DE3144359A1 - "klemmkopf" - Google Patents
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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.
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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
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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
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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:
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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.
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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.
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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 (8)
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.
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ID=6145921
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