DE2837676A1 - LOCKING DEVICE FOR A PISTON ROD - Google Patents
LOCKING DEVICE FOR A PISTON RODInfo
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Description
Arretiervorrichtung für eine KolbenstangeLocking device for a piston rod
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Arretieren der Kolbenstange einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung in beliebiger Position.The invention relates to a device for locking the piston rod a hydraulic actuator in any position.
Hydraulische Betätigungsvorrichtungen werden dazu benutzt, um große Kräfte über eine Kolbenstange auszuüben, wenn Hydraulikflüssigkeit unter.Druck in die Betätigungsvorrichtung gerät. Die Betätigungsvorrichtung kann ein hydraulischer Zylinder mit hin- und hergehendem Kolben oder ein Drehantrieb für die Kolbenstange sein.Hydraulic actuators are used to to exert large forces via a piston rod when hydraulic fluid enters the actuator under pressure. the Actuator can be a hydraulic cylinder with a reciprocating piston or a rotary actuator for the piston rod be.
Es ist wünschenswert, die Kolbenstange einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung aus Sicherheitsgründen beim Ausfall des Hydraulikdruckes zu arretieren. Es ist ebenso wünschenswert, die Kolbenstange in der Ruhestellung zu arretieren, um geringfügige, jedoch unerwünschte Bewegungen der Kolbenstange, die infolge von Undichtigkeiten oder infolge der Kompressibilität des Hydraulikfluides entstehen können, zu vermeiden. Konventionelle Arretiervorrichtungen sind entweder mechanisch oder hydraulisch. Die mechanischen Arretiervorrichtungen halten die Kolbenstange genauer in der gewünschten Position, die hydraulischen sind dagegen einfach. Die hydraulischen Vorrichtungen wirken dadurch, daß die Hydraulik-fluidsäule in dem Kolben blockiert wird. Diese Vorrichtungen sind billig und sind in der Regel kleiner als die mechanischen.It is desirable to have the piston rod of a hydraulic actuator to be locked for safety reasons if the hydraulic pressure fails. It is also desirable to lock the piston rod in the rest position to slight, however unwanted movements of the piston rod as a result of leaks or as a result of the compressibility of the hydraulic fluid can arise to avoid. Conventional locking devices are either mechanical or hydraulic. The mechanical locking devices hold the piston rod more precisely in the desired position Position, the hydraulic ones are simple. The hydraulic devices act in that the hydraulic fluid column is blocked in the piston. These devices are inexpensive and are typically smaller than the mechanical ones.
In manchen Anwendungsfällen ist jedoch eine mechanische Arretierung die einzig akzeptierbare Lösung. Beispielswelse ist eine mechanische Arretierung bei einer Arbeitsvorrichtung eines Produktionsfließbandes erforderlich, bei dem die hydraulische Betätigungsvorrichtung eine sehr präzise Position über eine erhebliche Zeitdauer einhalten muß. Im Gegensatz hierzu können hydraulische Arretiervorrichtungen für die Betätigungszylinder der Schaufel einer Planierraupe verwendet werden, wo die Position nicht exaktIn some applications, however, there is a mechanical lock the only acceptable solution. An example is a mechanical lock on a work device on a production line required in which the hydraulic actuator has a very precise position over a considerable Must adhere to the duration. In contrast, hydraulic locking devices for the actuating cylinders of the bucket A bulldozer can be used where the position is not exact
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eingehalten werden muß und die Zeitdauer in der arretierten Stellung in der Regel sehr kurz ist.must be observed and the time in the locked position is usually very short.
Mechanische Arretiervorrichtungen, insbesondere für Hydraulikzylinder, können in drei Gruppen eingeteilt werden. Die erste be-.trifft die Endpositionarretierung, durch die in den Extremstellungen des Kolbens dieser arretiert wird. Typisch dafür sind die Verwendung von Riegel- oder Kugelmechanismen, die mit Hilfe einer vorgespannten Feder eine mechanische Verbindung zwischen dem Kolben-und dem Zylinder oder dem Zylinderkopf herstellen, die durch Druck wieder gelöst werden kann.Mechanical locking devices, especially for hydraulic cylinders, can be divided into three groups. The first concerns the end position locking, by means of which in the extreme positions of the piston this is locked. Typical for this are the use of locking or ball mechanisms that are operated with the help of a preloaded spring establish a mechanical connection between the piston and the cylinder or the cylinder head, the can be released again by pressure.
Bei der zweiten Art der mechanischen Arretiervorrichtungen kann der Kolben in mehreren bestimmten Positionen (beispielsweise bei l/l6 Zoll Kolbenhub) airretiiert werden. Bei solchen Vorrichtungen wird beispielsweise eine wendelförmig Nut auf der Kolbenstange verwendet, die in ein Zahnrad eingreift\ das durch einen Rastmechanismus arretiert wird. Die Arretierung kann dabei nur inIn the second type of mechanical locking device, the piston can be air-locked in several specific positions (for example at 1/6 inch piston stroke). In such devices, a helical groove is used for example on the piston rod, which engages in a gear \ which is locked by a locking mechanism. The lock can only be in
diskreten Schritten erfolgen, da der Rastmechanismus in die verschiedenen Zähne des Zahnrades eingreift.discrete steps, as the locking mechanism in the different Meshes teeth of the gear.
Bei der dritten Art der mechanischen Arretiervorrichtungen kann die Kolbenstange an jedem beliebigen Punkt des Kolbenhubes arretiert werden. Die Vorrichtungen besitzen die zahlreichsten Anwendungsmöglichkeiten. Eine Form ist ein hydraulischer Zylinder mit einer integralen Schraube mit Trapezgewinde. Durch äußere Energie wird die Schraube mit dem Kolben bewegt. Eine andere Form besteht in einer Zentralspindel, die dem Hydraulikkolben während seines Hubes folgt. Die Arretierung erfolgt dadurch, daß auf die Schraube von außen eine Bremse wirkt.In the third type of mechanical locking device, the piston rod can be locked at any point on the piston stroke will. The devices have the most numerous possible uses. One shape is a hydraulic cylinder with an integral screw with a trapezoidal thread. The screw is moved with the piston by external energy. Another form exists in a central spindle that follows the hydraulic piston during its stroke. The locking takes place in that on the screw a brake acts from the outside.
Derartige Arretiervorrichtungen werden für Hydraulikzylinder in vielen industriellen Anwendungsfällen eingesetzt, in denen die Präzision und Dauerhaftigkeit der mechanischen Arretierung erforderlich ist. Derartige Arretiervorrichtungen sind jedoch sehr komplex und sehr teuer, insbesondere in dem letztgenannten Fall der stufenlosen Arretierung.Such locking devices are used for hydraulic cylinders in many industrial applications in which the Precision and durability of the mechanical lock is required. Such locking devices, however, are very great complex and very expensive, especially in the latter case of stepless locking.
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Die beiden zuerst genannten Arretierunpsmechanismen sind im allgemeinen weniger aufwendig, sie weisen jedoch den offensichtlichen Nachteil auf, den Kolben nicht in jeder beliebigen Position arretieren zu können.The first two locking mechanisms mentioned are general less complex, but they have the obvious disadvantage that the piston is not in any desired position to be able to lock.
Eine Vorrichtung, die den Vorteil der präzisen Positionseinhaltung einer mechanischen Arretiervorrichtung mit der stufenlosen Arretierungsmöglichkeit einer blockierten Fluidsäule verbindet, ist der "Bear-Loc"-Mechanismus, der aus einer Stange, einem Zylinder und einer Arretiermuffe besteht. Die Muffe ist eine Portsetzung der Zylinderstange und des Zylinderkopfes und bildet mit der Außenwandung der Kolbenstange einen Paßsitz. Wenn Hydraulikfluid unter Druck zwischen die Muffe und die Kolbenstange geleitet wird, dehnt sich die Muffe radial aus, wodurch genügend Spielraum entsteht, um ein Hin- und Herbewegen oder ein Drehen der Stange zu ermöglichen. Wenn der Fluiddruck nachläßt, erfolgt durch die Muffe automatisch die Arretierung. Trotz ihrer Vorteile ist die "Bear-Loc"-Arretiervorrichtung komplex, schwierig einzubauen und zu entfernen und kaum " für verschiedene Kolbenstangendurchmesser geeignet. A device that has the advantage of precise position maintenance connects a mechanical locking device with the stepless locking option of a blocked fluid column, is the "Bear-Loc" mechanism, which consists of a rod, a cylinder and a locking sleeve. The sleeve is a port setting of the cylinder rod and the cylinder head and forms with the Outer wall of the piston rod a snug fit. When hydraulic fluid is passed under pressure between the sleeve and the piston rod, the sleeve expands radially, leaving enough clearance to prevent the rod from reciprocating or rotating enable. When the fluid pressure drops, the sleeve automatically locks into place. Despite its advantages, the "Bear-Loc" locking device complex, difficult to install and remove and hardly suitable for different piston rod diameters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Arretiervorrichtung für eine hydraulische Betätigungsvorrichtung zu schaffen, die insbesondere stufenlos arbeitet und die einfach aufgebaut, wenig Platz beanspruchend und billig ist.The invention is based on the object of a mechanical locking device for a hydraulic actuating device that works in particular continuously and that is simply constructed, takes up little space and is cheap.
Die Lösung dieser Aufgabe sowie vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen angegeben.The solution to this problem and advantageous embodiments are specified in the claims.
Die Arretiervorrlchtung gemäß der Erfindung wird in konventionellen hydraulischen Betätigungsvorrichtungen, wie z.B. Hydraulikzylinder mit hin- und hergehenden Kolbenstangen, die sich aus dem Hydraulikzylindergehäuse erstrecken oder bei hydraulischen Drehantrieben mit einer drehbar angetriebenen Kolbenstange oder Welle, die aus dem Gehäuse herausragt, eingesetzt. Die Arretiervorrichtung für eine Kolbenstange oder eine Antriebswelle gemäß der Erfindung besitzt einen radial zusammendrückbaren Klemmring, der eine zylindrische Innenfläche aufweist, die die Stange oder dieThe locking device according to the invention is used in conventional hydraulic actuators such as hydraulic cylinders with reciprocating piston rods extending from the Extend hydraulic cylinder housing or with hydraulic rotary drives with a rotatably driven piston rod or shaft, which protrudes from the housing is used. The locking device for a piston rod or a drive shaft according to the invention has a radially compressible clamping ring which has an inner cylindrical surface that the rod or the
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Welle reibschlüssig umfaßt, wenn der Klemmring zusammengedrückt wird. Die Außenfläche des Klemmrings ist axial geneigt oder konisch. Es ist ein Anschlag zum Festlegen des Klemmrings, der die Kolbenstange umgibt, in einer axialen Position, die in mindestens einer Richtung in Bezug auf das Gehäuse der Betätigungsvorrichtung festgelegt ist, vorgesehen. Eine überwurfmuffe oder ein Überwurfring, der den Klemmring umgibt, besitzt eine Innenfläche, die unter dem gleichen Winkel wie die Außenfläche des Klemmrings geneigt ist, um an dieser Fläche anzuliegen. Gemäß der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum Ausüben einer axialen Kraft auf die überwurfmuffe in Richtung der Axialneigung der Innenfläche vorgesehen, um die Überwurfmuffe oder den Überwurfring auf den Klemmring axial zu verschieben, wodurch der Klemmring zusammengedrückt wird und die Kolbenstange oder Welle reibschlüssig umfaßt.Shaft frictionally engaged when the clamping ring is compressed will. The outer surface of the clamping ring is axially inclined or conical. It is a stop for setting the clamping ring that holds the Surrounds the piston rod, in an axial position, in at least one direction with respect to the housing of the actuator is set, provided. A union sleeve or a union ring, surrounding the clamping ring has an inner surface which is inclined at the same angle as the outer surface of the clamping ring is to lie against this surface. According to the invention there is also a device for exerting an axial force on the union socket in the direction of the axial inclination of the inner surface provided to the union sleeve or the union ring on the To move the clamping ring axially, whereby the clamping ring is compressed and the piston rod or shaft includes frictionally.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Arretiervorrichtung für die Kolbenstange automatisch betätigbar und enthält darüber hinaus Vorspannungsfedern, die eine axiale Vorspannungskraft auf den Überwurfring in der Richtung der Axialneigung ausüben. Eine Kydraulikvorrichtung dient zur Ausübung einer Axialkraft auf den überwurfring in der Gegenrichtung zu den Vorspannungsfedern. Es sind Mittel zur Reduzierung des Druckes in der hydraulischen Druckvorrichtung vorgesehen, so daß die Vorspannkraft der Federn den überwurfring axial auf den Klemmring schieben kann, wodurch dieser zusammengedrückt wird und reibschlüssig die Kolbenstange umfaßt.According to an advantageous embodiment, the locking device is automatically actuated for the piston rod and also contains preload springs that generate an axial preload force exercise on the coupling ring in the direction of axial inclination. A hydraulic device is used to exert an axial force on the coupling ring in the opposite direction to the preload springs. Means are provided for reducing the pressure in the hydraulic pressure device, so that the pretensioning force the springs can push the coupling ring axially onto the clamping ring, whereby it is compressed and frictionally engaged includes the piston rod.
Die Arretiervorrichtung gemäß der Erfindung weist den Vorteil der Stufenlosigkeit auf und ist dennoch kompakt, einfach aufgebaut und billig. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mechanisch arbeitet, besitzt den Vorteil, daß die Kolbenstange ohne jegliches Spiel arretiert wird. Die Vorrichtung ist für Standardhydraulikbetätigungsvorrichtungen geeignet und kann leicht verschiedenen Kolbenstangendurchmessern für eine bestimmte Hydraulikbetätigungsvorrichtung angepaßt werden. Die Vorrichtung kann leicht im Falle von Reparaturarbeiten an der Betätigungsvorrichtung demontiert werden und die Ausrichtung der Kolbenstange oder der Betätigungsvorrichtung wird durch die Arretiervorrichtung nicht beeinträchtigt.·The locking device according to the invention has the advantage of steplessness and is nevertheless compact and simple in construction and cheap. The device according to the invention, which works mechanically, has the advantage that the piston rod without any Game is locked. The device is for standard hydraulic actuators suitable and can easily accommodate different piston rod diameters for a particular hydraulic actuator be adjusted. The device can easily be dismantled in the event of repair work on the actuating device and the alignment of the piston rod or the actuating device is not affected by the locking device.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated schematically below with reference to the figures illustrated embodiments explained in more detail. It shows:
Figur 1 einen Längsschnitt eines Hydraulikzylinders mit einer Arretiervorrichtung gemäß der Erfindungg,Figure 1 is a longitudinal section of a hydraulic cylinder with a locking device according to the invention,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Klemmrings,Figure 2 is a perspective view of the clamping ring,
Figur 3 einen Längsschnitt durch das Ende einesFigure 3 is a longitudinal section through the end of a
Hydraulikzylinders mit einer automatischen Arretiervorrichtung gemäß der Erfindung,Hydraulic cylinder with an automatic locking device according to the invention,
Figur 4 einen Querschnitt längs der Schnittlinie 4-4 der Figur 3,FIG. 4 shows a cross section along the section line 4-4 of FIG. 3,
Figur 5 einen Längsschnitt durch das Ende eines Drehantriebes, bei dem eine weitere Ausführungsform einer Arretiervorrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt ist.Figure 5 is a longitudinal section through the end of a rotary drive, in which a further Embodiment of a locking device is used according to the invention.
Der in Figur 1 dargestellte Hydraulikzylinder besitzt einen Kolben 2 innerhalb eines Zylinders mit einer Druckkammer 3 auf einer Seite des Kolbens 2 und einer Kolbenstange 4, die mit dem Kolben 2 auf der anderen Seite verbunden ist. Die Stange 4 führt durch den Zylinderkopf 5, um die gewünschte Arbeitskraft des Hydraulikzylinders zu übertragen. Am gegenüberliegenden Ende ist eine Zylinderkappe 6 vorgesehen, die das eine Ende der Druckkammer 5 darstellt. Die Druckkammer 3 ist des weiteren durch die Zylinderwände 8 begrenzt. Diese Zylinderwände stellen auch die Wandung der Druckkammer T atif der anderen Seite des Kolbens 2 dar. Das gesamte Gehäuse bestehend aus Zylinderkopf 5* Kappe 6 und Zylinderwänden 8 wird durch mehrere Zuganker 9 zusammengehalten.The hydraulic cylinder shown in Figure 1 has a piston 2 inside a cylinder with a pressure chamber 3 on one side of the piston 2 and a piston rod 4 connected to the piston 2 on the other side is connected. The rod 4 leads through the cylinder head 5 to the desired working force of the hydraulic cylinder transferred to. At the opposite end, a cylinder cap 6 is provided, which represents one end of the pressure chamber 5. The pressure chamber 3 is also delimited by the cylinder walls 8. These cylinder walls also represent the wall of the Pressure chamber T atif the other side of the piston 2. The entire Housing consisting of cylinder head 5 * cap 6 and cylinder walls 8 is held together by several tie rods 9.
Beim Betrieb wird Hydraulikfluid unter Druck in eine der beidenIn operation, hydraulic fluid is pressurized into one of the two
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Druckkammern 3 oder 7 eingeleitet, um den Kolben und die Stange vorwärts oder rückwärts zu bewegen, Jenachdem welche der beiden Kammern unter Druck gesetzt wird. Die Größe der durch die Kolbenstange 4 ausgeübten Kraft hängt von der Größe des Kolbens 3 und dem Hydraulikdruck innerhalb der Kammer ab. Einige Hydraulikzylinder können sehr große Kräfte, beispielsweise in der Größenordnung von 100000 Kilopond, ausüben.Pressure chambers 3 or 7 are introduced to the piston and the rod to move forward or backward, depending on which of the two chambers is pressurized. The size of the through the piston rod 4 exerted force depends on the size of the piston 3 and the hydraulic pressure within the chamber. Some hydraulic cylinders can exert very large forces, for example on the order of 100,000 kilopond.
Die Arretiervorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem Klemmring 11 und einem Überwurfring 12 sowie einer Muffe 10, die den Klemmring 11 gegen Axialbewegung in Richtung auf das Zylindergehäuse 1 sichert. Die Arretiervorrichtung umfaßt des weiteren eine Vorrichtung zum Ausüben einer Axialkraft auf den überwurfring 12. Die axiale Kraft wird durch Anziehen der Muttern 26 auf den Schrauben 9 erzeugt, die aus dem Zylinderkopf 5 herausragen, so daß die Muttern 26 gegen den Überwurfring 12, der den Klemmring zusammendrückt, geschraubt werden können. Die Muffe 10 besitzt eine flache Oberfläche für den Klemmring 11, an die dieser anschlägt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Muffe 10 jedoch nicht unbedingt erforderlich ist,da in manchen Fällen der Klemmring 11 auch direkt gegen den Zylinderkopf 5 anschlagen kann. In diesem Fall stellt der Zylinderkopf den Anschlag zum Festlegen des Klemmrings 11 in axialer Richtung dar.The locking device according to the invention consists of a clamping ring 11 and a coupling ring 12 and a sleeve 10 which the clamping ring 11 secures against axial movement in the direction of the cylinder housing 1. The locking device further comprises a device for exerting an axial force on the coupling ring 12. The axial force is generated by tightening the nuts 26 on the screws 9 that protrude from the cylinder head 5, so that the nuts 26 against the coupling ring 12, which the clamping ring squeezes, can be screwed. The sleeve 10 has a flat surface for the clamping ring 11 against which it abuts. It should be noted that the sleeve 10 is not absolutely necessary, since in some cases the clamping ring 11 can also strike directly against the cylinder head 5. In this case, the cylinder head provides the stop for fixing the clamping ring 11 in the axial direction.
Der Klemmring 11 ist radial zusammendrückbar» Dies wird vorzugsweise durch einen Schlitz, wie in Figur 2 dargestellt, erreicht. Der Klemmring weist eine Elastizität auf, die ausreicht, um sich auszudehnen», wenn die Zusammendrückkraft fortfällt. Er besitzt eine zylindrische Innenfläche, die eine lichte Weite aufweist, die geringfügig größer als der Durchmesser der Kolbenstange ft ist, um die Kolbenstange 4 reibschlüssig zu umgreifen, wenn der Klemmring 11 zusammengedrückt wird. Die Außenfläche des Klemmrings 11 ist axial geneigt (konisch abgeschrägt). Der Überwurfring 12, der äen Klemmring 11 zusammendrückt, besitzt eine Öffnung, die unter dem gleichen Winkel wie die Außenfläche des Klemmrings 11 axial geneigt ist, um an dieser Fläche einzugreifen. Die Gesamtform des Überwurfrings 12 ist vorzugsweise rund oder quadratisch, es können Jedoch auch beliebige andere Formen vorgesehen werden, da dieThe clamping ring 11 can be compressed radially. This is preferably achieved through a slot, as shown in FIG. The clamping ring has an elasticity that is sufficient to expand "when the compressive force falls away. It has a cylindrical inner surface which has a clear width which is slightly larger than the diameter of the piston rod ft in order to grip around the piston rod 4 in a frictionally locking manner when the clamping ring 11 is compressed. The outer surface of the clamping ring 11 is axially inclined (conically tapered). The coupling ring 12, which compresses the clamping ring 11, has an opening which is axially inclined at the same angle as the outer surface of the clamping ring 11 in order to engage this surface. The overall shape of the coupling ring 12 is preferably round or square, but any other shapes can also be provided, since the
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Außenfläche nicht mit einem anderen Bauteil zusammenwirken muß.The outer surface does not have to interact with another component.
In dem überwurfring 12 sind Löcher zur Aufnahme der Schrauben 9 vorgesehen. Die Muttern auf den Schrauben 9 werden angezogen, um den Überwurfring 12 gegen den Zylinderkopf 5 zu drücken, wodurch der Klemmring 11 (der durch die Muffe 10 an einer Bewegung-in:■ .-Richtung auf den Zylinderkopf 5 gehindert wird) zusammengedrückt wird und die Kolbenstange 4 reibschlüssig umfaßt und sie somit gegen eine Bewegung in beiden Richtungen arretiert. Die Arretierung bleibt solange bestehen, bis die Muttern 26 gelöst werden und die auf den überwurfring 12 ausgeübte Axialkraft fortfällt.In the union ring 12 there are holes for receiving the screws 9 intended. The nuts on the screws 9 are tightened to press the union ring 12 against the cylinder head 5, whereby the clamping ring 11 (which through the sleeve 10 at a movement-in: ■. -direction is prevented on the cylinder head 5) is compressed and the piston rod 4 frictionally includes and thus locked against movement in both directions. The lock remains in place until the nuts 26 are loosened and the axial force exerted on the coupling ring 12 ceases to exist.
Der Klemmring 11 ist so konzipiert, daß er sich von selbst löst, so daß durch den Klemmring automatisch der überwurfrinp. 12 zurückgeschoben, also von dem Zylinderkopf weggeschoben wird, wenn die Axialkraft fortfällt, wodurch die Kolbenstange 4 freigegeben wird. Um die Selbstlösung zu erreichen, muß die durch den zusammengedrückten Klemmring 11 auf den Überwurfring 12 ausgeübte Radialkraft eine Axialkomponente aufweisen, die ausreicht, um den Überwurfring 12 von dem Zylinderkopf 5 wegzubewegen. Dadurch, daß ein genügend großer axialer Neigungswinkel der in Eingriff stehenden konischen Flächen gewählt wird, so daß die Selbstlösekraft größer als die Reibungskraft auf den geneigten Flächen ist, wird erreicht, daß der überwurfring 12 den Klemmring 11 freigibt, sobald die Muttern 26 auf den Schrauben 9 gelöst werden. Dies bedeutet, daß der V/inkel der Axialneigung des Klemmringes 11 und des Überwurfringes 12 im allgemeinen größer als 15° sein muß.The clamping ring 11 is designed so that it loosens by itself, so that by the clamping ring automatically the Überurfrinp. 12 pushed back, that is, it is pushed away from the cylinder head when the axial force ceases, as a result of which the piston rod 4 is released will. In order to achieve the self-release, the pressure exerted on the coupling ring 12 by the compressed clamping ring 11 must Radial force have an axial component which is sufficient to move the coupling ring 12 away from the cylinder head 5. As a result of that a sufficiently large axial angle of inclination of the engaging conical surfaces is chosen so that the self-releasing force is greater than the frictional force on the inclined surfaces, it is achieved that the coupling ring 12 releases the clamping ring 11 as soon as the nuts 26 on the screws 9 can be loosened. This means that the V / angle of the axial inclination of the clamping ring 11 and of the coupling ring 12 must generally be greater than 15 °.
Der Klemmring Ii und der Überwurfring 12 können aus beliebigem festem Material bestehen, wobei jedoch Stahl wegen seiner geringen Kosten und Verarbeitungsmöglichkeiten bevorzugt ist. Der Klemmring 11 kann übliiherweise durch Drehen hergestellt werden und die abgeschrägte Innenfläche des Überwurfrings 12 kann durch Bohpen erzeugt werden. Die beiden abgeschrägten Flächen des Klemmrings 11 und des Überwurfrings 12 sollten möglichst glatt gefertigt sein, um die Reibung zwischen den beiden Flächen herabzusetzen. Vorzugsweise wird ein Schmiermittel zur weiteren Reibungsherabsetzung verwendet. Als Schmiermittel kann ein bekanntes Schmiermittel ver- --■·.-:-.·-- -12-The clamping ring Ii and the coupling ring 12 can be made of any solid material, but steel is preferred because of its low cost and processing capabilities. The clamping ring 11 can usually be produced by turning and the beveled inner surface of the coupling ring 12 can be produced by drilling. The two beveled surfaces of the clamping ring 11 and the coupling ring 12 should be made as smooth as possible, to reduce the friction between the two surfaces. A lubricant is preferably used to further reduce friction used. A known lubricant can be used as a lubricant - ■ · .-: -. · - -12-
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wendet werden, es kann jedoch auch vorzugsweise ein stabiles trockenes Gleitmaterial eingesetzt werden, das einen Metall-Metall-Kontakt vermeidet, wie es in der US-PS 3 501 183 des Anmelders beschrieben ist. Andererseits ist die Innenfläche des Klemmrings 11 vorzugsweise rauher als die Außenfläche, so daß der gewünschte Reibungskoeffizient zum Blockieren der Kolbenstange H gegen sehr große Kräfte erzielt wird.However, a stable, dry sliding material which avoids metal-to-metal contact, as described in the applicant's US Pat. No. 3,501,183, can also preferably be used. On the other hand, the inner surface of the clamping ring 11 is preferably rougher than the outer surface, so that the desired coefficient of friction for blocking the piston rod H against very large forces is achieved.
Die lichte Weite des Klemmrings 11 ist etwas größer als der Durchmesser der Kolbenstange k, so daß die Kolbenstange k frei in dem Klemmring 11 gleiten kann, jedoch bei einem geringen Zusammendrükken des Klemmrings 11 reibschlüssig umgriffen wird.The inside width of the clamping ring 11 is slightly larger than the diameter of the piston rod k, so that the piston rod k can slide freely in the clamping ring 11, but is frictionally engaged when the clamping ring 11 is slightly compressed.
Eine Arretiervorrichtung gemäß der Erfindung, die besonders für eine Kolbenstange eines bestimmten Durchmessers gewählt ist, kann in einfacher Weise (innerhalb gewisser Grenzen) an eine Kolbenstange eines anderen Durchmessers angepaßt werden, indem lediglich bei gleichen Außenabmessungen der Innendurchmesser des Ringes der anderen Kolbenstange angepaßt wird, wobei die Wandstärke des Ringes sich ändert.A locking device according to the invention, which is particularly selected for a piston rod of a certain diameter, can be adapted in a simple manner (within certain limits) to a piston rod of a different diameter by only with the same outer dimensions, the inner diameter of the ring of the other piston rod is adapted, the wall thickness of the ring changes.
Die Innenfläche des Überwurfringes 12 paßt in der Größe zu der Aussenf lache des Klemmrings 11. Das heißt, daß beide Flächen den gleichen Neigungswinkel aufweisen und daß die Durchmesser der beiden Flächen so sind, daß der Überwurfring 12 passend auf dem Klemmring 11 sitzt. Wenn der überwurfring über dem Klemmring sitzt, führt eine weitere Bewegung des Überwurfrings 12 in Richtung der axialen Neigung der zusammenwirkenden abgeschrägten Flächen zu einem Zusammendrücken des Klemmrings 11.The size of the inner surface of the coupling ring 12 matches the outer surface pool of the clamping ring 11. This means that both surfaces are the same Have angles of inclination and that the diameter of the two surfaces are such that the coupling ring 12 fits on the clamping ring 11 is seated. When the coupling ring is seated over the clamping ring, a further movement of the coupling ring 12 leads in the direction of the axial Inclination of the cooperating beveled surfaces to compress the clamping ring 11.
Die Vorrichtung zur Bewegung des Überwurfringes 12 kann beispielsweise wie in Figur 1 dargestellt aus einer Schraubeinrichtung bestehen. Die in Figur 1 dargestellten Schrauben könnten durch eine andere Vorrichtung, wie beispielsweise in Figur 3 dargestellt, ersetzt werden.The device for moving the coupling ring 12 can, for example as shown in Figure 1 consist of a screw device. The screws shown in Figure 1 could be through a other device, as shown for example in Figure 3, can be replaced.
Figuren 3 und H zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die eine automatische Arretiervorrichtung für eine Kolben-Figures 3 and H show a preferred embodiment of the invention, which includes an automatic locking device for a piston
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stange ist, d.h. die Arretierung und Entarretierung erfolgt durch eine Hydraulikvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform sitzt ein Ansatzstück 13 am Zylinderkopf 5 eines Hydraulikzylindergehäuses 1, das dem der Figur 1 entspricht. Das Ansatzstück 13 besitzt eine Hydraulikkammer 14 von ringförmiger Gestalt. Der überwurfring 15 besitzt einen ringförmigen Fortsatz, der in die Hydraulikkammer 14 paßt und dort hin- und herverschiebbar gleitet. Es sind Dichtungen vorgesehen, so daß der Hydraulikdruck der Kammer 14 den Überwurfring 15 vom Zylinderkopf 5 wegdrückt, ohne daß Hydraulikfluid verloren geht.rod is, ie the locking and unlocking is done by a hydraulic device. In this embodiment, an extension piece 13 is seated on the cylinder head 5 of a hydraulic cylinder housing 1, which corresponds to that of FIG. The extension piece 13 has a hydraulic chamber 14 of an annular shape. The union ring 15 has an annular extension which fits into the hydraulic chamber 14 and slides back and forth there. Seals are provided so that the hydraulic pressure of the chamber 14 presses the union ring 15 away from the cylinder head 5 without hydraulic fluid being lost.
Der Klemmring 16 schlägt an einer Seite des Ansatzstückes 13 und an einer Abstandshülse 17 an der anderen Seite an. Die Abstandshülse 17 ist von einer Feder 18 umgeben, die gegen den überwurfring 15 drückt. Eine ringförmige Platte 19 befindet sich am anderen Ende der Feder 18 und nimmt ihre axiale Stellung in Bezug auf die Abstandshülse 17 entsprechend der Einstellung der Einstellschrauben 21, die in eine Platte 20 eingeschraubt sind, ein. Die auf den überwurfring 15 durch die Feder 18 ausgeübte Axialkraft wird durch Einstellung der Schrauben 21 reguliert. Die Platte 20 wird in Bezug auf das Zylindergehäuse 1 durch Schrauben 9 und Abstandshülsen 25 festgehalten.The clamping ring 16 strikes on one side of the extension piece 13 and on a spacer sleeve 17 on the other side. The spacer sleeve 17 is surrounded by a spring 18 which presses against the coupling ring 15 presses. An annular plate 19 is at the other end of the spring 18 and takes its axial position in relation to the spacer sleeve 17 in accordance with the setting of the adjusting screws 21 which are screwed into a plate 20. the The axial force exerted on the coupling ring 15 by the spring 18 is regulated by adjusting the screws 21. The plate 20 is held in place with respect to the cylinder housing 1 by screws 9 and spacer sleeves 25.
Hydraulikfluid tritt in die Hydraulikkammer 14 durch eine übliche Zuleitung 22 ein. Der in der Kammer l4 herrschende Druck wird durch eine Steuervorrichtung 24, die aus einem handgesteuerten oder einem automatischhgesteuerten Ventil besteht, gesteuert. Sofern ein automatisches Steuerventil verwendet wird, kann dieses durch einen üblichen Druckschalter in Betrieb genommen werden. Beispielsweise kann der Druckschalter mit einem Druckfühler für die Steuerleitung 23 ausgerüstet sein, die entweder direkt oder indirekt mit der Hydraulikzufuhr einer der Druckkammern im Innern des Zylindergehäuses 1 verbunden ist. Durch den Druckfühler wird eine Druckminderung in dem Hydraulikzylinder sowie ein plötzlicher Druckverlust ermittelt und infolge davon der Druck in der Hydraulikkammer 14 reduziert. Bei geeigneter Einstellung der Federvorspannung der Feder 18 führt die Druckminderung in der Hydraulikkammer 14 zu einer Axialbewegung des Überwurfrings 15 in RichtungHydraulic fluid enters the hydraulic chamber 14 through a conventional feed line 22. The pressure prevailing in chamber l4 becomes controlled by a control device 24 consisting of a manually controlled or an automatically controlled valve. Provided an automatic control valve is used, this can be put into operation by a conventional pressure switch. For example, the pressure switch can be equipped with a pressure sensor for the control line 23, either directly or is indirectly connected to the hydraulic supply of one of the pressure chambers inside the cylinder housing 1. Through the pressure sensor a pressure decrease in the hydraulic cylinder and a sudden pressure loss are determined and as a result the pressure in the hydraulic chamber 14 reduced. With a suitable setting of the spring preload of the spring 18, the pressure reduction in the hydraulic chamber results 14 to an axial movement of the coupling ring 15 in the direction
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auf das Zylindergehäuse 1 (Richtung· der Axialneigung der Außenfläche des Klemmrings 16). Dadurch wird der Klemmring 16 zusammengedrückt. Folglich wird die Stange h sofort und automatisch in ihrer Position arretiert, wenn infolge einer Störung der Druck im Hydraulikzylinder plötzlich ausfällt. Hierdurch wird eine offensichtliche Steigerung der Betriebssicherheit erzielt.on the cylinder housing 1 (direction · the axial inclination of the outer surface of the clamping ring 16). As a result, the clamping ring 16 is compressed. As a result, the rod h is immediately and automatically locked in its position if the pressure in the hydraulic cylinder suddenly fails due to a disturbance. This results in an obvious increase in operational safety.
Wenn die Kolbenstange 4 wieder entarretiert werden soll, wird die Hydraulikkammer lh unter Druck gesetzt, wodurch die Kraft der Feder 18 kompensiert und der Überwurfring 15 von dem Zylinderkopf 5 weggedrückt wird. Die Vorrichtung kann auch von Hand betätigt werden, wobei über eine Handsteuerung die Hydraulikkammer 14 beaufschlagt oder entleert wird. Diese Ausführungsform kann ohne die selbstlösende Eigenschaft im Gegensatz zu der anhand von Figur 1 beschriebenen Ausführungsform betrieben werden, da eine Axialkraft vorhanden ist, die den Überwurfring 15 von dem Klemmring 16 wegschiebt. Diese wird durch den Hydraulikdruck in.der Kammer 14 erzeugt. Der Klemmring 16 ist ähnlich dem Klemmring 11 der Ausführungsform der Figur 1, besitzt jedoch vorzugsweise einen flacheren Neigungswinkel, der kleiner als 15° ist, um eine relativ große Anpreßkraft des Klemmringes auf der Stange bei einer relativ kleinen, auf den Überwurfring angewandten Axialkraft zu erreichen. Die Vorteile, die aus der Anwendung kleiner Axialkräfte resultieren, sind offensichtlich, da die Vorrichtung kompakter und billiger hergestellt werden kann. Die Verwendung eines stabilen trockenen Gleitmittels ist ebenfalls sehr angezeigt, um mit möglichst kleinen Axialkräften arbeiten zu können.Der Vorteil eines geringen Neigungswinkels und die Verwendung des stabilen trockenen Gleitmittels führen zu einem Klemmring 16, der,wie in der bereits erwähnten US-PS 3 501 I83 beschrieben, selbsthemmend ist. Die Selbsthemmung tritt ein, wenn die Reibungskraft zwischen dem entspannten Klemmring und der Kolbenstange größer als die Axialkomponente der durch den axial fixierten Überwurfring, auf den Klemmring ausgeübten Kraft ist, so daß der Klemmring innerhalb des Überwurfringes gleitet und zusammengedrückt wird, wenn sich die Kolbenstange in einer Richtung entgegengesetzt zur Neigungsrichtung der Fläche des Klemmrings bewegt. When the piston rod 4 to be unlocked again, the hydraulic chamber is pressurized lh set compensated whereby the force of the spring 18 and the coupling ring 15 is pushed away from the cylinder head. 5 The device can also be operated by hand, the hydraulic chamber 14 being loaded or emptied via a manual control. This embodiment can be operated without the self-releasing property, in contrast to the embodiment described with reference to FIG. 1, since there is an axial force which pushes the coupling ring 15 away from the clamping ring 16. This is generated by the hydraulic pressure in the chamber 14. The clamping ring 16 is similar to the clamping ring 11 of the embodiment of Figure 1, but preferably has a flatter angle of inclination, which is less than 15 °, in order to achieve a relatively large contact pressure of the clamping ring on the rod with a relatively small axial force applied to the coupling ring . The advantages resulting from the application of small axial forces are evident, since the device can be made more compact and cheaper. The use of a stable dry lubricant is also very advisable in order to be able to work with the smallest possible axial forces. The advantage of a small angle of inclination and the use of the stable dry lubricant lead to a clamping ring 16 which, as in the already mentioned US Pat I83 is self-locking. Self-locking occurs when the frictional force between the relaxed clamping ring and the piston rod is greater than the axial component of the force exerted on the clamping ring by the axially fixed coupling ring, so that the clamping ring slides inside the coupling ring and is compressed when the piston rod is in moved in a direction opposite to the direction of inclination of the surface of the clamping ring.
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Die Möglichkeit der Selbsthemmung ist nachteilig bei einer handbetätigbaren Vorrichtung gemäß Figur 1, da die Arretiervorrichtung durch Bewegung der Kolbenstange in der Gegenrichtung der Neigung der Innenfläche des Klemmrings 11 betätigt wird. Sie ist jedoch bei der Ausführungsform der Figur 3 nicht nachteilig, bei der der Klemmring axial in beiden Richtungen festgelegt ist. Diese Festlegung wird dadurch erreicht, daß die Endflächen der Abstandshülse 17 und des Kopfansatzstückes 13 Anschlagsflächen für beide Enden des Klemmrings 16 bilden und folglich keine Selbsthemmung auftreten kann. Folglich kann die Arretiervorrichtung der Ausführungsform der Figur 3 selbsthemmend sein, während bei der Arretiervorrichtung der Ausführungsform der Figur 1 ein Flächenneigungswinkel gewählt werden sollte, der so groß ist, daß Selbsthemmung vermieden wird.The possibility of self-locking is disadvantageous with a manually operated one Device according to Figure 1, since the locking device by moving the piston rod in the opposite direction of the Inclination of the inner surface of the clamping ring 11 is operated. she is but not disadvantageous in the embodiment of FIG which the clamping ring is axially fixed in both directions. This definition is achieved in that the end faces of the spacer sleeve 17 and the head extension piece 13 form stop surfaces for both ends of the clamping ring 16 and consequently no self-locking can occur. Thus, the locking device of the embodiment of Figure 3 can be self-locking, while the locking device In the embodiment of FIG. 1, a surface inclination angle should be selected which is so large that self-locking is avoided.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch Festlegung des Klerrmrings mit Hilfe zweier Anschläge dieser an einer Axialbewegung in Bezug auf das Gehäuse der Betätigungsvorrichtung gehindert wird. Der Neigungswinkel des Klemmringes ist klein genug, um eine Arretierkraft für die Kolbenstange zu erzeugen, die größer als die auf den überwurfring ausgeübte Kraft ist. Durch die beidseitige Festlegung des Klemmringes wird die durch die Kolbenstange ausgeübte Kraft vollständig durch den Klemmring aufgenommen und der Überwurfring muß dieser großen Kraft nicht widerstehen und kann dementsprechend konzipiert werden. Die handbetätigbare Vorrichtung gemäß der Figur 1 sichert den Klemmring 11 an einem Ende (an dem dickeren Ende) mit Hilfe einer Muffe 10 und besitzt nur den Vorteil der einseitigen Festlegung. Der Überwurfring ist jedoch vorzugsweise so konzipiert, daß er der Kraft der Kolbenstange widerstehen kann, so daß er die Kolbenstange in beiden Bewegungsrichtungen arretieren kann. Another advantage is that by fixing the Klerrmrings with the help of two stops this is prevented from axial movement in relation to the housing of the actuating device. The angle of inclination of the clamping ring is small enough to generate a locking force for the piston rod that is greater than that is the force exerted on the coupling ring. Because the clamping ring is fixed on both sides, the pressure exerted by the piston rod Force completely absorbed by the clamping ring and the coupling ring does not have to withstand this great force and can designed accordingly. The hand-operated device according to the figure 1 secures the clamping ring 11 at one end (at the thicker end) with the help of a sleeve 10 and has only the Advantage of unilateral definition. The coupling ring is however preferably designed so that it can withstand the force of the piston rod so that it can lock the piston rod in both directions of movement.
Die Arretiervorrichtung gemäß der Erfindung kann auch in hydraulischen Betätigungsvorrichtungen eingesetzt werden, bei denen die Kolbenstange in Drehung versetzt wird. Hierzu müssen Vorkehrungen getroffen werden, um den Klemmring gegen Rotationsbewegung in Bezug auf das Gehäuse der Vorrichtung zu sichern. Figur 5 zeigt eine automatische Arretiervorrichtung gemäß der Erfindung, dieThe locking device according to the invention can also be hydraulic Actuating devices are used in which the piston rod is set in rotation. To do this, precautions must be taken be taken to secure the clamping ring against rotational movement with respect to the housing of the device. Figure 5 shows an automatic locking device according to the invention, the
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bei einer Vorrichtung eingesetzt werden kann, bei der die Kolbenstange oder die Welle in Drehung versetzt wird. Die Vorrichtung ist ähnlich der in Pipur 3 dargestellten mit Ausnahme, daß die Kolbenstange 4 oder die Welle H durch Drehung angetrieben wird. Die Kolbenstange erstreckt sich vom Gehäuse der Betätigungsvorrichtung (nicht dargestellt) und in dem Klemmring 27 sind Schlitze und in dem Überwurfring 28 ein Vorsprunr 31 vorgesehen. Durch den Vorsnrung 31 wird verhindert, daß sich der Klemmring 27 in dem Überwurfrinp· 28 dreht. Zwei weitere Schlitze sind in der Außenfläche des Überwurfrings 28 und in dem Kopfansatzstück 29 für den Vorsprung 30 vorhanden, um zu verhindern, daß der überwurfring 28 sich in Bezug auf das Gehäuse der Betätigungsvorrichtung dreht.can be used in a device in which the piston rod or the shaft is rotated. The device is similar to that shown in Pipur 3 except that the piston rod 4 or the shaft H is driven by rotation. The piston rod extends from the housing of the actuating device (not shown) and slots are provided in the clamping ring 27 and a projection 31 is provided in the coupling ring 28. The projection 31 prevents the clamping ring 27 from rotating in the coupling pin 28. Two further slots are provided in the outer surface of the coupling ring 28 and in the head extension 29 for the projection 30 to prevent the coupling ring 28 from rotating with respect to the housing of the actuator.
Die Arretiervorrichtung gemäß Figur 5 arbeitet wie die in Figur 3 dargestellte. Federn (nicht dargestellt) üben auf den überwurfring 28 eine axiale Vorspannungskraft aus, die normalerweise durch die Axialkraft des Hydraulikdruckes in der Druckkammer 14 kompensiert wird. Eine Abstandshülse ähnlich der in Figur 3 dargestellten kann ebenfalls vorgesehen sein. Es wird darauf hingewiesen, daß die handbetätigbare Vorrichtung der Figur 1 ebenfalls zur Arretierung einer Antriebswelle verwendet werden kann, sofern in dem Klemmring 11 und dem Überwurfring 12 Schlitze und ein in die Schlitze hineinragender Vorsprung vorgesehen werden.The locking device according to FIG. 5 works like that in FIG. 3 shown. Springs (not shown) exercise on the coupling ring 28 from an axial preload force, which is normally compensated for by the axial force of the hydraulic pressure in the pressure chamber 14 will. A spacer sleeve similar to that shown in Figure 3 can also be provided. It should be noted that the hand-operated device of Figure 1 can also be used to lock a drive shaft, provided that it is in the clamping ring 11 and the coupling ring 12 slots and one protruding into the slots Projection can be provided.
Weitere Ausführungsvarianten sind möglich. Beispielsweise wurde der Klemmring als ein kreisrundes Teil beschrieben. Er kann jedoch seine Aufgabe auch erfüllen, wenn er die Kolbenstange nicht vollständig umgibt, wenngleich die beschriebene Ausführungsform vorzuziehen ist. Ebenso könnte die Funktion des Klemmrings durch zwei oder mehrere Ringsegmente wahrgenommen werden. Es ist folglich ersichtlich, daß der Ausdruck "Ring" in einem breiten Sinne zu verstehen ist.Further design variants are possible. For example, the clamping ring has been described as a circular part. However, he can also fulfill its task if it does not completely surround the piston rod, although the embodiment described is preferable is. The function of the clamping ring could also be performed by two or more ring segments. It can therefore be seen that the term "ring" is to be understood in a broad sense.
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e e r s e i t ee e r e i t e
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |