DE3521298A1 - Klemmeinrichtung - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft eine Klemmeinrichtung zum zeitweiligen Festlegen einer beweglichen Stange und insbesondere einer Kolbenstange für die Übertragung von Kräften gegen Axialverschiebung und/oder Verdrehung um ihre Achse mit wenigstens einem Klemmkörper, der mit Hilfe eines in einem die Stange auf einem Teilbereich ihrer Länge umgebenden Gehäuse hydraulisch verstellbaren Klemmkolbens unter Entlanggleiten zweier Keilflächen, von denen die eine an dem Klemmkörper selbst vorgesehen ist, aneinander von außen auf den Umfang der Stange aufpreßbar ist und in dieser Arretierstellung durch Selbsthemmung zwischen den Keilflächen verharrt, bis er unter entgegengesetzter Verstellung des Klemmkolbens im Gehäuse von der Stange gelöst wird.
• Eine Klemmeinrichtung dieser Art ist bekannt aus der DE-OS 31 18 449; bei dieser bekannten Klemmeinrichtung sind als Klemmkörper mehrere rund um die festzulegende Stange angeordnete Klemmbacken vorgesehen, die auf ihrer der Stange zugewandten Innenseite durch zylindrische Flächen und auf ihrer der Stange abgewandten Außenseite durch Kegelflächen begrenzt sind. Mit diesen Kegelflächen stehen sie schräg zur Stange verlaufenden Führungsbahnen im Gehäuse gegenüber, an denen sie entlanggleiten können, wobei sie sich je nach ihrer Verschiebungsrichtung radial auf die Stange zu oder von dieser weg bewegen. Als Stellantrieb für die Verstellung der Klemmbacken ist im Gehäuse ein die Stange umgebender Ringkolben vorgesehen, der mit einer an seiner einen Stirnseite vorspringenden Ringschulter in entsprechende Hinterschneidungen in der Innenseite der Klemmbacken lose eingreift und diese daher bei seiner axialen Verstellung längs der Stange mitnehmen kann. Die Antriebskraft für die Stellbewegung des Ringkolbens im Gehäuse zum Festpressen oder Loslösen der Klemmbacken an die Stange bzw. von ihr weg liefert Hydraulikfluid, das über eigene Hydraulikanschlüsse getrennt von dem für die Verstellung der Stange selbst verwendeten Antriebsmittel in das Gehäuse eingespeist werden kann.
• Eine in dieser Weise ausgebildete Klemmeinrichtung ermöglicht zwar eine Festlegung der Stange relativ zum Gehäuse in jeder Hubstellung der Stange entlang der Gehäuseachse, sie hat jedoch sowohl baulich als auch funktionell den Nachteil relativ vieler bewegter Teile, da die Klemmverstellung eine Verschiebung sowohl des Ringkolbens als auch der damit gekoppelten Klemmbacken verlangt. Eine solche Vielzahl bewegter Teile, die überdies auch untereinander beweglich gehalten werden müssen, bedeutet aber einen erheblichen Montageaufwand beim Zusammenbau und außerdem eine unerwünschte Quelle für Undichtigkeiten und Verschleiß im Betrieb der Klemmeinrichtung. Die zwangsläufige Folge sind zum einen erhöhte Herstellungskosten und gesteigerter Wartungs- und Reparaturbedarf.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klemmeinrichtung der eingangs erwähnten Art so aus~ zubilden, daß sie mit einer Mindestzahl an bewegten Teilen auskommt und außerdem gegebenenfalls die Möglichkeit bietet, das als Antriebsmittel zugeführte Hydraulikfluid zumindest teilweise mehrfach auszunutzen.
• Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Klemmkolben ein die Stange umschließender Hohlkolben ist, der an seinem Innenumfang die konisch ausgebildete erste Keilfläche aufweist, die mit der ebenfalls konisch ausgebildeten zweiten Keilfläche korrespondiert, die ihrerseits außen auf dem als die Stange ebenfalls und mit axialem Abstand vom Klemmkolben umschließende und wenigstens in einem endseitigen Teilbereich ihrer Länge geschlitzte Klemmhülse ausgebildeten Klemmkörper an dessen geschlitztem Ende vorgesehen ist, wobei das Festklemmen der Stange unmittelbar durch Auffahren der ersten Keilfläche am Klemmkolben auf die zweite Keilfläche an der Klemmhülse erfolgt.
• Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung stellt der Klemmkolben das einzige bewegte Bauteil der Klemmeinrichtung dar, während alle ihre anderen Teile gehäusefest angeordnet sind. Außerdem kann das für die Löseverstellung des Klemmkolbens ins Gehäuse eingeführte Hydraulikfluid auch zur Rückverstellung der dann freigegebenen Stange selbst herangezogen werden, womit gleichzeitig auch die funktionsgerechte Taktfolge für Freigabe und Rückverstellung der Stange von selbst gewährleistet ist.
• Im Ergebnis führt somit die Erfindung zu einer sehr einfach und kostengünstig herzustellenden und zu betreibenden Einrichtung, die sich zudem durch hohe Zuverlässigkeit im Betrieb auszeichnet.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus den Unteransprüchen; dabei sind vor allem eine fertigungs- und betriebsgünstige Formgebung für die Klemmhülse und für den Klemmkolben zu erwähnen, und von besonderem Vorteil ist auch die doppelte Nutzung wenigstens eines der am Gehäuse vorzusehenden Hydraulikanschlüsse. Durch passende Auswahl von Material und Oberflächenstruktur läßt sich eine zuverlässige Selbsthemmung zwischen den zusammenwirkenden Keilflächen an Klemmkolben und Klemmhülse sicherstellen, und deren bevorzugt einander räumlich übergreifende Anordnung bereits vor der Aktivierung der Klemmeinrichtung verkürzt die betriebsnotwendigen Verstellwege und ermöglicht so ein überaus rasches Ansprechen der Klemmeinrichtung.
• Für die weitere Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile soll nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen werden, in deren einziger Figur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiels für eine Klemmeinrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer unter hydraulischem Antrieb aus einem Gehäuse ausfahrbaren Kolbenstange in einem axialen Längsschnitt dargestellt ist.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einer zentralen Axialbohrung in einem Gehäuse 6 eine an ihrem inneren Ende in einen Stellkolben 15 von größerem Durchmesser übergehende Kolbenstange 11 in Richtung ihrer Achse verschiebbar und gegebenenfalls um diese Achse drehbar geführt. Rund um den Austritt der Kolbenstange 11 aus dem Gehäuse 6 ist ein Abstreifring 10 angeordnet, der ein Eindringen von Verunreinigungen in das Gehäuse 6 verhindert. In das dem Austritt für die Kolbenstange 11 abgewandte Ende der Axialbohrung im Gehäuse 6 ist eine hohle Klemmhülse 2 eingeschraubt, und deren innerer Hohlraum wiederum ist an diesem Ende des Gehäuses 6 durch einen ebenfalls eingeschraubten Abschlußstopfen 1 verschlossen, der zugleich einen Endanschlag für die Einfahrbewegung des Stellkolbens 15 und der Kolbenstange 11 im Gehäuse 6 bildet.
• Die Klemmhülse 2 weist die Form eines im Außenumfang abgestuften Hohlzylinders auf, der in seinem Inne~ ren ein Teilstück der Kolbenstange 11 und den damit verbundenen Stellkolben 15 aufnimmt und einen Arbeitszylinder für diesen bildet. Als O-Ringe ausgebildete und in entsprechende Ringnuten eingelegte Dichtungen 3, 4 und 5 sorgen für eine Abdichtung an den Berührungsflächen von Gehäuse 6, Klemmhülse 2, Abschlußstopfen 1 und Stellkolben 15 gegen einen Durchtritt von Hydraulikfluid, das als Antriebsmittel für Verstellbewegungen über Hydraulikanschlüsse 12, 14 und 16 und gegebenenfalls anschließende Stichkanäle und -bohrungen zugeführt werden kann.
• Die Axialbohrung im Gehäuse 6 ist in ihrer lichten Weite abgestuft, wobei sie im Anschluß an den Abstreifring 10 zunächst die Kolbenstange 11 eng umschließt und sich dann an einer Ringschulter bis zu dem Außendurchmesser der Klemmhülse 2 erweitert, so daß anschließend an die Ringschulter ein Arbeitszylinder für einen Klemmkolben 7 entsteht, der die Form eines Bechers mit der Klemmhülse 2 zugewandter Öffnung aufweist. Zur Abdichtung zwischen Gehäuse 6, Klemmkolben 7 und Kolbenstange 11 gegen einen Durchtritt von Hydraulikfluid sind wiederum als O-Ringe ausgebildete und in entsprechende Ringnuten eingelegte Dichtungen 8 und 9 vorgesehen. An seinem Außenumfang weist der Klemmkolben 7 im wesentlichen Zylinderform auf, während auf seinem Innenumfang einen konische Keilfläche 18 ausgebildet ist, die sich in Richtung auf den Becherboden zu verjüngt, während ihr weiteres Ende der Klemmhülse 2 zugewandt ist und diese in einem Teilbereich übergreift. Die Klemmhülse 2 selbst ist im Anschluß an ihr in das Gehäuse 6 eingeschraubtes Ende zunächst außen als Zylinder mit später unter Durchmes serverkleinerung abgestufter Mantelfläche ausgeführt und schließlich im letzten Drittel ihrer Erstreckung auf den Klemmkolben 7 zu durch Schlitze 13 mit achsparallelem Verlauf in mehrere ebenfalls achsparallele Zinken aufgespalten. An ihrem Außenumfang weist die Klemmhülse 2 im Bereich ihrer Überlappung durch den Klemmkolben 7 statt einer Zylindermantelfläche eine konische Keilfläche 17 auf, die in ihrer Neigung gegen die Achse der Kolbenstange 11 mit der Neigung der Keilfläche 18 am Innenumfang des Klemmkolbens 7 korrespondiert, so daß beim Auffahren des Klemmkolbens 7 auf die Klemmhülse 2 eine großflächige Berührung entlang der Keilflächen 17 und 18 erreicht werden kann, die im Verein mit einer entsprechenden Auslegung der Reibbeiwerte für das Material und die Oberflächenstruktur von Klemmhülse 2 und Klemmkolben 7 eine Keilselbsthemmung sicherstellt, die erst durch eine entsprechende Rückverstellung des Klemmkolbens 7 von der Klemmhülse 2 wieder aufgehoben werden kann.
• Das so bewirkte Festklemmen der Klemmhülse 2 auf der Kolbenstange 11 ist unabhängig von deren Hubstellung im Gehäuse 6, da es allein durch die Stellung des Klemmkolbens 7 relativ zur Klemmhülse 2 bestimmt wird.
• Im praktischen Betrieb des dargestellten Ausführungsbeispiels wird zunächst bei in der in der Zeichnung rechten Endlage befindlichem Klemmkolben 7 und damit von der Klemmhülse 2 losgelöster Stellung des Klemmkolbens 7 über den Hydraulikanschluß 14 Hy- draulikfluid unter Druck zugeführt, bis unter Verschiebung und gegebenenfalls Verdrehung von Stellkolben 15 und Kolbenstange 11 entlang bzw. um deren Achse eine gewünschte Lage der Kolbenstange 11 erreicht ist Sodann wird über den Hydraulikanschluß 16 Hydraulikfluid unter Druck zugeführt, das den Klemmkolben 7 nach links verschiebt und die Keilfläche 18 auf seinem Innenumfang auf die Keilfläche 17 auf dem Außenumfang der Klemmhülse 2 auflaufen läßt. Dadurch werden die durch die Schlitze 13 gebildeten Zinken an der Klemmhülse 2 nach innen an die Kolbenstange 11 angepreßt und halten diese in der erreichten Lage fest, wobei diese Klemmwirkung dank der Keilselbsthemmung zwischen den Keilflächen 17 und 18 auch dann erhalten bleibt, wenn am Hydraulikanschluß 16 kein Druck mehr herrscht. Damit wird die Kolbenstange 11 sicher in der eingestellten Lage festgehalten. Wenn eine erneute Rückverstellung der Kolbenstange 11 gewünscht wird, kannüber den Hydraulikanschluß 12 Hydraulikfluid unter Druck eingespeist werden, das zunächst den Klemmkolben 7 nach rechts verschiebt und damit die Klemmwirkung für die Kolbenstange 11 über die Klemmhülse 2 aufhebt, so daß die Kolbenstange 11 dann entweder durch das über den Hydraulikanschluß 12 zugeführte Hydraulikfluid zurückverstellt oder auch mit Hilfe von über den Hydraulikanschluß 14 zugeführtem Hydraulikfluid weiter vorverstellt werden kann.
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Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Klemmeinrichtung zum zeitweiligen Festlegen einer beweglichen Stange und insbesondere einer Kolbenstange für die Übertragung von Kräften gegen Axialverschiebung und/oder Verdrehung um ihre Achse mit wenigstens einem Klemmkörper, der mit Hilfe eines in einem die Stange auf einem Teilbereich ihrer Länge umgebenden Gehäuse hydraulisch verstellbaren Klemmkolbens unter Entlanggleiten zweier Keilflächen, von denen die eine an dem Klemmkörper selbst vorgesehen ist, aneinander von außen auf den Umfang der Stange aufpreßbar ist und in dieser Arretierstellung durch Selbsthemmung zwischen den Keilflächen verharrt, bis er unter entgegengesetzter Verstellung des Klemmkolbens im Gehäuse von der Stange gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkolben (7) ein die Stange (11) umschließender Hohlkolben ist, der an seinem Innenumfang die konisch ausgebildete erste Keilfläche (18) aufweist, die mit der ebenfalls konisch ausgebildeten zweiten Keilfläche (17) korrespondiert, die ihrerseits außen auf dem als die Stange (11) ebenfalls und mit axialem Abstand vom Klemmkolben (7) umschließende und wenigstens in einem endseitigen Teilbereich ihrer Länge geschlitzte Klemmhülse (2) ausgebildeten Klemmkörper an dessen geschlitztem Ende vorgesehen ist, wobei das Festklemmen der Stange (11) unmittelbar durch Auffahren der ersten Keilfläche (18) am Klemmkolben (7) auf die zweite Keilfläche (17) an der Klemmhülse (2) erfolgt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (2) ein anschließend an sein eines Ende auf etwa einem Drittel seiner Länge durch axial verlaufende Schlitze (13) in mehrere zueinander parallele Zinken unterteilter und im Bereich dieses Endes außen zur Ausbildung der zweiten Keilfläche (17) konisch verjüngter Hohlzylinder ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (2) an ihrem dem Klemmkolben (7) abgewandten Ende in dem die Stange (11) umgebenden Gehäuse (6) festgelegt ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkolben (7) die Form eines mit seiner Öffnung der Klemmhülse (2) zugewandten Bechers mit zylindrischem Außenumfang und sich zum Becherboden hin konisch verjüngendem Innenumfang aufweist.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (17, 18) an der Klemmhülse (2) und am Klemmkolben (7) sowohl in ihrer jeweiligen Neigung zur Verstellrichtung des Klemmkolbens (7) als auch in den Reibbeiwerten ihres Materials bzw. ihrer Oberflächenstruktur auf eine Keilselbsthemmung nach dem Auffahren des Klemmkolbens (7) auf die Klemmhülse (2) ausgelegt sind.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für eine mittels Hydraulikantrieb durch einen im Gehäuse axial verschiebbar geführten Stellkolben verstellbare und insbesondere aus diesem Gehäuse axial ausfahrbare Stange, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (6) ein gemeinsamer Hydraulikanschluß (12) für eine Zufuhr von Hydraulikfluid unter Druck zum Lösen des Klemmkolbens (7) von der Klemmhülse (2) und zu anschließender Verstellung der Stange (11) im Gehäuse (6) vorgesehen ist.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkolben (7) das geschlitzte Ende der Klemmhülse (2) bereits in seiner von dieser am weitesten entfernten Endstellung im Gehäuse (6) mit geringem Spiel umgreift.