eine genaue Stellung zum Entriegeln bzw.
Verriegeln des Werkzeugs kommen. Eine solche genaue Verschiebung
des Betätigungselements in
axialer Errichtung erfordert einen insgesamt erhöhten konstruktiven Aufwand.
Ferner wird ein präzises axiales
Verschieben des Betätigungselements
zumeist dadurch erschwert, daß hierbei
die Vorspannung einer Federeinrichtung oder dergleichen zu überwinden
ist, die das Betätigungselement
in die Verriegelungsposition vorspannt.
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Entsprechend
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung
insbesondere zum Halten einer Werkzeugeinrichtung anzugeben, die
eine sehr exakte Verriegelung/Entriegelung mit entsprechend hoher
Betriebssicherheit mit konstruktiv einfachen Mitteln gewährleistet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche.
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Die
erfindungsgemäße Haltevorrichtung weist
eine Buchse und einen axial in der Buchse verschieblichen Riegelzylinder
auf. Die Buchse ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß sie mit
dem zu haltenden Element, insbesondere einer Werkzeugeinrichtung,
in Eingriff bringbar ist. Bspw. weist die Werkzeugeinrichtung eine
Bohrung auf, die größer als
ein Außendurchmesser
der Buchse bemessen ist, so daß die
Buchse in diese Bohrung eingeführt
werden kann.
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Darüber hinaus
weist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung
ein Sperrelement auf, das in einer Ausnehmung der Buchsenwandung
aufgenommen und radial zur Längsachse
der Buchse beweglich ist. Mit dem Begriff "radial" wird hierbei jede Richtung bezeichnet,
welche eine radiale Komponente aufweist, insbesondere also senkrecht
zur axialen Richtung verlaufende Richtungen, aber auch schräg zur axialen
Richtung verlaufende Richtungen, welche eine radiale Komponente
aufweisen. Durch eine entsprechende axiale Verschiebung des Riegelzylinders
läßt sich
die Haltevorrichtung, falls sie mit der Werkzeugeinrichtung in Eingriff
gebracht ist, mit der Werkzeugeinrichtung ent- bzw. verriegeln.
Hierbei beaufschlagt die Verschiebung des Riegelzylinders in die
Verriegelungsposition das Sperrelement und drückt es radial nach außen, teilweise
aus der Buchsenwandung heraus, so daß ein Teil des Sperrelements
aus der Buchsenwandung nach außen
ragt. In dieser Stellung des Sperrelements ist die Haltevorrichtung
mit einem Abschnitt des zu haltenden Elements bzw. der Werkzeugeinrichtung
verblockt, wobei dieser Abschnitt an das Sperrelement entsprechend
angepaßt
ist. Im oben genannten Beispiel kann die Werkzeugeinrichtung vorteilhaft
in ihrer Innenbohrung eine Umfangsnut aufweisen, in die der Teil
des Sperrelements, der in der Verriegelungsposition aus der Buchsenwandnung
herausragt, eingreift und damit die Haltevorrichtung mit der Werkzeugeinrichtung
axial verblockt.
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Die
erfindungsgemäße Haltevorrichtung weist
ferner Führungsmittel
auf, die die axiale Verschiebung des Regelzylinders zwischen der
Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition im Wesentlichen
durch eine Verdrehung des Riegelzylinders relativ zur Buchse definieren.
Die Führungsmittel
bieten den großen
Vorteil, daß die
axiale Verschiebung des Riegelzylinders im Wesentlichen durch seine
Verdrehung relativ zur Buchse gesteuert werden kann. Im Unterschied
zu den eingangs genannten gattungsgemäßen Haltevorrichtungen ist somit
bei der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung ein
bloßes
axiales Verschieben des Riegelzylinders im wesentlichen nicht möglich, ohne
daß der
Zylinder bedingt durch die Führungsmittel
nicht auch relativ zur Buchse verdreht wird. Da naturgemäß eine Verdrehung
von zwei Bauteilen relativ zueinander leichter und präziser vorgenommen
werden kann, bietet somit die erfindungsgemäße Haltevorrichtung beim Entriegeln/Verriegeln
der Werkzeugeinrichtung den Vorteil einer problemlosen und präzisen Handhabung.
Es versteht sich, dass anstatt einer Verdrehung des Riegelzylinders
in gleicher Weise auch eine Verdrehung der Buchse vorgenommen werden
kann, um die gewünschte
axiale Verschiebung des Riegelzylinders innerhalb der Buchse zu
erzielen.
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Des
Weiteren ist bei der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung an dem
freien Ende des Riegelzylinders eine Griffeinrichtung angebracht,
mittels der eine Verdrehung des Riegelzylinders problemlos vorgenommen
werden kann. Vorzugsweise ist die Griffeinrichtung hierbei so ausgestaltet,
dass eine Bedienperson sie mit einer Hand leicht betätigen kann.
Da die Griffeinrichtung fest mit dem freien Ende des Riegelzylinders
verbunden ist, z. B. durch Verschrauben, Verschweißen oder
dergleichen, führt
eine Verdrehung der Griffeinrichtung zwangsweise auch zu einer entsprechenden
Verdrehung des Riegelzylinders.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Führungsmittel aus einer in der
Buchsenwandung ausgebildeten Führungsnut
und aus einem an dem Riegelzylinder angebrachten Führungsstift gebildet
sein. Hierbei erstreckt sich die Führungsnut im Wesentlichen in
einem Winkel schräg
zur Längsachse
der Buchse, wobei der Führungsstift
von dem Riegelzylinder radial nach außen abragt und in die Führungsnut
eingreift. Hierdurch ist vorteilhaft eine präzise Drehführung des Riegelzylinders relativ
zur Buchse gewährleistet,
da der genannte Winkel der Führungsnut
bezüglich
der Längsachse
der Buchse bei der Verdrehung des Riegelzylinders zu einer definierten
Verschiebung desselben in axialer Richtung der Buchse führt. Für den Fall,
daß die
Führungsnut an
der Innenseite der Buchsenwandung ausgebildet ist, kann der Führungsstift
als federbeaufschlagter Stift ausgeführt sein, so daß einerseits
eine einfache Montage des Riegelzylinders in die Buchse hinein möglich, und
ist darüber
hinaus durch die Federbeaufschlagung eine sichere Führung des
Stifts in der Nut sichergestellt ist. Trotz eines fertigungstechnisch erhöhten Aufwands
hat eine solche Ausführungsform den
Vorteil, daß sie
gegen äußere Einflüsse wie Staub,
Schmutz und dergleichen geschützt
ist und ferner wirksam die Gefahr von Fingerquetschungen und dergleichen
im Bereich der Führungsnut
unterbindet.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Führungsnut
als wendelabschnittsartige Führungskulisse
ausgebildet sein. Hierdurch ist vorteilhaft eine sehr gleichmäßige und genau
definierte axiale Verschiebung des Riegelzylinders bei seiner Verdrehung
relativ zur Buchse gewährleistet.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Führungsnut
an ihren beiden Endabschnitten einen ersten Bereich und einen zweiten
Bereich aufweisen, der sich parallel zur Längsachse der Buchse erstreckt.
Im Zusammenwirken mit dem Führungsstift
bildet der erste bzw. zweite Bereich einen Bajonettverschluß, wobei
an seiner Stirnseite eine an den Führungsstift angepaßte Sitzfläche ausgebildet ist.
Das Merkmal "Bajonettverschluß" ist im Sinne der Erfindung
so zu verstehen, daß der
Führungsstift
bei entsprechender Verdrehung des Riegelzylinders relativ zur Buchse
so weit in der Führungsnut
entlanggleitet, daß er
in den ersten Bereich bzw. in den zweiten Bereich gelangt und dort
an der Sitzfläche
anliegt. In dieser Position des Führungsstifts (bzw. des Riegelzylinders)
ist dann eine weitere Verdrehung des Riegelzylinders relativ zur
Buchse, und somit eine axiale Verschiebung infolge der Verdrehung
des Riegelzylinders nicht weiter möglich. Vorzugsweise ist hierbei
die Sitzfläche
an die Form des Führungsstifts angepaßt, so daß der Führungsstift
betriebssicher zur Anlage mit der Sitzfläche kommt.
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Zur
Erhöhung
der Betriebssicherheit kann ferner ein versehentliches Verdrehen
des Riegelzylinders bzw. ein versehentliches Entriegeln dadurch ausgeschlossen
sein, daß eine
Vorspanneinrichtung den Riegelzylinder in Richtung der Längsachse
der Buchse und gegen die Sitzfläche
vorspannt. Befindet sich der Führungsstift
wie vorstehend erläutert
z. B. im ersten Bereich und liegt infolge der Federkraft sicher
an der Sitzfläche
an, so ist eine bloße
Verdrehung des Riegelzylinders nicht ohne weiteres möglich. Falls
der Riegelzylinder aus der genannten Position, in der die Werkzeugeinrichtung
mit der Haltevorrichtung verblockt ist, für eine anschließende Verdrehung
entlang der Führungsnut
herausgebracht werden soll, so ist der Riegelzylinder zunächst axial gegen
die Federkraft zu drücken,
so daß der
Führungsstift
entsprechend den ersten Bereich verläßt und erst anschließend eine
Verdrehung des Riegelzylinders relativ zur Buchse vorgenommen werden kann.
Eine bloß axiale
Verschiebung des Riegelzylinders heraus aus der vorstehend genannten
Stellung bewirkt demnach noch kein Entriegeln der Werkzeugeinrichtung.
Hierzu ist gleichzeitig eine Verdrehung des Riegelzylinders relativ
zur Buchse, d. h. entlang der Führungsnut,
notwendig. Im Ergebnis ist somit ein sehr betriebssicheres Verriegeln
bzw. Entriegeln der Haltevorrichtung sichergestellt.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Führungsnut
in der Buchsenwandung als Durchgangsöffnung ausgebildet sein. Hierdurch
ist eine wesentlich vereinfachte Montage von Riegelzylinder und
Buchse möglich,
indem beispielsweise der Riegelzylinder zunächst in die Buchse eingeführt wird,
und anschließend
von außen
durch die Durchgangsöffnung
hindurch der Führungsstift
mit dem Riegelzylinder in geeigneter Weise befestigt, z. B. verschraubt
wird. Es versteht sich, daß auch
andere geeignete Befestigungsarten des Führungsstiftes mit dem Riegelzylinder
möglich
sind, z. B. durch Paßmaß, Verschweißen, Verlöten oder
dergleichen. Der Führungsstift
kann hierbei als einfaches zylindrisches Bauteil ausgebildet sein.
Im Übrigen
läßt sich die
Führungsnut
in Form der genannten Durchgangsöffnung
sehr einfach herstellen, was vorteilhaft die Herstellungskosten
senkt.
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Zweckmäßigerweise
ist die Griffeinrichtung zum Anbringen von Lastmitteln ausgelegt.
Dies bedeutet, daß Transportbänder, Transportketten
oder dergleichen von Portalkränen
in die Griffeinrichtung eingeführt
werden können,
so daß für den Fall,
daß mit
der Haltevorrichtung eine Werkzeugeinrichtung mit sehr hohem Gewicht
verblockt ist, ein Transport bzw. ein Anheben solcher Werkzeugeinrichtungen mittels
der genannten Portalkräne
ohne weiteres möglich
ist.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Sperrelement
als wenigstens eine Kugel ausgebildet, die in der Ausnehmung der
Buchsenwandung käfigartig
aufgenommen ist. Hierbei weist die Kugel einen Durchmesser auf,
der geringfügig
größer als
die Wandstärke
der Buchsenwandung ist. Befindet sich der Regelzylinder in der sogenannten
Entriegelungsposition, so liegt die Kugel an einem Abschnitt des
Riegelzylinders an, dessen Durchmesser so bemessen ist, daß die Kugel nicht aus
der Ausnehmung an der Außenseite
der Buchsenwandung herausragt. Wird im weiteren der Riegelzylinder
durch entsprechendes Verschieben bzw. Verdrehen wie oben erläutert in
die sogenannte Verriegelungsposition gebracht, so kommt die Kugel
mit einem weiteren Abschnitt des Riegelzylinders in Kontakt, dessen
Durchmesser größer als
der vorgenannte Durchmesser ist und die Kugel so beaufschlagt, daß sie radial
nach außen
gedrückt
wird. Im Ergebnis ragt ein Teilsegment der Kugel aus der Ausnehmung an
der Außenseite
der Buchsenwandung heraus. Dieses herausragende Kugelsegment kann
entsprechend mit einem daran angepaßten Abschnitt der Werkzeugeinrichtung
in Eingriff gebracht sein, so daß im Ergebnis die Werkzeugeinrichtung
mit der Haltevorrichtung axial verblockt ist.
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Die
Betriebssicherheit für
das erläuterte
Verblocken der Werkzeugeinrichtung mit der Haltevorrichtung wird
vorteilhaft dadurch erhöht,
daß bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Mehrzahl von
Sperrelementen bzw. Kugeln vorgesehen sind. Ein Verkanten oder dergleichen
läßt sich
hierbei vorteilhaft durch einen gleichen Abstand der Kugeln zueinander
in Umfangsrichtung der Buchse verhindern. Damit ist ein gleichmäßiger Kraftfluß von der Werkzeugeinrichtung
in die Haltevorrichtung bspw. für
den Fall gegeben, daß die
Werkzeugeinrichtung mit der Haltevorrichtung entgegen der Gewichtskraft nach
oben gezogen wird.
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Gemäß einer
noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann für die Haltevorrichtung
eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, die entsprechend eine Verdrehung
des Riegelzylinders bzw. der Griffeinrichtung blockiert, wenn der
Führungsstift
an der Sitzfläche
im ersten bzw. im zweiten Bereich anliegt. In sehr einfacher und
zugleich wirksamer Ausgestaltung kann die Verdrehsicherung durch
einen Stift gebildet sein, der an der Oberseite der Buchse angebracht
ist und sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Buchse erstreckt.
In einfacher Ausgestaltung weist ein solcher Stift an seinem freien
Ende ein Gewinde auf und läßt sich
entsprechend in eine in der Oberseite der Buchse ausgebildete Gewindeöffnung einschrauben.
Die Stelle für
diese Gewindeöffnung
ist entsprechend so gewählt,
daß der
Stift z. B. in der Verriegelungsposition, wenn sich der an dem Riegelzylinder
angebrachte Führungsstift
im ersten Bereich befindet, an der Griffeinrichtung anliegt, um
eine anschließende
Verdrehung der Griffeinrichtung zu verhindern.
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Die
vorstehend erläuterte
Haltevorrichtung kann erfindungsgemäß auch zum Halten/Transportieren
insbesondere einer Führungssäule eines
Guß- bzw.
Preßwerkzeugs
verwendet werden. Solche Preßwerkzeuge
bestehen zumeist aus einem Ober- und einem Unterteil, wobei in beiden
Werkzeugteilen Bohrungen ausgebildet sind, die miteinander fluchten.
In die Bohrung des Unterteils ist die Führungssäule eingepaßt, wobei sie mit einem oberen
Abschnitt aus dem Unterteil herausragt. Der obere Abschnitt taucht
in eine Buchse nahezu spielfrei ein, die im Oberteil koaxial zur
dortigen Bohrung eingepreßt ist.
Hierdurch ist das Oberteil an der Führungssäule hubbeweglich verschiebbar
geführt.
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Zum
Einpassen der Führungssäule in die Bohrung
des Unterteils wird die Führungssäule in einem
Kühlschrank,
mit flüssigem
Stickstoff oder ähnlichen
Mitteln auf etwa –80°C abgekühlt. Die
nun bezüglich
dem Bohrungsdurchmesser Untermaß aufweisende
Säule wird
in die Bohrung des Unterteils leicht eingesetzt und erwärmt, bis
die Säule
Normaltemperatur erreicht. In diesem Zustand weist die Säule bezüglich des
Bohrungsdurchmessers Übermaß auf, wodurch
sie unverrückbar
durch den erreichten Reibschluß in
der Bohrung gehalten ist. Die Führungssäule wird
im kalten Zustand entweder manuell oder mittels eines Portalroboters
transportiert und in die Bohrung eingesetzt, wobei vorteilhaft die erfindungsgemäße Haltevorrichtung
zum Einsatz kommen kann. Hierbei ist in der Innenbohrung der Führungssäule in entsprechendem
Abstand zur Stirnseite eine Umfangsnut einzuarbeiten, deren Abmessungen
auf die vorstehenden genannten Sperrelemente bzw. Kugeln der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
geeignet abgestimmt sind. Indem die Buchse der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
in die Innenbohrung der Führungssäule eingesetzt
und anschließend
wie erläutert
ein Verdrehen des Riegelzylinders zum Verblocken vorgenommen wird,
läßt sich
eine solche Führungssäule, die
bei Preßwerkzeugen
mit großen
Schließkräften ohne
weiteres ein Gewicht von mehr als 50 kg haben können, mittels der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
mit exzellenter Betriebssicherheit transportieren.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand einer nur beispielhaft zu verstehenden
Ausführungsform
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
seitliche Querschnittsansicht einer Buchse einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung;
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2A eine
seitliche Querschnittsansicht des Riegelzylinders der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung;
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2B den
Riegelzylinder von 3A in einer Ansicht von oben;
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3 eine
seitliche Querschnittsansicht der Buchse von 1 mit einem
darin eingesetzten Riegelzylinder der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in
einer Entriegelungsposition;
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4 eine
seitliche Querschnittsansicht der Buchse von 1 in einer
anderen Schnittführung;
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5 eine
vergrößerte Schnittansicht
des Bereichs I von 4;
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6 die
Buchse von 4 in einer Draufsicht;
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7 eine
Seitenansicht der Umfangsfläche der
Buchse in einer abgewickelten Darstellung;
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8 eine seitliche Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
mit einer an dem Riegelzylinder angebrachten Griffeinrichtung in einer
Verriegelungsposition; und
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9 eine
seitliche Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einer
daran verblockten Werkzeugeinrichtung.
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Eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
weist im wesentlichen die Bauelemente einer Buchse, eines Riegelzylinders
und einer Griffeinrichtung, sowie Sperrelemente, vorzugsweise in
Form von Kugeln, auf. In 1 ist eine Buchse 10 in
einer seitlichen Querschnittsansicht gezeigt. Die Buchse 10 ist
vorzugsweise zylindrisch ausgeführt
und weist eine Durchgangsbohrung 11 entlang einer Längsachse
L1 der Buchse 10 auf. Ein unterer
Bereich der Durchgangsbohrung 11 weist einen ersten Durchmesser
D1 auf. Angrenzend an diesen Bereich weist
die Durchgangsbohrung 11 bis zu einer oberen Stirnseite 12 der
Buchse 10 einen zweiten Durchmesser D2 auf,
der kleiner als der erste Durchmesser D1 ist.
Der Übergangsbereich
zwischen den beiden Durchmessern D1 und
D2 ist durch eine Fase 13 ausgebildet,
die sich genau in einem Winkel von 45° zur Längsachse L1 erstreckt.
An der oberen Stirnseite 12 weist die Buchse 10 einen
Flanschabschnitt 14 auf, dessen Außendurchmesser größer als der
Außendurchmesser
der darunterliegenden Buchsenwandung ist. Die Buchsenwandung ist
hier mit 24, ihr Außendurchmesser
mit 24a bezeichnet. Ferner ist die Buchse 10 an
ihrer unteren Stirnseite 15 entlang des Außenumfangs
mit einer Fase 13a ausgebildet. Die Funktionen des Flanschabschnitts 14 und
der Fase 13a werden nachstehend noch im weiteren erläutert.
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In 2A und 2B ist
ein Riegelzylinder 17 in Schnittdarstellungen gezeigt,
der in Verbindung mit der Buchse 10 verwendet wird. Im
einzelnen zeigt die 2A den Riegelzylinder 17 in
einer seitlichen Querschnittsansicht. Eine Außenumfangsfläche 18 des
Riegelzylinders 17 weist über einen großen Bereich
der Länge
des Riegelzylinders 17 einen dritten Durchmesser D3 auf. In einem Bodenabschnitt 21 des
Riegelzylinders 17 vergrößert sich der Außenumfang
auf einen vierten Durchmesser D4. Entlang der
Längsachse
L2 des Riegelzylinders 17 ist eine Durchgangsbohrung 19 ausgebildet,
die angrenzend an eine obere Stirnseite 20 des Riegelzylinders
mit einem ersten Gewinde G1 ausgebildet
ist. Im Riegelzylinder 17 ist an der oberen Stirnseite 20 ferner
eine erste Passbohrung P1, und in einem
mittleren Bereich der Außenumfangsfläche 18 eine
zweite Passbohrung P2 ausgebildet. Die Funktionen
der verschiedenen Gewinde werden nachstehend noch erläutert, wobei
dem gegenüber
die Durchgangsbohrung 19 lediglich zur Gewichtsreduzierung
vorgesehen ist und ihr keine weitere Funktion zukommt. In der 2B ist der
Riegelzylinder 17 in einer Draufsicht gezeigt, die die
jeweilige Anordnung der verschiedenen Bohrungen G1,
P1 und P2 nochmals
verdeutlicht.
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Der
zweite Durchmesser D2 der Durchgangsbohrung 11 der
Buchse 10 und der dritte Durchmesser D3 des
Riegelzylinders 17 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich der
Riegelzylinder 17 mit seiner oberen Stirnseite 20 voran
von unten in die Buchse 10 einführen läßt. 3 zeigt
eine seitliche Schnittdarstel lung, in der der Riegelzylinder 17 wie erläutert in
die Buchse 10 eingeführt
ist. Ferner ist der vierte Durchmesser D4 des
Bodenabschnitts 21 mit dem ersten Durchmesser D1 der Durchgangsbohrung 11 abgestimmt.
In der in 3 gezeigten Darstellung ist
der Riegelzylinder 17 so weit in die Durchgangsbohrung 11 eingeführt, daß sich der
Bodenabschnitt 21 gerade eben am Rand des Bereichs der Buchse 10 mit
dem ersten Durchmesser D1 befindet.
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Ein
Teil des Riegelzylinders 17, der sich von der oberen Stirnseite 12 der
Buchse 10 nach außen erstreckt,
ist von einer Federeinrichtung 22, zum Beispiel eine Spiralfeder
umfaßt.
Die Wicklung der Spiralfeder 22 weist einen Durchmesser
auf, der größer als
der zweite Durchmesser D2 gewählt ist,
so daß die
Spiralfeder 22 auf der oberen Stirnseite 12 aufliegt.
Das andere Ende der Spiralfeder 22 liegt gegen eine Federplatte 23 an,
die am Schaft des Riegelzylinders 17 befestigt ist. Somit
spannt die Spiralfeder 22 den Riegelzylinder 17 in
Richtung der Längsachse L1 gegen die Buchse 10 vor.
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Wie
in der 3 rechts gezeigt, weist die Buchsenwandung 24 eine
Ausnehmung 25 auf, in die ein Sperrelement 26 in
Form einer Kugel aufgenommen ist. In der hier gezeigten Darstellung
befindet sich die erfindungsgemäße Haltevorrichtung
in einer sogenannten Entriegelungsposition, bei der die Kugel 26 gegen
einen Bereich der Außenumfangsfläche 18 mit
dem dritten Durchmesser D3 anliegt und an
der Außenfläche der
Buchse 10 nicht aus der Ausnehmung 25 herausragt.
Einzelheiten zur Ausgestaltung der Ausnehmung 25 sind nachstehend
unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 gemacht.
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In 4 ist
die Buchse 10 in einer vergrößerten seitlichen Querschnittsansicht
gezeigt. Hierbei ist zu erkennen, daß die Ausnehmung 25 in
Form einer Sacklochbohrung ausgebildet ist, die die Buchsenwandung 24 durchsetzt.
Die Ausnehmung 25 weist in ihrem Querschnitt einen sechsten
Durchmesser D6 auf, der auf den Durchmesser
der Kugel 26 abgestimmt ist, wobei sich eine Mittelachse
L3 der Ausnehmung 25 in einem Winkel
von genau 45°C
zur Längsachse
L1 erstreckt. In der 5 ist der
Bereich I von 4 stark vergrößert dargestellt.
Zu erkennen ist hierin, daß sich
eine untere Führungsfläche 27 der Ausnehmung 25 parallel
zur Mittelachse L3 bis zur Außenfläche 24a der
Buchsenwandung 24 erstreckt. Demgegenüber ist eine der unteren Führungsfläche 27 gegenüberliegende
obere Führungsfläche 28 in einem
Bereich angrenzend zur Außenfläche der Buchsenwandung 24 mit
einer Querschnittsverengung 28a ausgebildet, so daß die Ausnehmung 25 an der
Außenfläche 24a eine Öffnung mit
einem siebten Durchmesser D7 aufweist, der
geringfügig
kleiner als der Durchmesser der Kugel 26 ist. Hierdurch
ist gewährleistet,
daß die
Kugel 26 bei entsprechender Beaufschlagung mit einer Kraft
radial nach außen
nur mit einem Teilsegment, jedoch nicht vollständig aus der Ausnehmung 25 an
der Außenfläche 24a heraustreten
kann. Die Beaufschlagung der Kugel 26 mit einer Kraft radial
nach außen
wird im weiteren noch genauer erläutert.
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6 zeigt
die Buchse 10 von 4 in einer Draufsicht.
Hierbei ist durch die Linie II-II die Schnittführung der Darstellung von 4 angedeutet.
Bei dieser Ausführungsform
sind in der Buchsenwandung 24 drei Ausnehmungen 25 ausgebildet,
die entlang des Umfangs der Buchse 10 einen gleichen Abstand
A zueinander aufweisen. Es sind jedoch auch weitere Ausführungsformen
der Buchse 10 möglich, in
der eine andere Anzahl von Ausnehmungen 25 vorgesehen ist.
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Wie
mit gestrichelten Linien angedeutet, ist in der Buchsenwandung 24 ferner
eine Durchgangsöffnung 29 ausgebildet,
die sich bei der hier gezeigten Ausführungsform in einem Umfangssegment
von 90° erstreckt.
Zum besseren Verständnis
der Ausgestaltung der Durchgangsöffnung 29 ist
die Außenwandung
der Buchse 10 in 7 in einer
Abwicklung dargestellt. Die Durchgangsöffnung erstreckt sich in dem
genannten Umfangssegment von 90° im
wesentlichen in einem Winkel schräg zur Längsachse L1 der
Buchse 10. Da die Buchse 10 vorzugsweise zylindrisch
ausgebildet ist, bildet die Durchgangsöffnung 29 somit eine
wendelabschnittartige Führungskulisse.
An ihren beiden Endabschnitten weist die Durchgangsöffnung 29 einen
ersten Bereich 30 und einen zweiten Bereich 31 auf,
die sich jeweils parallel zur Längsachse
L1 erstrecken. Der erste bzw. zweite Bereich 30, 31 weist
ferner an seiner Stirnseite eine Sitzfläche 32 auf, die in
Form eines Halbkreises ausgebildet ist.
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In
die Passbohrung P2 des Riegelzylinders 17 läßt sich
ein Führungsstift 40 einbringen,
der in diesem Zustand von dem Riegelzylinder radial nach außen abragt.
Der Führungsstift 40 ist
dazu konzipiert, um in die Durchgangsöffnung 29 einzugreifen. Hierbei
ist der Durchmesser des Führungsstifts
an die Breite der Durchgangsöffnung 29 entsprechend angepaßt, so daß eine Verschiebung
des Führungsstifts 40 entlang
der Durchgangsöffnung 29 klemmfrei
möglich
ist. Die Länge
des Führungsstiftes 40 ist hierbei
so gewählt,
daß, wenn
der Riegelzylinder 17 in die Durchgangsbohrung 11 eingesetzt
und der Führungsstift
in die Passbohrung P2 eingebracht ist, ein
freies Ende 41 des Führungsstifts 40 bündig mit der
Außenfläche der
Buchse 10 abschließt,
so daß einerseits
eine ausreichende Führung
des Führungsstifts 40 innerhalb
der Durchgangsöffnung 29 gewährleistet
ist, und andererseits ein mögliches
Verklemmen, Anstoßen
oder dergleichen des Führungsstifts 40 in
Folge eines herausstehenden Teils ausgeschlossen ist. Der Führungsstift 40 bietet
für die
erfindungsgemäße Haltevorrichtung
den wesentlichen Vorteil, daß eine
axiale Verschiebung des Riegelzylinders 17 im wesentlichen
ausschließlich
durch eine Verdrehung des Riegelzylinders 17 relativ zur
Buchse 10 möglich
ist. Das Maß der
axialen Verschiebung hängt
hierbei von dem Winkel, unter dem die Durchgangsöffnung 29 in Bezug
zur Längsachse
L1 verläuft,
und der Länge
bzw. umfänglichen
Erstreckung der Durchgangsöffnung 29 ab.
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Nachfolgend
wird im einzelnen das Prinzip erläutert, wonach eine Verdrehung
des Riegelzylinders 17 bzw. der Buchse 10 eine
Beaufschlagung der Kugel(n) 26 bewirkt und die erfindungsgemäße Haltevorrichtung
von einer Entriegelungsposition in eine Verriegelungsposition, und
umgekehrt, bringt.
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In 3 ist
die Haltevorrichtung in einer Entriegelungsposition gezeigt, bei
der wie erläutert
die Kugel 26 nicht aus der Ausnehmung 25 nach
außen herausragt.
In der in 3 gezeigten Stellung des Riegelzylinders 17 befindet
sich der Führungsstift 40 im
zweiten Bereich 31 der Durchgangsöffnung 29. Durch die
mittels der Spiralfeder 22 ausgeübte Vorspannung, die in Richtung
der Längsachse
L1 und gegen die Sitzfläche 32 ausgeübt wird,
kommt der Führungsstift
zur Anlage mit der Sitzfläche 32,
die vorzugsweise angepaßt
an den Durchmesser des Führungsstifts 40 ausgebildet
ist. Wie aus 7 ersichtlich, ist eine Verdrehung
des Riegelzylinders 17 in dieser Stellung des Führungsstifts
nicht ohne weiteres möglich,
da der Führungsstift
seitlich an einer Wandung des zweiten Bereichs 31 anliegt
und somit eine Verdrehung blockiert ist. Um eine solche Verdrehung
vorzunehmen bzw. die Blockierung aufzuheben, muß der Riegelzylinder 17 zunächst ein
Stück parallel
zur Längsachse
L1 gegen die Federkraft der Spiralfeder 22 verschoben
werden, so daß der
Führungsstift 40 bis
zu dem der Sitzfläche 32 gegenüberliegenden
Ende des zweiten Bereichs 31 verschoben ist und somit in
Ausrichtung mit einer Erstreckung bzw. der Haupterstreckungsrichtung
der Durchgangsöffnung 29 kommt.
Erst wenn sich der Führungsstift
in dieser Stellung befindet, läßt sich
anschließend
eine Verdrehung des Riegelzylinders 17 (bei der Ausführungsform
von 7 im Uhrzeigersinn) einleiten, wonach der Führungsstift 40 entlang der
Durchgangsöffnung 29 geführt wird.
Aufgrund der vorstehend erläuterten
Neigung der Durchgangsöffnung 29 relativ
zur Längsachse
L1 kommt es bei einer solchen Verdrehung
des Riegelzylinders 17 gleichzeitig zu einer axialen Verschiebung
des Riegelzylinders nach oben, d. h. in Richtung der oberen Stirnseite 12.
Ausgehend von der in 3 gezeigten Entriegelungsposition
gelangt im Verlauf der Verdrehung des Riegelzylinders 17 und
seiner gleichzeitigen axialen Verschiebung wie erläutert sein
Bodenabschnitt 21 mit dem vierten Durchmesser D4 in Anlage mit der Kugel 26.
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Da
der vierte Durchmesser D4 größer ist
als der dritte Durchmesser D3, wird nun
die Kugel 26 entlang der unteren und oberen Führungsflächen 27, 28 radial
nach außen
gedrückt,
bis in eine Stellung, wo aufgrund der verengten Öffnung mit dem siebten Durchmesser
D7 an der Außenfläche der Buchse 10 ein
weiteres Heraustreten der Kugel 26 nicht möglich ist.
Die Haltevorrichtung wird in ihre sogenannte Verriegelungsposition
gebracht, indem der Riegelzylinder 17 relativ zur Buchse 10 soweit
verdreht wird, daß der
Führungsstift
in den ersten Bereich 30 der Durchgangsöffnung 29 gelangt,
und fortan infolge der von der Spiralfeder 22 ausgeübten Vorspannung
gegen die Sitzfläche 32 des
ersten Bereichs gedrückt wird.
Die Abmessungen des Riegelzylinders sind hierbei geeignet so gewählt, daß er in
dieser Stellung (in 7 mit "1" kenntlich
gemacht) soweit axial in Richtung der oberen Stirnseite 12 verschoben
ist, daß die
beiden Fasen 13 und 16 in Anlage kommen und eine
Außenumfangsfläche des
Bodenabschnitts 21 vollständig in Anlage mit der Kugel 26 ist
und diese entsprechend radial nach außen drückt (8, 9).
Wird im weiteren keine axiale Kraft auf den Riegelzylinder 17 gegen
die Federvorspannung ausgeübt,
so bleibt der Führungsstift 40 in
Anlage mit der Sitzfläche 32,
so daß in
dieser Stellung in gleicher Weise wie vorstehend unter Bezugnahme
auf den zweiten Bereich 32 erläutert eine reine Verdrehung des
Riegelzylinder nicht möglich
ist. In 8 ist die Haltevorrichtung
in einer seitlichen Querschnittsansicht in einer solchen Verriegelungsposition
gezeigt. Obschon in dieser Schnittdarstellung nur eine Kugel 26 gezeigt
ist, können
bei dieser Ausführungsform wie
vorstehend bzgl. der 6 erläutert drei Kugeln 26 vorgesehen
sein, die in entsprechenden Ausnehmungen 25 in der Buchsenwandung 24 aufgenommen
sind.
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In
der 8 ist ferner eine Griffeinrichtung 33 gezeigt,
die an einem freien Ende 17a des Riegelzylinders 17 angeordnet
ist. Die Griffeinrichtung 33 ist geeignet an dem Riegelzylinder 17 derart
befestigt, daß eine
Verdrehung der Griffeinrichtung 33 (bei geeigneter Positionierung
des Führungsstiftes 40 in
der Durchgangsöffnung 29)
eine Verdrehung des Riegelzylinders 17 bewirkt. Die Griffeinrichtung 33 kann
in das Gewinde G1 (vgl. 2A)
eingeschraubt werden. Die Griffeinrichtung 33 eignet sich
sowohl zur manuellen Handhabung durch eine Bedienperson, als auch
zum Anbringen von Lastmitteln in Form von Tragschlaufen, Ketten
oder dergleichen, mit denen die Haltevorrichtung in Verbindung mit
einer Werkzeugeinrichtung (vgl. hierzu Erläuterung zu 9) angehoben
werden kann.
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Aufgrund
der erläuterten
Erstreckung der Durchgangsöffnung 29 über einen
Winkel von 90° (vgl. 6)
wird demnach die Haltevorrichtung aus ihrer Entriegelungsposition
in die Verriegelungsposition (und umgekehrt) gebracht, indem der
Riegelzylinder 17 in entsprechender Richtung um 90° verdreht
wird.
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Jedoch
kann die Durchgangsöffnung 29 in einem
Umfangssegement der Buchse 10 auch in einem von 90° verschiedenen
Winkel ausgebildet sein, mit einer entsprechend daran angepassten
Neigung der Durchgangsöffnung 29 relativ
zur Längsachse L1,
so dass sich dadurch ein anderer Verdrehwinkel des Riegelkzylinders 17 zum
Entriegeln/Verriegeln der Haltevorrichtung einstellt.
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In 9 ist
die Haltevorrichtung in ihrer Verriegelungsposition gezeigt, wobei
die Kugel 26 (in der Schnittdarstellung von 8 sind die beiden übrigen Kugeln 26 nicht
gezeigt, vgl. 6) mit einer Nut 34 einer
Werkzeugeinrichtung 35 in Eingriff ist. Bei der Werkzeugeinrichtung 35 handelt
es sich bspw. um eine Führungssäule für ein Presswerkzeug
(nicht gezeigt). Die Nut 34 ist dabei in einer Bohrung 36 ausgebildet,
die sich entlang der Längsachse
der Führungssäule 35 erstreckt.
Die Bohrung 36 weist einen achten Durchmesser D8 auf, der geringfügig größer als der Außendurchmesser
der Buchse 10 ist. Entsprechend läßt sich die Buchse mit ihrer
unteren Stirnseite 15 voran in die Bohrung 36 einführen, bis der
Flanschabschnitt 14 auf einer Stirnseite 37 der Führungssäule 35 aufliegt.
Die an der unteren Stirnseite 15 der Buchse 10 ausgebildete
Fase 13a verhindert hierbei wirksam ein Verkanten, ein
Verklemmen oder dergleichen. Durch geeignete Abmessungen der Führungsbuchse 10 ist
beim Aufliegen des Flanschabschnitts 14 auf der Stirnseite 37 sichergestellt,
daß die
Kugel(n) 26 sich in Ausrichtung mit der Nut 34 befindet
bzw. befinden. In der hier gezeigten Verriegelungsposition ist somit
die Führungssäule 35 axial
mit der Haltevorrichtung verblockt, so daß bzgl. der in 9 gezeigten
Anordnung eine weitere axiale Verschiebung der Führungssäule 35 relativ zur
Haltevorrichtung in Richtung der Gewichtskraft nicht möglich ist.
Im Ergebnis läßt sich
somit die Führungs säule 35 mittels
der Haltevorrichtung vertikal nach oben, d. h. entgegen der Gewichtskraft
anheben.
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Um
die Haltevorrichtung von der Verriegelungsposition wie in 9 gezeigt
in die Entriegelungsposition zu bringen, d. h. um die Haltevorrichtung
wieder aus der Bohrung 36 herauszunehmen, muß zunächst die
Griffeinrichtung 33 axial nach unten, d. h. in Richtung
der oberen Stirnseite 12 des Flanschabschnitts 14,
gedrückt
werden. Hierdurch hebt der im ersten Bereich 30 der Durchgangsöffnung 29 befindliche
Führungsstift
von der Sitzfläche 32 ab
und wird in Ausrichtung mit der Erstreckung der Durchgangsöffnung 29 gebracht.
Während
die Griffeinrichtung 33 bzw. der Riegelzylinder 17 mit
einer entsprechenden axialen Kraft wie erläutert beaufschlagt ist, so
ist anschließend
eine Verdrehung der Griffeinrichtung bzw. des Riegelzylinders gegen
den Uhrzeigersinn relativ zur Buchse vorzunehmen (in Bezug auf 6 um
90°), so
daß der
Führungsstift
in der Durchgangsöffnung 29 in
Richtung des zweiten Bereiches 31 geführt wird. Während des Entlanggleitens in
der Durchgangsöffnung 29 verschiebt
sich wie vorstehend erläutert
der Riegelzylinder 17 in Richtung der unteren Stirnseite 15 der
Buchse 10, wobei die Außenumfangsfläche 18 des
Bodenabschnitts 21 außer
Eingriff mit den Kugeln 26 kommt und diese sich entsprechend
radial nach innen in die Ausnehmung 25 hinein zurückbewegen
können.
Sobald der Führungsstift 40 in
den zweiten Bereich 31 hinein gelangt ist, wird er in Folge
der durch die Spiralfeder 22 ausgeübte Federkraft gegen die Sitzfläche 32 gedrückt, so
daß die
Haltevorrichtung mit einer großen Betriebssicherheit
in der Entriegelungsposition gehalten ist. Entsprechend kann nun
die Haltevorrichtung in dieser Entriegelungsposition aus der Bohrung 36 der
Führungssäule 35 herausgezogen
werden. Durch Einführung
eines (nicht dargestellten) Stiftes in die Passbohrung P2 des Riegelzylinders kann in sehr einfacher
Weise eine Verdrehsicherung bereitgestellt werden, die eine Verdrehung
des Riegelzylinders bzw. der Griffeinrichtung relativ zueinander
blockiert.
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Die
erfindungsgemäße Haltevorrichtung
eignet sich ausgezeichnet zum Halten bzw. Transportieren der genannten
Führungssäule. In
Ergänzung hierzu
kann die Haltevorrichtung jedoch auch für beliebige andere Werkzeugeinrichtungen
verwendet werden, deren Abmessungen so groß sind, daß sie eine Innenbohrung zur
Aufnahme der Buchse 10 aufweisen.