DE202004019930U1

DE202004019930U1 - Linearfreilauf

Info

Publication number: DE202004019930U1
Application number: DE200420019930
Authority: DE
Original assignee: Wunderwald Manfred Dr
Current assignee: Wunderwald Manfred Dr
Priority date: 2004-12-18
Filing date: 2004-12-18
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2014-12-19

Abstract

Linearfreilauf dadurch gekennzeichnet, dass dieser ohne die Einleitung einer externen Verschiebekraft in beide Bewegungsrichtungen sperrt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearfreilauf, bei dem wahlweise eine der beiden Bewegungsrichtungen durch die Einleitung einer externen Kraft, in Richtung der gewünschten Bewegung, eine ständig in der Vorrichtung vorhandene Blockierung aufgehoben wird. Mit dem Linearfreilauf ist es möglich, translatorische Bewegungen auszuführen und nach Aufhebung der dafür notwendigen Kraft das System durch innere Klemmmechanismen selbständig abzubremsen. Die Vorrichtung sorgt für eine Sperre in beide Bewegungsrichtungen, die nur durch die Einleitung einer von außen auf die Vorrichtung einwirkenden Kraft in Bewegungsrichtung aufgehoben werden kann. Anwendbar ist das System für alle Linearantriebe, bei denen eine Selbsthaltung eines Antriebes gegenüber einer Linearführung in zwei Richtungen erforderlich ist. Dabei können am Gehäuse des Freilaufs Kräfte, vorzugsweise Gewichtskräfte aufgenommen und gegenüber der Linearführung in zwei Richtungen blockiert werden. Erst mit der Freigabe des Klemmmechanismus im inneren des Gehäuses des Freilaufs durch Einleitung einer externen Kraft werden die blockierten Gewichtskräfte freigegeben. Ist die externe Kraft aufgehoben, wird die eingeleitete Relativbewegung zwischen Linearführung und Freilauf sofort abgebremst und das System stillgesetzt. Durch die vorliegende Erfindung ist ein selbstsichernder, in zwei Richtungen wirkender Freilauf gegeben, der in dieser Form einzigartig ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise für Stative von Rotationsverdampfern verwendet werden, bei denen die Höhenverstellung des Rotationsantriebes mit angebautem Kolben und Kühler gegenüber einem Stativstab von Hand erfolgt. Wird das Griffstück des Linearfreilaufs losgelassen und damit die eingeleitete externe Handkraft aufgehoben, blockiert eine Klemmeinrichtung im inneren des Freilaufs die sonst infolge der Eigenmasse des Systems auftretende Abwärtsbewegung.
Bekannt sind am Markt mehrere Linearantriebe mit und ohne Selbsthemmung. So werden beispielsweise Zahnstangenantriebe mit und ohne Klemmeinrichtungen, Schneckentriebe mit oder ohne Selbsthemmung und auch einfache Lineartriebe mit Feststellklemmen oder Feststellschrauben verwendet.
Weiterhin sind nach DE 1500823 A1 und DE 1675166 A1 schaltbare Linearfreiläufe für teleskopartig geführte Hubeinrichtungen bekannt, bei denen zum Kuppeln auf einem Standrohr ein Stützrohr gleitfähig geführt ist und die Relativbewegung zwischen Stand- und Stützrohr durch als Tellerfedern ausgebildete Sperrelemente gehemmt werden kann. Ebenfalls zum Stand der Technik zählt gemäß Gebrauchsmusterschrift DE 8910857 U1 ein Drehknopf mit Lastmomentsperre zur definierten Verdrehung einer Maschinenwelle in beiden Drehrichtungen, wobei rückwirkende Drehmomente der Welle in beiden Drehrichtungen gesperrt werden.
Diese, den Stand der Technik kennzeichnenden Systeme haben einige Nachteile. Die Zahnstangengetriebe und einfache Schiebevorrichtungen benötigen zusätzliche Einrichtungen zum Feststellen. Selbsthemmende Schneckentriebe benötigen eine große Übersetzung , um bei annehmbarer Verstellbewegung einen entsprechenden Hub zu erzielen. Feststellklemmen in handbetätigten Lineartrieben müssen vom Bediener angezogen werden und sind bei reinem Kraftschluss von dessen Anzugskraft abhängig. Beim Öffnen der Feststellklemmen in vertikalen Linearsystemen muss meist die fixierte Masse mit der anderen Hand festgehalten werden, damit sich die Schubeinheit nicht durch ihre Eigenmasse nach unten bewegt. Die Lastmomentsperre im Drehknopf nach DE 8910857 U1 ist nur für rotatorische Systeme geeignet, sehr kompliziert und deshalb auch recht teuer. Letzteres gilt auch für die schaltbaren Linearfreiläufe nach DE 1500823 A1 und DE 1675166 A1 , die ebenfalls kompliziert aufgebaut sind, eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordern und deshalb nicht kostengünstig herstellbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linearfreilauf zu entwickeln, der einfach und kostengünstig herstellbar ist, leicht zu handhaben ist und im Falle des Ausbleibens der Antriebskraft in beide Bewegungsrichtungen blockiert.
Diese Aufgabe wird durch vorliegende Erfindung gelöst, indem ein auf einer Führung in zwei Richtungen laufender linearer Freilauf konstruiert wurde, der im Inneren seines Gehäuses ein oder mehrere federbelastete Klemmelemente trägt, die permanent zwischen einer schräg angeordneten Klemmfläche des Gehäuses und der Führungsstange eine Klemmwirkung erzielen. Diese wird bei Bewegung in Lastrichtung, bei vertikalen Systemen nach unten, durch einen Druck auf das oder die Klemmelemente und in der Gegenrichtung durch Anheben des Gehäuses aufgehoben. Die externen Kräfte werden hier beispielhaft über einen das Freilaufgehäuse umschließenden Korpus mit Handgriff eingeleitet.
Wird die externe Krafteinleitung unterbrochen, drücken die Federn im inneren des Gehäuses die Klemmelemente zwischen die schräge Klemmfläche und die Führungsstange und blockieren somit die Bewegung. Durch den einfachen Aufbau ist eine kostengünstige Fertigung in einem mittleren Genauigkeitsbereich möglich. Die sofortig eintretende Klemmwirkung nach dem Loslassen des Systems sorgt für ein großes Maß an Sicherheit und schaltet den Unsicherheitsfaktor Mensch aus.
Vorteilhaft wirken sich neben der einfachen und kostengünstigen Herstellung die einfache Handhabung und die hohe Sicherheit aus. Durch die Verstellung der Andrückfedern für die Klemmelemente kann die Klemmwirkung im Freilauf an die unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden.
Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf Positionsangaben in den Figuren genauer beschrieben.
Mit den Figuren wird folgendes dargestellt:
1 Linearfreilauf aus Beispiel 1 im Seitenschnitt
2 Linearfreilauf aus Beispiel 1 im Querschnitt
3 Linearfreilauf aus Beispiel 2 im Seitenschnitt
4 Linearfreilauf aus Beispiel 2 im Querschnitt
5 Linearfreilauf aus Beispiel 3 im Schnitt
In einem ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den 1 und 2, ist ein einfach wirkender Linearfreilauf dargestellt, der so für ein Stativ eines Rotationsverdampfers verwendet werden kann. Der Freilauf sitzt auf einer Führungsstange 1, die hier beispielhaft als Stabstahl ausgeführt wurde. Das hohle Gehäuse 2 des Freilaufs nimmt einseitig von der Stange 1 die Klemmrolle 3 in sich auf. Diese wird mittels einer Feder, hier einer Schraubenfeder 4 an die schräge Ebene 2a des Gehäuses 2 über das Druckstück 5 angedrückt. Das Gehäuse 2 wird von einem Griffstück 6 umschlossen von welchem aus die externe, hier Handkraft, zur Verschiebung des Freilaufs mit seinen Anbauten eingeleitet wird.
Im Griffstück 6 ist ein Druckstift 7 angeordnet, der bei der Abwärtsbewegung, durch ein im Gehäuse 2 befindliches Loch auf die Klemmrolle 3 drückt. Eine Rohrhülse 8 gleitet auf der Stange 1 und ist mit dem Gehäuse 2 lösbar verbunden, hier beispielhaft verschraubt. Die Rohrhülse 8 ragt an ihrem oberen Ende aus dem Griffstück 6 heraus und ist zur Mitnahme des Gehäuses 2 bei der Aufwärtsbewegung mit einem Sicherungsring 9 axial gesichert. Weiterhin nimmt die Rohrhülse 8 über das Gehäuse 2 eingeleitete Lastmomente auf. Zwischen Gehäuseunterseite und unteren Griffinnenfläche wurde eine Schraubenfeder 10 um die Führungsstange 1 angeordnet. Diese dient bei der Bewegung in beiden Richtungen für einen geschmeidigen Anlauf des Systems. Unter der Schraubenfeder 4 wurde im Gehäuse 2 eine Stellschraube 11 eingeschraubt, mit welcher die Federkraft und somit die Andruckkraft der Klemmrolle 3 variiert werden kann. Die Stellschraube 11 ist über eine Bohrung 6a im Griffstück 6 mit einem Werkzeug zugänglich. An der freiliegenden Außenseite 2b des Gehäuses 2 können die zu bewegenden Elemente angebracht, in diesem Fall angeschraubt werden. In diesem Beispiel in Verwendung als Stativ für einen Rotationsverdampfer wird hier ein Schwenkgetriebe 12 zur Winkelverstellung des Rotationsantriebes befestigt.
In einem zweiten Beispiel, dargestellt in 3 und 4, wurden zur Verbesserung der Klemmwirkung und der symmetrischen Klemmkrafteinleitung zwei Klemmrollen 3 um 180 Grad versetzt angeordnet. Das rotationssymmetrische Gehäuse 2 und das Griffstück 6 wurden, um die Montage der inneren Bauteile zu ermöglichen, geteilt ausgeführt. Weiterhin ist auch die Anordnung von mehr als zwei Klemmkörpern 3 im Gehäuse 2 und auch mit anderer Geometrie, so beispielsweise Rollen mit trapezförmigem Querschnitt, möglich.
In einem dritten, in 5 dargestellten Beispiel wurden alle Bauteile eines doppelten Linearfreilaufs konzentrisch zur Führungsstange 1 angeordnet. Der Linearfreilauf besteht hier beispielhaft aus zwei Klemmeinheiten. Als Klemmelemente dienen mehrere kreisförmig um die Stange 1 angeordnete Kugeln 13, welche sich in einem Käfig 14 befinden. Der Käfig 14 ist so ausgebildet, dass einerseits die für die Klemmung notwendige radiale Verschiebbarkeit der Kugeln 13 gegeben ist und andererseits die Konzentrizität der Kugeln 13 zur Stange 1 erhalten wird. Zwischen den zwei Klemmeinheiten, bestehend aus Kugeln 13 und Käfigen 14 ist eine Schraubenfeder 15 angeordnet.
Die Krafteinleitung der Feder 15 erfolgt beiderseits über einen Druckring 16, der auch die Schraubenfeder 15 seitlich fixiert, anschließend auf den jeweiligen Käfig 14. Der Käfig 14 bewegt dann die Kugeln 13 an die schräge Klemmfläche 17a eines die Klemmeinheiten umschließenden zweiteiligen Gehäuses 17. Um das zweiteilige Gehäuse 17 ist ein ebenfalls zweiteiliges Griffstück 18 angeordnet, welches mit einem Verbindungselement, beispielhaft einer Gewindehülse 19 verbunden wurde.
In dem zweiteiligen Griffstück 18 wurden mehrere, vorzugsweise in jeder Hälfte vier konzentrisch angeordnete Druckstifte 20 fest angeordnet, die über je eine Druckscheibe 21 pro Hälfte die externe Handkraft auf den Käfig 14 der jeweilige Klemmeinheit und damit auf die Klemmkugeln 13 einleitet. Zwischen Gehäusestirnfläche 17b und innerer Stirnfläche 18a des zweiteileigen Griffstückes 18 befindet sich eine Schraubenfeder 22, deren Kraft bei der Einleitung der Linearbewegung in gewünschter Richtung zunächst überwunden werden muss, bevor die Druckstifte 20 die Klemmkugeln 13 freigeben können. Ein an der jeweiligen Gehäusehälfte befestigtes Führungsrohr 23 sorgt für eine gute Führung des Freilaufs auf der Stange 1 bei einem exzentrisch eingeleiteten äußeren Lastmoment der zu bewegenden Anbauten 24. Werden die Lastmomente am Linearantrieb aufgehoben, so wird das Führungsrohr nicht benötigt. Der Führungsdurchmesser des Griffstückes 18 wird dann enger gewählt. Die Anbauten 24 werden über ein Verbindungsstück 25 mit dem zweiteiligen Gehäuse 17 an dessen Mantelfläche 17c verbunden, vorzugsweise verschraubt. Hierfür wurde im Mantel des Griffstückes 18 eine Öffnung eingebracht, hier beispielsweise eingefräst.
Kombinationen zwischen den Ausführungsbeispielen sind möglich und werden ebenfalls beansprucht.

1: Führungsstange, Stange
2: Gehäuse
2a: schräge Ebene im Gehäuseinneren, Anlagefläche für die Klemmrolle,
: Klemmfläche
2b: Außenfläche des Gehäuses, Befestigungsstelle für die mit dem Freilauf zu
: bewegenden Elemente
3: Klemmrolle
4: Schraubenfeder, Klemmfeder
5: Druckstück
6: Griffstück, Griff
6a: Bohrung im Griffstück zur Durchführung eines Werkzeuges für die
: Stellschraube
7: Druckstift
8: Rohrhülse
9: Sicherungsring
10: Schraubenfeder für geschmeidigen Anlauf des Systems
11: Stellschraube
12: Schwenkgetriebe
13: Klemmkugel, Kugel
14: Käfig
15: Schraubenfeder
16: Druckring
17: Zweiteiliges Gehäuse
17a: Klemmfläche
17b: Gehäusestirnfläche
17c: Gehäusemantelfläche
18: zweiteiliges Griffstück
18a: innere Stirnfläche des Griffstücks
19: Gewindehülse
20: Druckstift
21: Druckscheibe
22: Schraubenfeder an der Gehäusestirnfläche
23: Führungsrohr
24: Anbauten
25: Verbindungsstück

Claims

Linearfreilauf dadurch gekennzeichnet, dass dieser ohne die Einleitung einer externen Verschiebekraft in beide Bewegungsrichtungen sperrt.
Linearfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Klemmeinrichtung zwischen der Linearführung 1 und einem Gehäuse 2 befindet.
Linearfreilauf nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmwirkung durch einen oder mehrere Klemmkörper 3 zwischen der Führungsstange 1 und einer oder mehreren zur Führungsstange 1 schräg verlaufenden Klemmflächen 2a im Gehäuse 2 erzielt wird.
Linearfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Klemmkörper 3 rotationssymmetrische Körper, Klemmwälzkörper, sind.
Linearfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmwälzkörper Walzen 3 oder Kugeln 13 sein können.
Linearfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen 3 zylindrisch oder fassförmig sind und in der Mitte der Mantelfläche eine kreisabschnitt- oder trapezförmige rotationssymmetrische Ausnehmung besitzen.
Linearfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen 2a eben oder gekrümmt sein können.
Linearfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen 2a bei Verwendung von mehreren Klemmkörpern 3 konzentrisch zur Führungsstange 1 angeordnet sind.
Linearfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche 2a insbesondere bei Verwendung von mehreren Klemmkörpern 3 ein zur Führungsstange 1 konzentrisch angeordneter Kegelstumpfmantel sein kann.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper 3 mittels einer, per Stellschraube 11 einstellbaren Schraubenfeder 4 über ein Druckstück 5 zwischen Klemmfläche 2a des Gehäuses 2 und Führungsstange 1 permanent gedrückt wird.
Linearfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse 2 ein Griffstück 6 teilweise umschließt, welches zur Einleitung einer externen Verschiebekraft dient.
Linearfreilauf nach Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Kraft, bei vertikalen Systemen in Lastrichtung, durch einen oder mehrere im Griffstück 6 eingesetzte Druckstifte 7 auf das oder die Klemmelemente 3 entgegen der Federkraft der Schraubenfeder 4 wirkt, somit die Klemmung zwischen Führungsstange 1, Klemmkörper 3 und Gehäuse 2 aufhebt und damit den Linearfreilauf in Lastrichtung freigibt.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im inneren des Griffstücks 6 eine Rohrhülse 8 mittig angeordnet ist, welche mit dem Gehäuse 2 verbunden wurde, auf der Führungsstange 1 gleitet, hierdurch äußere Lastmomente aufnimmt und an seinem, dem Gehäuse 2 abgewandten Ende, einen äußeren Sicherungsring 9 zur Mitnahme des Gehäuses 2 bei der der Lastrichtung entgegengesetzten Bewegung, trägt.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen unterer Gehäusestirnfläche und Griffinnenfläche eine Schraubenfeder 10 befindet, die für einen geschmeidigen Anlauf des Linearfreilaufs in beiden Richtungen dient.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse 2 aus dem Griffstück 6 seitlich herausragt und an einer Außenfläche 2b Lasten, hier ein Schwenkgetriebe aufnehmen kann.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Freilaufeinheiten entgegengesetzt wirkend angeordnet sein können.
Linearfreilauf nach Ansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Klemmkörper kreisförmig in einem Käfig 14 angeordnete Kugeln 13 Verwendung finden.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den beiden Kugelsystemen eine Schraubenfeder 15 befindet, die die Kugelsysteme jeweils über einen an den Käfigen 14 anliegenden Druckring 16 auseinander drückt, der Druckring die Schraubenfeder 15 seitlich führt und durch diese Anordnung eine doppelte Klemmwirkung erzielt wird.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweiteilige Gehäuse 17 an seinen Stirnseiten 17b Öffnungen enthält durch die Druckstifte 20 über je eine Druckscheibe 21 auf die Käfige 14 wirken und dadurch bei Einleitung einer externen Kraft in Bewegungsrichtung die Klemmkugeln 13 freigegeben werden.
Linearfreilauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweiteilige Gehäuse 17 von einem zweiteiligem Griffstück 18 umschlossen werden kann, wobei beide Teile des Griffstücks 18 mit Befestigungselementen, vorzugsweise aber mit einer Gewindehülse 19 miteinander verbunden sind.