DE3144359A1

DE3144359A1 - "klemmkopf"

Info

Publication number: DE3144359A1
Application number: DE19813144359
Authority: DE
Inventors: Adolf Rastetter; Erich Dr. 7500 Karlsruhe Schmalenbach
Original assignee: Sitema Gesellschaft fuer Sicherheitstechnik und Maschinenbau mbH
Current assignee: Sitema Gesellschaft fuer Sicherheitstechnik und Maschinenbau mbH
Priority date: 1981-11-07
Filing date: 1981-11-07
Publication date: 1983-05-19
Also published as: FR2516002A1; JPS5891907A; GB2109050A; US4469201A

Description

3U4359

-A-

A 881

Anmelder: Sitema, Gesellschaft für Sicherheitstechnik und Maschinenbau mbH., Karlsruhe

Klemmkopf

Die Erfindung betrifft einen Klemmkopf zur spielfreien Fixierung einer Stange, bei dem im Gehäuse des Klemmkopfes getrennte Klemmbacken angeordnet sind, welche durch einen auf der Stange geführten, im Gehäuse gelagerten, in beiden Richtungen beaufschlagbaren Servokolben über schräg zur Mittelachse der Stange liegende Führungsbahnen zwischen Freigabestellung und Sperrstellung verschiebbar sind.

3H4359 ■ - 5 - '

Klemmvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art gehören durch die deutsche Patentanmeldung P 31 18 449.9 zum Stande der.Technik. Bei dieser Ausführung verschiebt ein Ringkolben des Servoantriebes die Klemmbacken, welche dabei an zugeordneten schräg liegenden Führungsbahnen im Gehäuse radial zugestellt werden und die lasttragende Stange selbstsperrend festklemmen. Das lösen der Klemmung erfolgt durch eine Bewegung des Servokolbens in Freigaberichtung.

Eine derartige Klemmvorrichtung ermöglicht zwar eine für viele Einstellzwecke ausreichende veränderungsfreie Klemmung der erreichten Einstellage und kann außerdem ohne Lastbewegung in Loslaßrichtung wieder aufgelöst werden. Für manche Anwendungszwecke, beispielsweise bei der präzisen Justiereinstellung schwerer Maschinenteile, u.a. in der Zustellung von Walzen für Walzstraßen, aber auch bei der genauen Höhenjus tierung von Bauteilen, wird eine Klemmung gefordert, die weich eingreift und merkliche Änderungen der Einstellage vermeidet.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Klemmvorrichtung der eingangs erläuterten Art derart auszubilden, daß eine sichere Klemmung in einer nach Präzisionsansprüchen festgelegten Einstellage möglich wird und die außerdem weich und geräuscharm fixiert

"3U4359 - 6 -

und gelöst werden kann. Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Klemmbacken ausschließlich radial bewegbar angeordnet sind und gegen mit dem Servokolben axial verschiebbare, keilförmige getrennte Gleitbacken anliegen, welche zwischen dem Gehäuse und den Klemmbacken schrägliegende, ebenflache Führungsbahnen bilden. Da die Klemmbacken nur eine Radialbewegung, jedoch keine merkliche längsbewegung ausführen, lassen sich die jeweils vom Stangenantrieb eingesteuerten Einstellagen präzise fixieren. Die Klemmung und die Auflösung der Klemmung erfolgt weich und geräuscharm.

Die zweckmäßig radialsymmetrisch um die Kolbenstange angeordneten Klemmbacken werden vorteilhaft mit Eingriffsteilen eines Gehäusedeckelteils gehalten, welche in eine entsprechende Ringnut der Klemmbacken eingreifen und eine ausreichende Radialbewegbarkeit bei verschwindender längsverschiebbarkeit gewährleisten.

Obwohl der Reibungskoeffizient und der Neigungswinkel an den Abschrägungen der Klemmbacken und an den entsprechend angepaßten Führungsbahnen der Gleitbacken so gewählt werden können, daß nach dem Verschieben der Klemmbacken in die Sperrstellung Selbsthemmung eintritt, erscheint es in manchen Anwendungsfällen, z.B.

unter Vibrationseinfluß, zweckmäßig, diese Sperrstellung nicht allein durch Selbsthemmung zu sichern, sondern ein Verriegelungselement vorzusehen, welches die Klemmbacken in der Sperrstellung sichert.

Das Verriegelungselement kann zweckmäßig an den Gleitbacken, gegebenenfalls aber auch am Servokolben oder an den Klemmbacken angreifen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verriegelungselement durch eine Bewegung des Servokolbens in die Freigabestellung lösbar. Dazu können vorteilhaft im Gehäuse federbelastete Verriegelungsteile angeordnet sein, welche beim Erreichen der Sperrstellung in angepaßte Ausnehmungen der Gleitbacken und des Gehäuses eingreifen. Die Gleitbacken sind dabei am Servokolben derart gelagert, daß eine Verschiebebewegung des Servokolbens ohne Mitnahme der Gleitbacken soweit möglich ist, daß die Bewegung des Servokolbens die Verriegelung der Gleitbacken löst.

Eine praktisch erprobte vorteilhafte konstruktive Lösung kann vorsehen, daß jeweils zwei Verriegelungsteile vorhanden sind, und daß eine Eingriffsausnehmung am Servokolben als einseitig abgeschrägte Ringnut ausgebildet ist, wobei die Lage und Größe der Abschrägung in Verbindung mit dem mitnähmefrei en Weg der in eine Umfangnut

3U4359

des Servokolbens eingreifenden Gleitbacken so gewählt sind, daß der innere der beiden hintereinander liegenden Verriegelungsteile in die Eingriffsausnehmung des Gleitbackens soweit zurücktritt, daß der äußere Verriegelungsteil aus der Verriegelungssteltag in die Freigabestellung der Gleitbacken gebracht wird, wenn sich der Servokolben ohne Mitnahme der Gleitbacken in Richtung der Freigabestellung bewegt.

Die Verriegelungsteile werden zweckmäßig als zwei hintereinanderliegende Kugeln, gegebenenfalls aber auch als walzenförmige Körper oder dergleichen gebildet.

Der Servokolben ist vorteilhaft in allen Ausführungsformen als Ringkolben gestaltet, dessen Führung sowohl in einer angepaßten Gehäuseausnehmung,als auch auf der. Stange unter Zwischenschaltung entsprechender radialwirksamer Dichtungselemente gegeben ist.

Die Stange kann Teil der verschiedensten Justiereinrichtungen, beispielsweise zur Stichverstellung bei Walzwerken oder zur Höheneinstellung von Hebebühnen bzw,, zur Nivellierung von abgestützten Fahrzeugen oder zur Zustellung bei Werkzeugmaschinen, sein. Häufig erfolgt der Verschiebeantrieb der hochbelasteten Stange ebenfalls durch einen Servokolben, der in einem an

das Gehäuse angesetzten Zylinder beidseitig beaufschlagbar angeordnet ist.

An den Führungsbahnen zwischen den Gleitbacken und den Klemmbacken bzw. gegenüber dem Gehäuse können gegebenenfalls zweckmäßig reibungsarme Lagerungseleraente, wie Kugel-, Nadel- oder Rollenlager vorgesehen sein. Ferner können die Brems- und/oder Gleitbacken vorteilhaft zusätzliche, die Greifeigenschaften verbessernde Oberflächenbelegungen aufweisen.

Mit. den Merkmalen der Erfindung wird ein Klemmkopf geschaffen, der eine praktisch spielfreie Fixierung einer Stange in jeder gegebenen Einstellage mit hoher Einstellgenauigkeit ermöglicht und der durch seinen robusten und betriebssicheren Aufbau auch für den Einsatz unter rauhen Betriebsbedingungen geeignet ist. Die Einstellung der gewünschten Lage der Stange kann dabei entweder durch eine reine Verschiebebewegung oder duröh eine kombinierte Dreh- und Verschieb ebewegung an der Stange erreicht werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigen:

■3U4359

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Klemmkopf gemäß der Erfindung längs der Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung eines Verriegelungselement es bei einer Anordnung nach Fig. 1 und 2 in Verriegelungs- und Freigabestellung.

In Fig. 1 und 2 ist eine Kolbenstange 1 mit Kreisquerschnitt dargestellt, welche gegebenenfalls eine Axialkraft sowie ein zusätzliches Drehmoment aufnehmen kann. Die Kolbenstange 1 ist mit einem Antriebskolben 2 verbunden, der in einem hydraulischen Antriebszylinder 3 beidseitig mit einem Servomedium beaufschlagbar verschiebbar gelagert ist. Auf diesen hydraulischen Antriebszylinder 3 ist ein Klemmkopf 4 mit einem Gehäuse 5 aufgesetzt.

In dem Gehäuse 5 sind drei Klemmbacken 6,7,8 mit gegenüber der Mittelachse der Kolbenstange 1 einen kleinen Winkel zwischen ca. 2-5° bildenden, schräg liegenden Führungsbahnen 9,10,11 radial verschiebbar angeordnet.

Gegen diese Führungsbahnen 9,10,11 liegen angepaßte schräge Führungsflächen 12,13,14 von keilförmigen Gleitbacken 15,16,17, welche an Gehäuseausnehmungen 18,19,20 und auf den Führungsbahnen 9,10,11 der Klemmbacken 6,7,8 geführt sind.

Zum Verschiebeantrieb sind die Gleitbacken 15,16,17 mit einer Flanschleiste 21 eines Ringkolbens 22 verbunden. Der Ringkolben 22 ist mit einer elastischen Ringdichtung 23 gegenüber der ihn durchdringenden Kolbenstange 1 und mit einer gleichartigen Ringdichtung 24 gegenüber einer Führungsausnehmung 25 im Gehäuse 5 abgedichtet.

Beidseitig des Ringkolbens 22 sind im Gehäuse Druckräume 26,27 gebildet, denen ein hydraulisches Druckmedium entsprechend der gewünschten Bewegungsrichtung desRingkolbens 22 über Anschluß leitungen 28,29 zugeführt wird.

Die drei Klemmbacken 6,7,8 sind an einem Ringflansch 30 eines Deckelstückes 34 in Segmentnuten 31,32,33 radial bewegbar gelagert. Das Deckelstück 34 ist gegenüber der Kolbenstange 1 durch eine Rundschnurdichtung 35 abgedichtet. Zur Abdichtung gegenüber der Kolbenstange ist im Gehäuse 5 eine weitere Rundschnurdichtung 36 vorgesehen.

In Fig. 3 ist die Ausbildung eines an den Gleitbacken angreifenden Verriegelungselementes erläutert. Der linke Teil der Fig. 3 zeigt die Verriegelungsstellung (A), der rechte Teil von Fig. 3 dient der Darstellung der Freigabestellung (B). Das Verriegelungselement besteht aus jedem Klemmbacken oder einzelnen Klemmbacken zugeordneten Kugeln 37, 38, welche in einer Sacklochbohrung 39 des Gehäuses 5 unter der Vorspannung einer Schraubendruckfeder 40 stehen. In der gezeigten Verriegelungssteilung (A) sind die beiden Kugeln 37,38 in eine Eingriffsausnehmung 41 des Gleitbackens 15 eingetreten. Der Gleitbacken weist durch die Weite seines hakenförmigen Eingriffsteils 42 einen mitnahmefreien Weg a auf, wenn sich der Ringkolben 22 in Richtung der Freigabestellung bewegt. An dem Ringkolben 22 ist eine einseitig abgeschrägte Ringnut 43 vorgesehen, in welche die innere 38 der beiden hintereinanderliegenden Kugeln 37,38 teilweise eintritt.

Wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 über die Anschlußleitung 29 ein Druckmedium zugeführt, füllt sich der Druckraum 27,und der Ringkolben 22 stößt über die Flanschleiste 21 die Gleitbacken 15,16, 17 vorwärts, wodurch die Klemmbacken 6,7,8 eine radiale Verklemmung der Stange 1 herbeiführen. Bei Selbsthemmung bleibt die Verklemmung auch nach Aufhebung des Servodruckes voll erhalten. Zur lösung der Verklemmung

wird Druckmedium durch die Anschlußleitung 28 in den Druckraum 26 eingelassen. Der Ringkolben 22 bewegt sich abwärts, wobei die Gleitbacken 15,16,17 von den Führungsbahnen der Klemmbacken 6,7,8 gelöst werden und die Stange 1 freigegeben wird.

Bei zusätzlicher Anwendung von Verriegelungselementen nach Fig. 3 (A) greifen nach dem Erreichen der Sperroder Verriegelungsstellung die beiden Kugeln 37,38 durch die Eingriffsausnehmung 41 hindurch und blockieren damit eine Verschiebung des Gleitbackens 15 aus der Sperrsteilung.

Beim lösen der Verriegelungsstellung bewegt sich der Servokolben 22 zunächst ohne Mitnahme des Gleitbackens 15 um die Weglänge a und drängt dabei die innere Kugel 38 soweit in die Eingriffsausnehmung 41 zurück, daß die Trennlinie zwischen den beiden Kugeln 37,38 in der gehäusewandseitigen Gleitfläche des Gleitbackens 15 liegt (Fig. 3 B). Dabei tritt die äußere Verriegelungskugel 37 völlig in die Sacklochbohrung 39 ein, und der Gleitbacken 15 kann der weiteren Bewegung des Servokolbens 22 in die Freigabestellung unter Mitnahme der inneren Kugel 38 folgen.

Die Grundprinzipien der Erfindung lasse η sich in verschiedenen Richtungen verändern bzw. ergänzen.

3144353

So kann beispielsweise der in beiden Sichtungen durch ein Druckmedium beaufschlagbare Servokolben für verschiedene Anwendungszwecke vorteilhaft durch einen nur einseitig beaufschlagten Servokolben ersetzt werden, der auf seiner anderen Seite federbelastet ausgebildet ist.

3U4359

	Bezufifsziffern
1	Kolbenstange
2	Antriebskolben
3	hydraulischer Antriebszylinder
4	Klemmkopf
5	Gehäuse
6,7,8	Klemmbacken
9,10,11	Führungsbahnen
12,13.14	Führungsflächen
15,16,17	Gleitbacken
18,19,20	Geh aus eaus nehmungen
21	Flanschleiste
22	Ringkolb en
23,24	Ringdichtungen
25	Führungsausnehmung
26,27	Druckräume
28,29	Anschlußleitungen
30	Ringflansch
31,32,33	Segmentnuten
34	Gehäusedeckelstück
35,36	Rundschnurdichtungen
37,38	Kugeln
39	Sacklochbohrung
40	Schraubendruckfeder
41	Eingriffsausnehmung
42	hakenförmiger Eingriffsteil
43	Ringnut

Claims

A 881 Dr.-Ing. Herbert Moser Patentanwalt76 Karlsruhe,Nowackanlage 1δ Ansprüche

1. Klemmkopf zur spielfreien Fixierung einer Stange, bei dem im Gehäuse des Klemmkopfes getrennte Klemmbacken angeordnet sind, welche durch einen auf der Stange geführten, im Gehäuse gelagerten, in beiden Richtungen beaufschlagbaren Servokolben über schräg zur Mittelachse der Stange liegende Führungsbahnen zwischen Freigabestellung und Sperrstellung verschiebbar sind, dadurch gekennzeich net, daß die Klemmbacken (6,7,8) ausschließlich radial bewegbar angeordnet sind und gegen mit dem Servokolben (22) axial verschiebbare keilförmige Gleitbacken (15,16,17) anliegen, welche zwischen dem Gehäuse (5) und den Klemmbacken (6,7,8) schrägliegende, ebenflächige Führungsbahnen bilden.

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verriegelungselement (37,38) vorgesehen ist, welches die Klemmbacken (15,16,17) in der Sperrstellung sichert.

3 Ί 44359

3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (37,38) an einem Gleitbacken (15) angreift.

4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a -

durch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (37,38) durch eine Bewegung des Servokolbens (22) in Richtung der Freigabestellung lösbar ist.

5. Klemmvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (5) federbelastete Verriegelungsteile (37,38) angeordnet sind, welche beim Erreichen der Sperrstellung in angepaßte Ausnehmungen (39,41) des Gleitbackens (15) und des Gehäuses (5) eingreifen, und daß der Gleitbacken (15) am Servokolben (22) derart gelagert ist, daß eine Verschiebebewegung des Servokolbens (22) ohne Mitnahme des Gleitbackens (15) soweit möglich ist, daß der Servokolben (22) die Verriegelung des Gleitbackens (15) löst.

6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Verriegelungsteile (37,38) vorgesehen sind, und daß die Eingriffsausnehmung am Servokolben (22) als einseitig abgeschrägte Ringnut (43) ausgebildet ist, wobei die Lage und Größe der Abschrägung

in Verbindung mit dem mitnähmefrei en Weg des in den Servokolben (22) eingreifenden Gleitbackens (15) so gewählt sind, daß der innere (38) der beiden hintereinanderliegenden Verriegelungsteile (37,38) in die Eingriffsausnehmung (41) des Gleitbackens (15) soweit zurücktritt, daß der äußere Verriegelungsteil (37) aus der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung des Gleitbackens (15) gebracht wird, wenn sich der Servokolben (22) ohne Mitnahme des Gleitbackens (15) in Richtung der Freigabestellung bewegt.

7. Klemmvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die hintereinanderliegenden Verriegelungsteile zwei Kugeln (37,38) sind.

8. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Klemmbacken (6,7,8) an einem Eingriffsteil (30) eines Gehäusedeckelstückes (34) radial verschiebbar gelagert sind.