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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Gehäuseteil für eine pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung und eine pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung mit solch einem Gehäuseteil.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei der Herstellung von Werkzeug- oder Maschinenteilen werden Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Arbeitsspindeln oder andere Werkzeugmaschinen, verwendet, die mittels an einer Welle befestigten Werkzeugen Material von einem Werkstück bearbeiten, insbesondere um es in die gewünschte Form zu bringen. Die Welle kann eine Rotationsachse oder Schwenkachse von einer solchen Maschine sein. Weiterhin werden mittels einer Welle rotier- oder schwenkbare Tische dazu verwendet, Werkzeuge oder Werkstücke in die geeignete Bearbeitungsposition zu stellen oder Werkstücke mit entsprechenden Drehzahlen zu bewegen. Voraussetzung für ein genaues und effizientes Bearbeiten ist dabei unter Anderem eine hohe Drehzahl der Welle. Notfall- bzw. Sicherheitssysteme haben daher die Aufgabe, die Welle bei Störung oder Ausfall der Systeme, wie beispielsweise Stromausfall oder Kabelbruch, zu stoppen bzw. in einer festen Position zu halten und damit zu fixieren.
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Gängige Bearbeitungsmaschinen verfügen dabei über elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtungen. Solche Vorrichtungen verfügen über einen Reibbelag, der mittels Kraftübertragung reibschlüssig mit der Welle verbunden werden kann. Dadurch wird ein unterschiedlich schnelles Fixieren der Welle ermöglicht.
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Bei hydraulischen Klemmvorrichtungen wird eine Kammer mit Hydrauliköl beaufschlagt und klemmt die sich drehende Welle oder Scheibe fest. Auch passive Hydraulik-Klemmen sind bekannt. Solche hydraulischen Klemmen weisen jedoch lange Reaktionszeiten auf bzw. kurze Reaktionszeiten erfordern dort einen sehr hohen Aufwand. Ferner ist das Hydraulikmaterial, insbesondere Hydraulikventile und Hydraulikrohre, kostspielig und erfordert längere Montagezeiten. Auch ist durch das Hydrauliköl ein Mehraufwand für die Aufrechterhaltung der Sauberkeit im Umfeld einer hydraulischen Klemme zu verzeichnen.
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Bei pneumatischen Klemm- und/oder Bremsvorrichtungen werden üblicherweise elastische Komponenten, insbesondere federnde Platten, mit Druckluft beaufschlagt und können einige der genannten Nachteile von hydraulischen Klemmvorrichtungen überwinden.
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EP 1585 616 B1 und
EP 1651881 B1 beschreiben pneumatische Klemmvorrichtungen mit zwei ringförmigen Federplatten, die in ein Gehäuse der Klemmvorrichtungen eingebracht werden und dort einen Druckraum bilden, der mit Druckluft beaufschlagt oder be- und entlüftet werden kann, um die Biegung der Federplatten zu ändern und dadurch zwischen einem geschlossenen Zustand der Klemmvorrichtungen, in dem ein zu klemmendes Objekt wie eine rotierbare Welle geklemmt wird, und einem offenen Zustand der Klemmvorrichtungen, in dem das Objekt frei ist, zu wechseln. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die gewünschte Öffnung- und Schließfunktion der pneumatischen Klemmvorrichtungen nicht axialsymmetrisch über den Umfang der ringförmigen Federplatten erzielt werden kann. So wurde beispielsweise eine ungleichmäßige Klemmkraftverteilung am Umfang der Welle und damit einhergehende Beschädigungen an der Welle beobachtet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung zu befähigen, deren gewünschte symmetrische Öffnung- und Schließfunktion verlässlich zu erzielen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Gehäuseteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer Klemm- und/oder Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren beschrieben.
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Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Gehäuseteil für eine pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung vorgeschlagen, das Gehäuseteil umfassend: eine ringförmige Aussparung zum Einklemmen einer ringförmigen Federplatte zwischen einer durch die Aussparung definierten ersten Anlagefläche des Gehäuseteils und einer durch die Aussparung definierten zweiten Anlagefläche des Gehäuseteils; ein Klemmelement mit einer Klemmfläche, die ausgelegt ist, wenn die Federplatte derart in der Aussparung zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche eingeklemmt ist, dass sich ein erstes Ende der Federplatte an der ersten Anlagefläche abstützt, sich die Federplatte von der ersten Anlagefläche bis zu der zweiten Anlagefläche erstreckt, und ein zweites Ende der Federplatte auf die zweite Anlagefläche drückt, eine Klemm- und/oder Bremskraft auf ein zu klemmendes und/oder zu bremsendes Objekt zu übertragen; wobei das Gehäuseteil ein erstes Einrastmittel und ein zweites Einrastmittel umfasst, wobei, wenn die Federplatte in der Aussparung zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche eingeklemmt ist, das erste Einrastmittel ausgelegt ist, das erste Ende der Federplatte an der ersten Anlagefläche einzurasten und das zweite Einrastmittel ausgelegt ist, das zweite Ende der Federplatte an der zweiten Anlagefläche einzurasten.
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Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung wird ferner eine Klemm- und/oder Bremsvorrichtung zum Klemmen und/oder Bremsen eines zu klemmenden und/oder bremsenden Objekts, die Vorrichtung umfassend: ein Gehäuse umfassend ein erstes erfindungsgemäßes Gehäuseteil und ein zweites erfindungsgemäßes Gehäuseteil, wobei die beiden Gehäuseteile derart zueinander angeordnet und miteinander befestigt sind, dass die Aussparungen der ersten und zweiten Gehäuseteile zusammen einen Innenraum innerhalb des Gehäuses bilden; eine in dem Innenraum angeordnete Feder (z.B. Biegefeder, wie eine Blattfeder) umfassend eine erste ringförmige Federplatte (z.B. Biegefeder, wie eine Blattfeder) und eine zweite ringförmige Federplatte (z.B. Biegefeder, wie eine Blattfeder), wobei die Federplatten derart innerhalb des Innenraums angeordnet sind, dass in dem Innenraum mindestens ein Druckraum gebildet wird, der zumindest teilweise durch die Federplatten begrenzt wird, wobei der Druckraum be- oder entlüftbar ist und mit Überdruck eines dem Gehäuse zuführbaren Druckmediums (z.B. Druckluft) beaufschlagbar ist, wobei die erste Federplatte derart zwischen der ersten Anlagefläche des ersten Gehäuseteils und der zweiten Anlagefläche des ersten Gehäuseteils eingeklemmt ist, dass ein erstes Ende der ersten Federplatte durch das erste Einrastmittel des ersten Gehäuseteils eingerastet ist und ein zweites Ende der ersten Federplatte durch das zweite Einrastmittel des ersten Gehäuseteils eingerastet ist; wobei die zweite Federplatte derart zwischen der ersten Anlagefläche des zweiten Gehäuseteils und der zweiten Anlagefläche des zweiten Gehäuseteils eingeklemmt ist, dass ein erstes Ende der zweiten Federplatte durch das erste Einrastmittel des zweiten Gehäuseteils eingerastet ist und ein zweites Ende der zweiten Federplatte durch das zweite Einrastmittel des zweiten Gehäuseteils eingerastet ist; und wobei die Federplatten derart relativ zu den mindestens einen Druckraum angeordnet sind, dass durch Be- oder Entlüften des Druckraums oder Beaufschlagung des Druckraum mit Überdruck, eine Biegung mindestens einer der Federplatten (z.B. transversale Biegung; Biegung senkrecht zur Längsachse der Federplatte; die Längsachse verbindet die beiden Enden einer jeden Federplatte) veränderbar ist und dadurch die Vorrichtung zwischen einem geöffneten Zustand, in dem das Objekt von den Klemmflächen beabstandet ist, und einem geschlossenen Zustand, in dem ein oder mehrere der Klemmflächeneine Klemm- und/oder Bremskraft auf das Objekt übertragen, wechselt. Beispielsweise kann die Vorrichtung dabei von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand wechseln oder umgekehrt. In dem geöffneten Zustand der Vorrichtung ist das Objekt frei beweglich (z.B. frei um eine Rotationsachse rotierbar oder linear entlang der Achse beweglich), während im geschlossenen Zustand der Vorrichtung das Objekt geklemmt und/oder gebremst wird und dadurch nicht frei beweglich ist (z.B. nicht um die Rotationsachse rotierbar oder nicht linear entlang der Achse beweglich).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis der Erfinder zugrunde, dass für die Öffnung- und Schließfunktion der Klemm- und/oder Bremsvorrichtung die axiale Positionierung der Federplatten innerhalb des Gehäuses der Klemm- und/oder Bremsvorrichtung von maßgeblicher Bedeutung ist. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass die axiale Positionierung der Federplatten bei der Montage bisher maßgeblich vom axialen Einpressdruck abhängte und deshalb die Federplatten leicht unterschiedliche axiale Positionen innerhalb des Gehäuses einnehmen konnten. Die Erfinder haben erkannt, dass eine wohldefinierte und symmetrische Positionierung der Federplatten innerhalb des Gehäuses verlässlich erreicht werden sollte, um die gewünschte symmetrische Öffnung- und Schließfunktion der Klemm- und/oder Bremsvorrichtung verlässlich zu erzielen. Eine solche wohldefinierte und symmetrische Positionierung der Federplatten innerhalb des Gehäuses stellte bisher hohe Anforderungen an das axiale Einpressen der Federn in das Gehäuse während der Montage und hat sich in der Praxis bisher als schwierig und aufwendig erwiesen.
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Vor diesem Hintergrund haben die Erfinder erkannt, dass durch ein Gehäuseteil, das ein erstes Einrastmittel und ein zweites Einrastmittel umfasst, die jeweils ausgelegt sind, ein anderes Ende einer eingeklemmten Federplatte einzurasten, eine vorbestimmte axiale Positionierung der Federplatten innerhalb eines Gehäuses einer pneumatischen Klemm- und/oder Bremsvorrichtung erreicht wird, die nicht mehr maßgeblich von der axialen Einpresskraft bei der Montage abhängt, sondern eine wiederholbar, wohldefinierte und symmetrische Positionierung der Federplatten innerhalb des Gehäuses der Klemm- und/oder Bremsvorrichtung erreicht wird. Diese Einrastmittel haben sich in der Praxis auch bei der Montage bewährt, da sie die Montage der Federplatten sogar vereinfachen. Hinzu kommt, dass die Einrastmittel weitere Vorteile der im Folgenden beschriebenen Art bewirken, wie beispielweise eine verbesserte Dichtheit innerhalb des Gehäuses, so dass sich die Einrastmittel vielfältig positiv auf den Betrieb des Gesamtsystems der Klemm- und/oder Bremsvorrichtung auswirken.
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Vorzugsweise umfasst das erste Einrastmittel einen ersten Vorsprung und einen ersten Anschlag, die jeweils die erste Anlagefläche derart begrenzen, dass das erste Einrastmittel ausgelegt ist, das erste Ende der Federplatte zwischen dem ersten Vorsprung und dem ersten Anschlag im Bereich der ersten Anlagefläche einzurasten. Das zweite Einrastmittel kann bevorzugt einen zweiten Vorsprung und einen zweiten Anschlag umfassen, die jeweils die zweite Anlagefläche derart begrenzen, dass das zweite Einrastmittel ausgelegt ist, das zweite Ende der Federplatte zwischen dem zweiten Vorsprung und dem zweiten Anschlag im Bereich der zweiten Anlagefläche einzurasten. Durch diese spezielle Realisierung der ersten und zweiten Einrastmittel wird eine besonders effektive Einrastung der Federplatten bewirkt, die aber auch gleichzeitig das Einführen der Federplatten in die Gehäuseteile erleichtern und keine zusätzlichen Bauteile und Materialien für das Gehäuse erfordern, was vorteilhaft für die Herstellung und Montage ist.
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Jeder der Vorsprünge kann einen Höhenübergang am Übergang des Vorsprungs zur dazugehörigen bzw. angrenzenden Anlagefläche umfassen. Jeder der Vorsprünge kann als Höhenübergang eine Stufe oder Rampe umfassen. Die Rampe kann eine schiefe Ebene sein, kann aber auch anders geformte Schrägen aufweisen, wie beispielsweise eine Krümmung. Andere Ausgestaltungen der Vorsprünge sind jedoch ebenso denkbar.
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Besonders bevorzugt kann jeder der Vorsprünge um 0,025 mm bis 0,15 mm, bevorzugt 0,05 mm bis 0,1 mm, besonders bevorzugt um 0,1 mm oder 0,05 mm gegenüber der jeweiligen Anlagefläche in einer radialen Richtung der ringförmigen Aussparung in die Aussparung (11) hinein vorstehen. Ein solches Vorstehen durch die Vorsprünge kann besonders vorteilhaft für die verlässlich Einrastung der Federplatten im Hinblick auf übliche Verkürzungen der Feder im Betrieb einerseits und das einfache Einführen der Federplatten in die Gehäuseteile andererseits sein.
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Die ringförmige Aussparung kann eine ringförmige Öffnung im Gehäuseteil definieren, wobei die ringförmige Öffnung zwischen einem ersten ringförmigen Rand des Gehäuseteils und einem zweiten ringförmigen Rand des Gehäuseteils gebildet ist. Bevorzugt kann der erste Vorsprung zwischen dem ersten ringförmigen Rand und der ersten Anlagefläche auf einer Innenseite des Gehäuseteils im Bereich der Aussparung angeordnet sein und sich ggf. von dem ersten ringförmigen Rand bis hin zu der ersten Anlagefläche erstrecken. Der Höhenübergang des ersten Vorsprungs kann an die erste Anlagefläche angrenzen. In einem Abstand von 1 mm bis 1,8 mm, bevorzugt 1 mm bis 1,5 mm, besonders bevorzugt 1,2 mm oder 1,1 mm von dem ersten ringförmigen Rand kann der Höhenübergang (z.B. die Stufe oder Rampe) des ersten Vorsprungs auf der Innenseite des Gehäuseteils im Bereich der Aussparung vorzugsweise angeordnet sein und der erste Vorsprung kann sich über diesen Abstand hinweg erstrecken. Der erste Vorsprung kann sich kontinuierlich von dem ersten ringförmigen Rand bis zu dem Höhenübergang erstrecken. Bevorzugt kann der zweite Vorsprung zwischen dem zweiten ringförmigen Rand und der zweiten Anlagefläche auf einer Innenseite des Gehäuseteils im Bereich der Aussparung angeordnet sein und sich ggf. von dem zweiten ringförmigen Rand bis hin zu der zweiten Anlagefläche erstrecken. Der Höhenübergang des zweiten Vorsprungs kann an die zweite Anlagefläche angrenzen. In einem Abstand von 1 mm bis 1,8 mm, bevorzugt 1 mm bis 1,5 mm, besonders bevorzugt 1,2 mm oder 1,1 mm von dem zweiten ringförmigen Rand kann der Höhenübergang (z.B. die Stufe oder Rampe) des zweiten Vorsprungs auf der Innenseite des Gehäuseteils im Bereich der Aussparung vorzugsweise angeordnet sein und der zweite Vorsprung kann sich über diesen Abstand hinweg erstrecken. Der zweite Vorsprung kann sich kontinuierlich von dem zweiten ringförmigen Rand bis zu dem Höhenübergang erstrecken.
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Eine solche Anordnung der Vorsprünge bzw. Stufen oder Rampen kann besonders vorteilhaft für die verlässliche Positionierung der Federplatten innerhalb der Aussparung bzw. des Gehäuses im Hinblick auf übliche Betriebsparameter der Klemmvorrichtung einerseits und das einfache Einführen der Federplatten in die Gehäuseteile andererseits sein.
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Der Abstand zwischen dem erstem Vorsprung und dem erstem Anschlag und der Abstand zwischen dem zweitem Vorsprung und dem zweitem Anschlag kann jeweils 1 mm bis 1,5 mm, 1,1 mm bis 1,4 mm, vorzugsweise 1,2 mm betragen, was besonders angepasst für eine effektive Einrastung von Federn mit üblichen Dicken und üblichen Gummierungen ist.
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Sofern diese Kurzbeschreibung der Erfindung Merkmale beschreibt, die nicht in den Patentansprüchen aufgeführt sind, so stellen diese Merkmale keine wesentlichen Merkmale in dem Sinne dar, dass diese Merkmale zwangsläufig zur Beschreibung der Erfindung in die Patentansprüche aufzunehmen sind, jedoch sind diese Merkmale besonders prominente bevorzugte Realisierungen der beanspruchten Erfindung, können mit jedem der Patentansprüche kombiniert werden und können auch untereinander beliebig kombiniert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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- 1A zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach innen gerichtete, passive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im geschlossenen Zustand.
- 1B zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach außen gerichtete, passive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im geschlossenen Zustand.
- 2A zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach innen gerichtete, passive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im offenen Zustand.
- 2B zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach außen gerichtete, passive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im offenen Zustand.
- 3A zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach innen gerichtete, aktive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im offenen Zustand.
- 3B zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach außen gerichtete, aktive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im offenen Zustand.
- 4A zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach innen gerichtete, aktive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im geschlossenen Zustand.
- 4B zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße nach außen gerichtete, aktive pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung im geschlossenen Zustand.
- 5A zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung in dreidimensionaler Darstellung.
- 5B bis 5D zeigen eine Variante eines aus 5A entnommenen Gehäuseteils nach dem Stand der Technik.
- 6A bis 6B zeigen jeweils im oberen Bereich der jeweiligen Figur die Varianten des Gehäuseteils nach dem Stand der Technik wie in den 5B bis 5D dargestellt.
- 6A bis 6B zeigen jeweils im unteren Bereich der jeweiligen Figur eine erfindungsgemäße Variante eines aus 5A entnommenen Gehäuseteils.
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Bauteile, die in mehreren Figuren dargestellt sind, tragen dieselben Referenzzeichen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft ein Gehäuseteil für eine pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung und eine pneumatische Klemm- und/oder Bremsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Gehäuseteil.
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Wenn in diesem Dokument von der Vorrichtung „Klemme“ oder „Klemmvorrichtung“, der „Klemmkraft“ oder dem Vorgang des „Klemmens“ gesprochen wird, dann ist gleichermaßen auch die Vorrichtung der „Bremse“ oder „Bremsvorrichtung“ bzw. die „Bremskraft“ bzw. der Vorgang des „Bremsens“ umfasst.
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Die 1A bis 5A zeigen schematisch Querschnitte durch eine solche erfindungsgemäße pneumatische Klemmvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 3, das zwei erfindungsgemäße Gehäuseteile 3a, 3b umfasst, sowie mit einer in dem Gehäuse 3 angeordneten Feder 1, die mindestens zwei ringförmige Federplatten 1a, 1b umfasst.
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Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung 10, umfasst dabei Folgendes: ein Gehäuse 3 umfassend erste und zweite erfindungsgemäße Gehäuseteile 3a, 3b, wie weiter unten im Zusammenhang von 6A und 6B beschrieben, wobei die beiden Gehäuseteile 3a, 3b derart zueinander angeordnet und miteinander befestigt sind, dass Aussparungen der ersten und zweiten Gehäuseteile 3a, 3b zusammen einen Innenraum 13 innerhalb des Gehäuses 3 bilden; eine in dem Innenraum 13 angeordnete Feder 1 umfassend eine erste ringförmige Federplatte 1a und eine zweite ringförmige Federplatte 1b, wobei die Federplatten 1a, 1b derart innerhalb des Innenraums 13 angeordnet sind, dass in dem Innenraum 13 mindestens ein Druckraum 2, 4 gebildet wird, der zumindest teilweise durch die Federplatten 1a, 1b begrenzt wird, wobei der Druckraum 2, 4 (mittels einer Öffnung I, II und ggf. Verbindung zu einer Druckluftpumpe 6) be- oder entlüftbar ist und mit Überdruck eines dem Gehäuse 3 zuführbaren Druckmediums beaufschlagbar ist, wobei die erste Federplatte 1a derart zwischen der ersten Anlagefläche 101 des ersten Gehäuseteils 3a und der zweiten Anlagefläche 102 des ersten Gehäuseteils 3a eingeklemmt ist, dass ein erstes Ende der ersten Federplatte 1a durch das erste Einrastmittel 110 des ersten Gehäuseteils 3a eingerastet ist und ein zweites Ende der ersten Federplatte 1a durch das zweite Einrastmittel 120 des ersten Gehäuseteils 3a eingerastet ist; wobei die zweite Federplatte 1b derart zwischen der ersten Anlagefläche 101 des zweiten Gehäuseteils 3b und der zweiten Anlagefläche 102 des zweiten Gehäuseteils 3b eingeklemmt ist, dass ein erstes Ende der zweiten Federplatte 1b durch das erste Einrastmittel 110 des zweiten Gehäuseteils 3b eingerastet ist und ein zweites Ende der zweiten Federplatte 1b durch das zweite Einrastmittel 120 des zweiten Gehäuseteils 3b eingerastet ist, und wobei die Federplatten 1a, 1b derart relativ zu den mindestens einen Druckraum 2, 4 angeordnet sind, dass durch Be- oder Entlüften des Druckraums 2,4 oder Beaufschlagung des Druckraum 2, 4 mit Überdruck, eine Biegung mindestens einer der Federplatten 1a, 1b veränderbar ist und dadurch die Vorrichtung 10 zwischen einem geöffneten Zustand, in dem das Objekt 5 nicht von einer bzw. irgendeiner der Klemmflächen 7 berührt wird sondern von den Klemmflächen 7 beabstandet ist, und einem geschlossenen Zustand, in dem ein oder mehrere der Klemmflächen 7 eine Klemm- und/oder Bremskraft auf das Objekt 5 übertragen, wechselt. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 dabei von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand wechseln oder umgekehrt.
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Die 1A, 1B, 4A und 4B zeigen jeweils solche Klemmvorrichtungen 10 im geschlossenen Zustand indem die Klemmfläche 7 des Klemmelements 8 den Umfang des Objekts 5 berührt. Das Klemmelement 8 wird auch als Klemmlippe bezeichnet. Das Klemmelement 8 kann einstückig mit den Übrigen Teilen des Gehäuseteils 3a, 3b ausgebildet sein oder kann ein von den übrigen Teilen strukturell separiertes Bauteil des Gehäuseteils 3a, 3b sein.
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Die Klemmkraft bzw. -wirkung der Klemmfläche 7 auf das zu klemmende Objekt 5 erfolgt in einer Klemmebene, die durch zwei Vektoren aufgespannt wird, die jeweils einen Radius der ringförmigen Federplatten 1a, 1b bzw. ringförmigen Aussparung 11 bilden (vgl. 5A). Die Achse 9 kann als Hauptachse der Klemmvorrichtung 10 bezeichnet werden, die senkrecht zur Klemmebene verläuft. Die Klemmvorrichtung 10 kann um diese Hauptachse 9 rotationssymmetrisch ausgestaltet sein. Die Hauptachse 9 kann in etwa oder genau mittig durch eine Öffnung der Klemmvorrichtung 10 verlaufen (Öffnung 14 in 5B). In den 1A, 4A ist das zu klemmende Objekt 5, beispielsweise eine rotierbare Welle einer Maschine oder eines Tischs, innerhalb der Öffnung 14 platziert und die Klemmkraft der Klemmvorrichtung ist deshalb innerhalb der Klemmebene radial nach innen zur Hauptachse 9 hin (senkrecht zur Hauptachse 9) gerichtet. In 1B, 4B ist das zu klemmende Objekt 5 außerhalb der Klemmvorrichtung 10 platziert und die Klemmkraft der Klemmvorrichtung ist deshalb innerhalb der Klemmebene radial nach außen von der Hauptachse 9 weg (senkrecht zur Hauptachse 9) gerichtet.
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In 1A, 2A, 3A, 4A befindet sich das Klemmelement 8 zwischen Feder 1 und Öffnung 14 bzw. Hauptachse 9. In 1B, 2B, 3B, 4B hingegen umgibt das zu klemmende Objekt 5 zumindest teilweise die Klemmvorrichtung 10, sodass sich dort das Klemmelement 8 zwischen Objekt 5 und Öffnung 14 bzw. Hauptachse 9 befindet. In 1B, 2B, 3B, 4B kann in Öffnung 14 statt dem zu klemmenden Objekt 5 ein die Öffnung 14 zumindest teilweise füllendes Bauteil eingebracht sein, durch das sich die Hauptachse 9 erstreckt.
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In 1A bis 5A ist jeweils die Feder 1 zwischen zwei Anlageflächen (101 und 102 in 5C und 5D) innerhalb des Gehäuses 3 der Klemmvorrichtungen 10 eingeklemmt und erstreckt sich zwischen den beiden Anlageflächen. Im drucklosen Ausgangszustand der Vorrichtung 10 in den 1A bis 2B kann die Feder 1 leicht gebogen sein, um in diesem Zustand fest im Gehäuse 3 fixiert zu sein und dasselbe kann für jeden anderen Zustand der Vorrichtung 10 gelten, wobei der Grad der Biegung der Feder 1 davon abhängt, in welchem Zustand sich die Vorrichtung 10 befindet. Ist die Vorrichtung 10 in einem Zustand, in dem die Feder 1 gebogen ist (z.B. stärker gebogen als im drucklosen Ausgangszustand, wie etwa im geöffneten Zustand), kann Entlüften eines inneren Druckraums 2 der Feder 1 und Belüftung eines äußeren Druckraums 4 zum zumindest teilweisen Entspannen der Feder 1 führen während die Feder 1 an die radialen Anlageflächen drückt, deren Abstand sich etwas vergrößert, so dass dadurch das Gehäuse 3 im Bereich des Klemmelements 8 bzw. der Klemmfläche 7 elastisch verformt wird und die Klemmfläche 7 dadurch das Objekt 5 berührt und mit einer (vordefinierten) Klemmkraft gegen das Objekt 5 gedrückt wird, um das Objekt 5 festzuklemmen. Das Objekt 5 ist festgeklemmt und die Klemmvorrichtung 10 ist im geschlossenen Zustand, wie in 1A und 1B gezeigt. Im geschlossenen Zustand der Vorrichtung 10 kann die Feder 1 auch nach der teilweisen Entspannung immer noch leicht gebogen sein, um in diesem Zustand fest im Gehäuse 3 fixiert zu sein.
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Das Klemmelement 8 kann dabei ein elastisches Element, wie etwa eine Federgabel, sein, das im drucklosen Ausgangszustand der Vorrichtung 10 durch die Federkraft der (leicht) verbogenen Feder 1 aus einer Ausgangsposition, in der das elastische Element entspannt ist, in eine verspannte Position gebracht wird, beispielsweise durch Verbiegen der Federgabel 8, bis im drucklosen Ausgangszustand ein Gleichgewicht zwischen einer Rückstellkraft des elastischen Elements 8 und der Federkraft der Feder 1 entsteht. Bei diesem Gleichgewicht kann die Klemmfläche 7 gegen das Objekt 5 drücken.
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Durch zusätzliche Beaufschlagung des äußeren Druckraums 4 im geschlossenen Zustand mit Druckluft (beispielsweise mit 4 bar oder 6 bar) besteht die optionale Möglichkeit die Klemmkraft um einen vorbestimmten Wert zu erhöhen. Dies ist in den 1A, 1B durch die optionale zusätzliche Druckluftpumpe (Booster) 6 und die Schraffierung (Druckluft) im äußeren Druckraum 4 angedeutet. Der äußere Druckraum 4 kann mittels einer Öffnung im Gehäuse 3 mit einem Luftanschluss II (auch als „Close“ bezeichnet) verbunden sein, an dem die Druckluftpumpe 6 angeschlossen sein kann.
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Hierdurch ist z.B. ein Ansteuern der Vorrichtung 10 derart möglich, dass ein Wechsel zwischen einer (im drucklosen Zustand) gebremsten Bewegung des beaufschlagten Objekts 5 und einem vollständigen Klemmen des Objekts (bei einer ausreichenden Druckbeaufschlagung) erfolgt.
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Auch wenn hier beispielhaft zwei Druckräume 2, 4 gezeigt und beschrieben sind, so ist die Klemmvorrichtung 10 auch mit einem einzigen Druckraum betreibbar, der beispielsweise der innere Druckraum 2 oder der äußere Druckraum 4 sein kann.
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2A und 2B zeigen die Klemmvorrichtungen 10 aus den 1A und 1B jeweils im geöffneten Zustand in dem die Klemmfläche 7 den Umfang des Objekts 5 nicht berührt bzw. von dem Umfang des Objekts 5 beabstandet ist. Der innere Druckraum 2 kann mittels einer Öffnung im Gehäuse 3 mit einem Luftanschluss I (auch als „Open“ bezeichnet) verbunden sein, an dem eine Druckluftpumpe 6 angeschlossen sein kann.
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Durch Beaufschlagung des inneren Druckraums 2 durch die Druckluftpumpe 6 mit Druckluft (beispielsweise 4 bar oder 6 bar) und Entlüften des äußeren Druckraums 4 wird die Feder 1, verglichen mit dem geschlossenen Zustand aus 1A, 1B, stärker (konvex) verbogenen bzw. verspannt und es kommt zu einer radialen Verkürzung der Feder 1 bzw. des Abstandes zwischen den beiden Anlageflächen. Die Klemmfläche 7 hebt von dem Objekt 5 ab, um die Klemmung aufzuheben. Das Objekt 5 ist frei beweglich (z.B. um Achse 9 rotierbar oder linear entlang Achse 9 beweglich) und die Klemmvorrichtung 10 ist geöffnet.
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Zwischen dem geschlossenen Zustand und dem geöffneten Zustand der Vorrichtung 10 kann hin- und her gewechselt werden.
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Solche pneumatischen Klemmen 10 haben gegenüber hydraulischen Klemmen einer Reihe von Vorteilen.
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Durch die Verwendung der Kombination aus elastischer Komponente, hier eine Feder 1 samt Federplatten 1a, 1b, und Druckluft werden beispielsweise sehr kurze Reaktionszeiten beim Umschalten zwischen dem geöffneten und geschlossenen Zustand erreicht und ebenso eine sichere Klemmung des Objekts 5 bewirkt. Die Feder 1 kann bevorzugt plattenförmig ausgestaltet sein, wie in 5 näher gezeigt, wobei zwei aufeinanderliegende Federplatten 1a, 1b die Feder 1 und den innere Druckraum 2 der Feder 1 zwischen den Platten 1a, 1b bilden. Die Platten 1a, 1b können ebenfalls ringförmig sein, wie in 5 gezeigt, und können optional zusätzlich radiale Schlitze aufweisen, so dass eine Veränderung des Innendurchmessers mit besonders geringen Kräften möglich ist. Die Federplatten 1a, 1b können, zumindest im Bereich von Schlitzen, mit Gummi beschichtet sein, um die für die Druckluft nötige Dichtheit herzustellen. Die Federplatten 1a, 1b können auch vollständig mit Gummi ummantelt sein. Die Federplatten 1a, 1b sind generell so druckfest und so elastisch biegbar ausgebildet und in dem Gehäuse 3 der Klemmvorrichtung 10 derart angeordnet, dass innerhalb der Feder 1 zwischen den Federplatten 1a, 1b der innere Druckraum 2 gebildet wird und zwischen einer jeden Federplatte 1a, 1b und dem Gehäuse 3 bzw. den Gehäuseteilen 3a, 3b der Klemmvorrichtung 10 der äußere Druckraum 4 gebildet wird. 5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Klemmvorrichtung 10 ähnlich zu 1A und 2A.
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Durch Belüften oder Beaufschlagen mit Druckluft des äußeren Druckraums 4 und Entlüften des inneren Druckraums 2, wie in 1A gezeigt, wird die Feder 1 zumindest teilweise entspannt und bewirkt eine Klemmkraft auf das zu klemmende Objekt 5, insbesondere auf den Umfang einer Welle 5. Dadurch wird bei Energie- bzw. Druckausfall das Objekt 5 geklemmt bzw. die Welle 5 sofort zum Stillstand gebracht und bietet deshalb eine Sicherheitsklemmung. Solche pneumatischen Klemmen 10 können je nach Größe Haltemomente von mehreren 100 Nm und bis zu mehreren 1000 Nm erzielen, die durch zusätzliches Beaufschlagen des äußeren Druckraums 4 mit Druckluft, wie in 1A durch eine Druckpumpe 6 (Booster) angedeutet, noch erhöht werden können. Hier genügt eine Druckluft von wenigen bar (beispielsweise 4 bar oder 6 bar) für eine Bereitstellung eines Mehrfachen der Haltemomente, die ohne Booster erreicht werden. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass geringe transversale Verbiegungen der Platten 1a, 1b (senkrecht zu deren Längsachse) beim Umschalten zwischen geöffneten und geschlossenen Zustand der Klemme 10 große Federkräfte erzeugen, die zum Klemmen oder zum Lösen vorgespannter Klemmvorrichtungen 10 genutzt werden können. Somit wird ein sicheres Klemmen und Lösen auch von sich schnell drehenden Maschinenwellen 5 ermöglicht.
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Auch sind bei Pneumatikmaterial die Kosten und der Montageaufwand im Vergleich zur Hydraulikmaterial niedriger und es entsteht durch Verwendung von Druckluft keinerlei Mehraufwand zur Herstellung von Sauberkeit an der Anlage. Auch ermöglichen solche pneumatischen Klemmen eine geringe Baugröße, da eine geringe transversale Verbiegung und eine geringe (Änderungen der) longitudinale Ausdehnung der Feder, und dadurch geringe Volumina der Druckräume, genügen, um die erforderlichen Klemmkräfte aufzubringen.
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Bei pneumatischen Klemmen unterscheidet man prinzipiell zwischen passiven Klemmvorrichtungen 10, wie in 1A bis 2B gezeigt, und aktiven Klemmvorrichtungen 10, wie in 3A bis 4B gezeigt.
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Die Feder 1 kann im drucklosen Ausgangszustand unterschiedlich stark (transversal) verbogen sein und damit unterschiedlich stark radial verkürzt sein. Die Innenseite des Gehäuses 3 kann an die Verbiegung der Federplatten 1a, 1b angepasst sein oder diese definieren. Eine entsprechende Anschlagsfläche für die Federplatten 1a, 1b kann beispielsweise durch eine Gehäuseinnenwandung gebildet werden. Die Gehäuseinnenwandung kann komplementär (z.B. konkav) zu einer (z.B. konvexen) Verbiegung der Federplatten 1a, 1b ausgebildet sein.
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Bei passiven Klemmvorrichtungen 10 wird im drucklosen Ausgangszustand die Feder 1 in der Regel leicht elastisch (z.B. konvex) verbogen bzw. ist vorgespannt und die Klemmvorrichtungen 10 kann geschlossen sein (1A, 1B). Die Klemmvorrichtung 10 wird nur durch Krafteinwirkung von Innen über Beaufschlagung des inneren Druckraums 2 mit Druckluft geöffnet (2A, 2B). Meist ist die Feder 1 im drucklosen Ausgangszustand etwas verbogen, so dass diese im Klemmfall oder im Fall von Druckabfall die durch die in der Feder 1 gespeicherte Energie gegebene Federkraft auf das zu klemmende Objekt 5 als Klemmkraft übertragen wird, um das Objekt 5 zu klemmen.
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Bei aktiven Klemmvorrichtungen 10 wird im drucklosen Ausgangszustand (3A, 3B) die Feder 1 stärker, insbesondere stärker konvex, transversal nach außen gekrümmt als bei passiven Klemmvorrichtungen, so dass sich der Abstand zwischen den beiden radialen Anlageflächen verkürzt und die Klemmvorrichtung 10 geöffnet ist. Es wird keine Klemmkraft über Klemmfläche 7 auf das Objekt 5 bewirkt. Das Objekt ist frei, da die Klemmfläche 7 das Objekt 5 nicht berührt bzw. von dem Objekt 5 beabstandet ist.
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Durch plastische Verformung der Federplatten 1a, 1b kann die Feder 1 bei gleichem Gehäuse 3 im drucklosen Ausgangszustand stärker transversal nach außen gekrümmt und damit stärker radial verkürzt sein, als bei passiven Klemmvorrichtungen. Diese geringere radiale Ausdehnung der Federplatten 1a, 1b im drucklosen Ausgangszustand kann zu einem geöffneten Zustand der Klemmvorrichtung 10 im drucklosen Ausgangszustand führen. Auch bei plastischer Verformung sind die Federplatten 1a, 1b elastisch gebogen und drücken gegen die Anlageflächen damit die Feder im Gehäuse fixiert ist. Der Innenraum des Gehäuses bzw. die Aussparungen können die durch plastische Verformung stärker bewirkte Krümmung im Ausgangszustand aufnehmen.
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Die Klemmkraft muss nun aktiv von außen induziert werden, wie in 4A und 4B gezeigt, um die Klemme in den geschlossenen Zustand zu überführen. Hier wird durch eine Druckluftpumpe 6 Druckluft in den äußeren Druckraum 4 eingebracht und somit die Feder 1 derart von außen mit Druckluft beaufschlagt, dass die Feder 1 aktiv entspannt wird, sich die Krümmung der Feder 1 reduziert, sich der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen vergrößert, und sich das Gehäuse 3 im Bereich des Klemmelements 8 bzw. der Klemmfläche 7 elastisch verformt, sodass die Klemmfläche 7 das Objekt 5 berührt und eine Klemmkraft auf das Objekt 5 bewirkt und das Objekt 5 dadurch festgeklemmt wird. Die aktive Klemmvorrichtung 10 ist dann im geschlossenen Zustand.
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Je nach Anwendungsgebiet und vorgeschriebenen Sicherheitsbestimmungen wird daher auf ein Aktiv- oder Passivklemmsystem 10 zurückgegriffen. Ist primär eine Sicherheitsklemmung gewünscht, wird in der Regel eine passive Klemmvorrichtung verwendet. Mit solchen pneumatischen Passivklemmsystemen ist es möglich, bereits im drucklosen Zustand bei einer entsprechenden Montage der Vorrichtung in einer Gesamtvorrichtung eine vorbestimmte Klemmkraft zu erzeugen, mit welcher das zu klemmende Objekt 5 beaufschlagt wird. Durch die Beaufschlagung mit Überdruck oder Unterdruck können die auf dieses Objekt übertragenen Kräfte erhöht, reduziert oder ganz aufgehoben werden, was vielfältige Anwendungen eröffnet. Soll hingegen mit der Klemmvorrichtung primär ein bewusster Arbeitsvorgang, wie ein Werkzeugwechsel, durchgeführt werden, wird in der Regel eine aktive Klemmvorrichtung verwendet.
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Wie in 5A dargestellt, umfasst das Gehäuse 3 der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtungen 10 zwei erfindungsgemäße Gehäuseteile 3a, 3b, die mit Befestigungsmittel, wie etwa Schrauben, miteinander befestigt und so montiert sind, dass im montierten Zustand die beiden Gehäuseteile 3a, 3b einen Innenraum 13 zwischen den Gehäuseteilen 3a, 3b innerhalb des Gehäuses 3 definieren in dem die Feder 1 samt deren ringförmiger Federplatten 1a, 1b angeordnet sind. Die Gehäuseteile 3a, 3b definieren jeweils eine Aussparung 11, die ebenfalls ringförmig ist und die der Aufnahme der ringförmigen Federplatten 1a, 1b dienen, wie in 5A, 5B dargestellt. Zumindest ein Teil der ersten Anlagefläche 101 kann (im Wesentlichen) senkrecht zur radialen Richtung R der ringförmigen Aussparung 11 verlaufen und/oder ein Teil der zweiten Anlagefläche 102 kann (im Wesentlichen senkrecht) zur radialen Richtung R der ringförmigen Aussparung 11 verlaufen.
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Durch die Mitte des Gehäuses 3 hindurch erstreckt sich eine Öffnung 14 (Fg. 5B) in die das zu klemmende Objekt 5, wie etwa eine Welle, eingeführt werden kann. Das Gehäuse kann sich bis zu 360° um diese Öffnung herum erstrecken und umschließt zumindest teilweise das Objekt 5 in zumindest einer Ebene die als Klemmebene bezeichnet wird. Die zentrale Hauptachse 9 der Klemmvorrichtungen verläuft mittig durch die Öffnung 14 und senkrecht zu der Klemmebene. In Klemmvorrichtungen nach 1A, 2A, 3A, 4A, 5A verläuft die Hauptachse 9 mittig durch die Welle entlang deren Längsachse.
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Entlang des Umfangs des Gehäuses 3 oder der Öffnung 14 befindet sich eine oder mehrere der Klemmflächen 7 welche im Falle einer elastischen Verformung des Gehäuses 3 im Bereich des Klemmelements 8 oder der Klemmfläche 7 die Klemmkraft auf den äußeren Umfang des Objekts 5 bewirkt und dadurch das Objekt 5 klemmen kann. Für eine wirksame Öffnung und Schließung der Klemmvorrichtung 10 im Bezug auf das zu klemmende Objekt 5, ohne Gefahr der Beschädigung des Objekts 5, ist eine symmetrische Verteilung der Klemmkraft entlang der Klemmfläche 7 bzw. entlang des Umfangs des Objekts 5 wünschenswert. Eine nicht symmetrische Verteilung der Klemmkraft kann zu Beschädigungen des Objekts 5 führen. Vorzugsweise sind eine oder beide Anlageflächen 101, 102 innerhalb der Klemmebene kreisförmig ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Klemmfläche 7 innerhalb der Klemmebene kreisförmig ausgestaltet. Das Klemmelement 8 kann ringförmig ausgestaltet sein. Alle hierin beschriebenen ring- oder kreisförmigen Bauteile können jeweils einzeln oder in Kombination als Mittelpunkt den Schnittpunkt der Hauptachse 9 mit der Klemmebene aufweisen (z.B. Mittelpunkt der Öffnung 14).
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5B zeigt eines der beiden Gehäuseteile 3a (hier das obere Gehäuseteil 3a aus 5A), sowie eine der beiden Federplatten 1a, 1b der Feder 1. Die dargestellte Federplatte 1a der Feder 1 erstreckt sich von einer ersten Anlageflächen 101 innerhalb des Gehäuseteils 3a bis zu einer zweiten Anlagefläche 102 innerhalb des Gehäuseteils 3a und kann diese berühren. Die erste Anlagefläche 101 ist dabei vom Mittelpunkt der Öffnung 14 ausgesehen radial weiter außerhalb angeordnet als die zweite Anlagefläche 102.
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5C zeigt den Abschnitt des in 5B dargestellten Gehäuseteils 3a in dem die obere Platte 1a der Feder 1 auf die erste Anlagefläche 101 trifft und mit dieser vorzugsweise in Berührung steht. 5D zeigt den Abschnitt des in 5B dargestellten Gehäuseteils 3a in dem die obere Platte 1a der Feder 1 auf die zweite Anlagefläche 102 trifft und mit dieser vorzugsweise in Berührung steht. Es ist jedoch auch möglich, dass sich radial zwischen der Federplatte 1a und ein oder mehreren der Anlageflächen 101, 102 jeweils ein oder mehrere weitere Komponenten befinden, über die die Federplatte 1a ihre Federkraft auf die Anlageflächen 101, 102 ausübt.
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Das in den 5B bis 5D dargestellte Gehäuseteil 3a hat dabei die bisher im Stand der Technik verwendete Form. Wie in 5B, 5D ersichtlich, sind die Innenseiten des Gehäuseteils 3a zwischen denen die Federplatte 1a in der Aussparung eingeklemmt wird geradlinig bzw. eben ausgestaltet. Jede der Platten der Feder 1 wird in Richtung der Hauptachse 9 der Klemmvorrichtungen 10 durch die Öffnung 12 in die Aussparung 11 des jeweils dazugehörigen Gehäuseteils bei der Montage an geradlinigen bzw. ebenen Innenflächen des Gehäuseteils 3a entlang eingeführt, bis die jeweilige Platte am Ende jeder der beiden Anlageflächen 101, 102 an einen Anschlag 112, 122 stößt und deshalb nicht weiter in die Aussparung 11 eingeführt werden kann. Da die Ausdehnung der Federplatte 1a in der Klemmebene bzw. in radialer Richtung der ringförmigen Aussparung größer ist als die Ausdehnung des durch das Gehäuseteil definierten Innenraums wird die Platte 1a im drucklosen Ausgangszustand verbogen bzw. vorgespannt.
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Es hat sich aber gezeigt, dass die Platten 1a, 1b der Feder 1 bei der Montage in Abhängigkeit von der axialen Einpresskraft positioniert sind und somit nicht immer gleich in den Gehäuseteilen 3a, 3b axial positioniert sind. Die Federplatten 1a, 1b können verkippen, unterschiedlich tief in die Gehäuseteile eingebracht werden oder sich unterschiedlich stark verbiegen. Durch die Variation der Positionierung der Platten 1a, 1b innerhalb der Gehäuseteile ergibt sich durch deren maßgeblicher Bedeutung für die Öffnungs- und Schließfunktion der Klemmvorrichtungen 10 eine Variation dieser Funktionen, insbesondere eine Asymmetrie bei der Verteilung der Klemmkraft entlang der Klemmfläche bzw. des Umfangs der Öffnung innerhalb der Klemmebene, was nachteilig für eine effektive und nachhaltige Klemmwirkung und ein unversehrtes Objekt ist.
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In den unteren Zeichnungen der 6A und 6B werden erfindungsgemäße Gehäuseteile 3a, 3b im Vergleich zu den konventionellen Gehäuseteilen nach 5C, 5D dargestellt, wobei Letztere nochmals in den oberen Zeichnungen der 6A und 6B zum Vergleich dargestellt sind.
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Das erfindungsgemäße Gehäuseteil 3a, 3b umfasst: eine ringförmige Aussparung 11 zum Einklemmen einer ringförmigen Federplatte 1a, 1b zwischen einer durch die Aussparung 11 definierten ersten Anlagefläche 101 des Gehäuseteils 3a, 3b und einer durch die Aussparung 11 definierten zweiten Anlagefläche 102 des Gehäuseteils 3a, 3b; ein Klemmelement 8 mit einer Klemmfläche 7, die ausgelegt ist, wenn die Federplatte 1a, 1b derart in der Aussparung 11 zwischen der ersten Anlagefläche 101 und der zweiten Anlagefläche 102 eingeklemmt ist, dass sich ein erstes Ende der Federplatte 1a, 1b an der ersten Anlagefläche 101 abstützt, sich die Federplatte 1a, 1b von der ersten Anlagefläche 101 bis zu der zweiten Anlagefläche 102 erstreckt, und ein zweites Ende der Federplatte 1a, 1b auf die zweite Anlagefläche 102 drückt, eine Klemm- und/oder Bremskraft auf ein zu klemmendes und/oder zu bremsendes Objekt 5 zu übertragen; wobei das Gehäuseteil 3a, 3b ein erstes Einrastmittel 110 und ein zweites Einrastmittel 120 umfasst, wobei, wenn die Federplatte 1a, 1b in der Aussparung 11 zwischen der ersten Anlagefläche 101 und der zweiten Anlagefläche 102 eingeklemmt ist, das erste Einrastmittel 110 ausgelegt ist, das erste Ende der Federplatte 1a, 1b an der ersten Anlagefläche 101 einzurasten und das zweite Einrastmittel 120 ausgelegt ist, das zweite Ende der Federplatte 1a, 1b an der zweiten Anlagefläche 102 einzurasten.
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Wie in der unteren Zeichnung von 6A dargestellt, wird als Teil des ersten Einrastmittels erfindungsgemäß und bevorzugt ein Vorsprung 111 bereitgestellt, der die erste Anlagefläche 101 begrenzt. Beim Einführen der Platte 1a entlang einer Richtung parallel zu der Hauptachse 9 in das Gehäuseteil 3a muss somit das erste Ende der Federplatte 1a zwar diesen Vorsprung 111 überwinden, was jedoch dazu führt, dass nach Überwindung dieses Vorsprungs 111 die Platte 1a zwischen dem Anschlag 112 und dem Vorsprung 111 in Richtung der Hauptachse 9 definiert angeordnet ist. Die Platte 1a rastet zwischen Anschlag 112 und Vorsprung 111 im Bereich der ersten Anlagefläche 101 ein und kann diese bevorzugt dort berühren. Der Vorsprung 111 kann stufen- oder rampenförmig sein oder eine andere Form aufweisen, die diese Funktion des Vorsprungs bereitstellt. Gleiches gilt analog für die im unteren Bild der 6B dargestellten erfindungsgemäße zweiten Anlagefläche 102, die ebenfalls bevorzugt durch einen Vorsprung 121 begrenzt wird, den das zweite Ende der Federplatte 1a beim Einführen entlang einer Richtung parallel zu Hauptachse 9 überwinden muss, bevor die Platte 1a zwischen dem Anschlag 122 und dem Vorsprung 121 auf definierte Art und Weise positioniert ist und dort im Bereich der zweiten Anlagefläche 102 einrastet. Das zweite Ende der Federplatte 1a kann die zweite Anlagefläche 102 bevorzugt während der Einrastung berühren. Der Vorsprung 121 kann stufen- oder rampenförmig sein oder eine andere Form aufweisen, die diese Funktion des Vorsprungs 121 bereitstellt.
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Wie aus den 1A bis 6B ersichtlich, sind der erste Vorsprung 111 und der erste Anschlag weiter von dem zu klemmenden Objekt 5 entfernt, als der zweite Vorsprung 121 und der zweite Anschlag 122, und zwar unabhängig davon, ob die Klemmkraft nach innen (1A, 2A) oder nach außen (1B, 2B) wirkt. Erster Vorsprung 111 und erster Anschlag 112 können dem Klemmelement 8 im Gehäuseteil 3a, 3b gegenüber angeordnet sein, während zweiter Vorsprung 121 und zweiter Anschlag 122 im Bereich des Klemmelements 8 angeordnet sind bzw. Teil des Klemmelements 8 sein können. Der erste Anschlag 112 kann eine längere Ausdehnung in radialer Richtung R der ringförmigen Aussparung 11 haben als der erste Vorsprung 111 (6A, 5B). Der erste Vorsprung 111 kann um 0,025 mm bis 0,15 mm, bevorzugt 0,05 mm bis 0,1 mm, besonders bevorzugt um 0,1 mm, in einer radialen Richtung R der ringförmigen Aussparung 11 von der bzw. in Bezug auf die erste(n) Anlagefläche 101 (z.B. in die Aussparung 11 hinein) vor- bzw. abstehen.
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Der zweite Anschlag 122 kann eine längere Ausdehnung in radialer Richtung R der ringförmigen Aussparung 11 haben als der zweite Vorsprung 121 (6B, 5B). Der zweite Vorsprung 121 kann um 0,025 mm bis 0,15 mm, bevorzugt 0,05 mm bis 0,1 mm, besonders bevorzugt um 0,05 mm, in einer radialen Richtung R der ringförmigen Aussparung 11 von der bzw. in Bezug auf die zweite(n) Anlagefläche 102 (z.B. in die Aussparung 11 hinein) vor- bzw. abstehen.
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Die ringförmige Aussparung 11 kann eine ringförmige Öffnung 12 im Gehäuseteil 3a, 3b (in der Klemmebene) definieren, wobei die ringförmige Öffnung 12 zwischen einem ersten ringförmigen Rand 12a des Gehäuseteils und einem zweiten ringförmigen Rand 12b des Gehäuseteils gebildet ist, und wobei die ringförmige Öffnung 12 der Einführung der Federplatte 1a in die Aussparung 11 dient. Der erste Vorsprung 111 kann zwischen dem ersten ringförmigen Rand 12a und der ersten Anlagefläche 101 an einer Innenseite des Gehäuseteils 3a im Bereich der Aussparung 11 angeordnet sein und in die Aussparung 11 hineinragen. Der zweite Vorsprung 121 kann zwischen dem zweiten ringförmigen Rand 12b und der zweiten Anlagefläche 102 an einer Innenseite des Gehäuseteils im Bereich der Aussparung 11 angeordnet sein und in die Aussparung 11 hineinragen (6A, 6B).
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Vorsprung 111 und Anschlag 112 können eine Nut im Gehäuseteil 3a definieren, in die das erste Ende der Federplatte 1a einrasten kann, wobei die erste Anlagefläche 101 einen Teil der Nut bilden kann. Vorsprung 121 und Anschlag 122 können eine Nut im Gehäuseteil 3a definieren, in die das zweite Ende der Federplatte 1a einrasten kann, wobei die zweite Anlagefläche 102 einen Teil der Nut bilden kann.
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Der Abstand zwischen der Stufe oder Rampe des ersten Vorsprungs 111 und erstem Rand 12a kann 1 mm bis 1,8 mm, 1,1 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 1,2 mm oder 1,1 mm betragen. Der Abstand zwischen der Stufe oder Rampe des zweitem Vorsprung 121 und dem zweitem Rand 12b kann 1 mm bis 1,8 mm, 1,1 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 1,2 mm oder 1,1 mm betragen.
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Der Abstand zwischen erstem Vorsprung 111 und erstem Anschlag 112 und der Abstand zwischen zweitem Vorsprung 121 und zweitem Anschlag 122 kann jeweils 1 mm bis 1,5 mm, 1,1 mm bis 1,4 mm, vorzugsweise 1,2 mm betragen.
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Durch die Schaffung der Einrastmittel 110, 120, bevorzugt mittels Vorsprüngen 111, 121 ggf. in Kombination mit den optionalen Anschlägen 112, 122, in den Bereichen der beiden Anlageflächen 101, 102 wird für die Federplatte 1a, 1a eine (insbesondere axiale) Zwangsposition geschaffen. Durch diese Zwangspositionierung wird die Federplatte 1a, 1b stabil gelagert, insbesondere in Richtung parallel zur Hauptachse 9 der Klemmvorrichtung 10 axial definiert positioniert, und die Position der Federplatte 1a, 1b ist deshalb nicht mehr maßgeblich in Abhängigkeit von der axialen Einpresskraft innerhalb der Gehäuseteile 3a, 3b positioniert. Durch die (axial) eindeutig definierte Lage jeder der Federplatten 1a, 1b der Feder 1 wird auch die Krümmung der Federplatten 1a, 1b wohldefiniert und wie gewünscht im drucklosen Zustand ausgestaltet.
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Durch die Einrastmittel 110, 120 können die beiden Federbleche 1a, 1b in der Klemmvorrichtung 10 auch mit einem wohl definierten gleichmäßigen Abstand zueinander innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet werden. Die Federplatten 1a, 1b können durch die Einrastmittel 110, 120 mit ihren Längsachsen parallel zur Klemmebene positioniert werden. Der durch die Einrastmittel 110, 120 erzielte symmetrische Funktionsaufbau erzeugt symmetrische Spannungen der Feder 1 über den gesamten Umfang der Öffnung 14 und führt somit zu einer sehr effektiven Klemmkraftverteilung gleichmäßig um das Objekt 5 herum in der Klemmebene.
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Die Öffnungs- und Schließfunktionen können durch die Einrastmittel 110, 120 somit über den Umfang der Öffnung 14 symmetrisch und verlässlich erfolgen. Mögliche ungewollte radiale oder axiale Bewegungen des Gehäuses 3 führen somit nicht zu ungewollten axialen oder radialen geometrischen Verlagerungen an der Klemmfläche 7.
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Die Erfinder haben ferner herausgefunden, dass durch diese Einrastmittel 110, 120, insbesondere durch die Vorsprünge 111, 121, neben einer axial wohldefinierten und symmetrischen Positionierung der Platten 1a, 1b der Feder 1 innerhalb des Gehäuses zusätzlich auch eine verbesserte Dichtwirkung zwischen den Federplatten 1a, 1b und zwischen eines jeden der beiden Gehäuseteile 3a, 3b mit der dazugehörigen Platte 1a, 1b der Feder 1 erzielt wird. Diese verbesserten Dichtungswirkungen sind insbesondere bei der zusätzlichen Beaufschlagung mit Druckluft in den inneren und äußeren Druckräumen 2,4 zur Überführung der Klemmvorrichtungen in einen anderen der beiden beschriebenen Zustände von besonderem Vorteil. Die Einrastmittel 110, 120, insbesondere die Vorsprünge 111, 121, bewirken einen im Hinblick auf die Dichtwirkung verbesserten Kontakt zwischen der Gummierungen der Platten 1a, 1b und der Gummierung einer jeden Platte 1a, 1b mit dem jeweiligen Gehäuseteil 3a, 3b.
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Die Erfinder haben weitere zusätzliche Vorteile durch die Schaffung der Einrastmittel 110, 120, insbesondere der Vorsprünge 111, 121, identifiziert. So erlaubt die definierte Lage der gummierten Federplatten 1a, 1b über die Anpassung der Gummidicken um die Federplatten gezielte Hubbegrenzungen der Platten als Schutz vor Fehlanwendungen (z.B. Nulldurchgang) mit zu hohem Betriebsdruck (insb. bei Booster) einzubauen und ebenso wird dadurch der Luftbedarf (Volumen) an Druckluft reduziert und als Folge die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten der Klemmvorrichtung 10 erhöht.
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In der Beschreibung und in den Figuren sind bevorzugte Ausführungsformen der durch die folgenden Ansprüche beanspruchten Erfindung beschrieben. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten optionalen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Ausführung der hier gemäß der beiliegenden Ansprüche beanspruchten Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen Verwendung finden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1585616 B1 [0006]
- EP 1651881 B1 [0006]
