DE3910001A1 - Vorrichtung zum verklemmen eines in seiner laengsrichtung verschiebbaren langgestreckten bauelementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kolben-Zylinderanordnungen werden häufig zum Heben schwerer Lasten verwendet, beispielsweise bei Kranen mit einem Ausleger, an dessen freiem Ende eine Last angehängt ist. Häufig ist es dabei erforderlich, daß der Ausleger und damit die Kolbenzylinderanordnung in einer bestimmten Stellung bleiben, auch dann, wenn Leckage des Druckfluids auftritt. In diesem Falle sind Mittel vorzusehen, die die Kolbenstange der Kolben-Zylinderanordnung in einer bestimmten Stellung festhalten.

Eine weitere Anwendung derartiger Kolben-Zylinderanordnungen sind Anwendungen in Bearbeitungsmaschinen, beispielsweise in Mehrplatzbearbeitungsmaschinen, in denen Werkstücke an einem bestimmten Bearbeitungsplatz bearbeitet werden. Die Kolben-Zylinderanordnung, also der Werkstückspanner, hat die Aufgabe, daß zu bearbeitende Werkstück solange festzuhalten, bis der Bearbeitungsvorgang beendet ist. Dabei ist die Kolbenstange der Kolben-Zylinderanordnung das Spannelement.

Dabei gibt es zwei Möglichkeiten:
zu einem kann das Werkstück durch Ausfahren der Kolbenstange aus der Kolben-Zylinderanordnung und zum andern durch Einfahren in die Kolben-Zylinderanordnung festgeklemmt werden; im letzteren Falle bedarf es einer Klemmbacke am Ende der Kolbenstange, die ggfls. auch noch gedreht wird, wogegen im ersteren Falle die Kolbenstange selbst oder unter Zwischenfügung einer Spannbacke zur Verspannung des Werkstückes benutzt werden kann.

Es ist bekannt, zur Verriegelung der Kolbenstange im Spannzustand Klemmfinger innerhalb der Kolben-Zylinderanordnung vorzusehen, die außen von einer konischen Hüllfläche eingehüllt sind. Durch Überschieben eines Gegenstückes mit Innenkonus werden die Klemmfinger gegen die Außenfläche der Kolbenstange gedrückt, so daß die Kolbenstange in ihrer jeweiligen Spannstellung festgehalten ist. Das als Klemmstück dienende Gegenstück wird mittels Hydrauliköl oder Luft betätigt, wobei es die Kolbenstange einerseits und die Klemmfinger andererseits umfaßt.

Die Kraft, mit der die Kolbenstange in ihrer Spannstellung festgehalten werden kann, hängt ab von der Geometrie der Klemmfinger und des Innenkonus und auch davon ab, ob der hydraulische oder pneumatische Druck, mit dem der Innenkonus über die Klemmfinger gedrückt wird, konstant bleibt oder sich absenkt, beispielsweise infolge einer Leckage, und darüber hinaus ist eine Klemmung auf einer glatten zylindrischen Außenfläche, wie es die Außenfläche einer Kolbenstange ist, nicht immer optimal, weil durch die Verklemmung einer Beschädigung der Außenfläche der Kolbenstange bewirkt werden kann. Außerdem kann es geschehen, daß aufgrund der Klemmung Zylinder-Klemmfinger die Kolbenstange durchrutscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Verschiebung des langgestreckten Bauelementes, also der Kolbenstange, in der vorgesehenen Stellung oder im Spannzustand praktisch vollständig vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Danach befindet bzw. befinden sich im Inneren des Spannelementes oder des langgestreckten Bauelementes oder der Kolbenstange ein oder mehrere Kulissensteine, die von einer innerhalb der Kolbenstange befindlichen inneren Konusklemmfläche entsprechend der Stellung der Steuerelemente nach außen gedrückt werden. Die innere Konusklemmfläche ist damit eine Kulissensteinsteierfläche, welche dauernd mechanisch oder mittels Druckfluid, in bevorzugter Weise von einer Feder, in die Richtung gezogen oder gedrückt wird, in der die innere Klemmfläche die Kulissensteine nach außen zu drücken sucht.

Die äußere Klemmfläche kann dabei als zylindrische Klemmfläche oder auch als Konusklemmfläche ausgebildet sein. Wenn die äußere Klemmfläche als zylindrische Klemmfläche ausgebildet ist, dann wird bevorzugt die Innenfläche des Zylinders der Kolben-Zylinderanordnung als die äußere Klemmfläche verwendet.

Wenn die äußere Klemmfläche eine Konusklemmfläche ist, dann sind zwei Möglichkeiten gegeben:
Wenn zum einen die Kolbenstange nach außen fährt, um ein Werkstück zu spannen, dann ist die äußere Konusfläche in diese Richtung so geöffnet, daß sich beim Verschieben der inneren Konusklemmfläche in die gleiche Richtung die Kulissensteine radial nach außen bewegen: die innere Konusklemmfläche drückt die Kulissensteine nach außen und die äußere Konusklemmfläche gibt sie frei. In jenem Fall, wenn beispielsweise der Druck am Kolben des Werkstückspanners abfällt, wirken die beiden gegenläufig geöffneten Konusklemmflächen innen und außen so auf die Kulissensteine, daß sich die Kulissensteine nicht verschieben können; im Falle eines Druckabfalles würde die Kolbenstange einfahren wollen; dadurch, daß sich der Durchmesser der äußeren Klemmfläche in diese Einfahrrichtung verengt und der Durchmesser der inneren Klemmfläche erweitert, sind die Kulissensteine zwischen der äußeren Klemmfläche und der inneren Klemmfläche festgehalten. Zum Lösen muß dann die innere Klemmfläche entgegen dem Druck der Feder gegenüber den Kulissensteinen zurückgezogen werden, so daß die innere Konusklemmfläche die Kulissensteine nach innen freigibt und dadurch die Kulissensteine nach innen wandern können.

In dem andern Fall, wenn ein Werkstück dadurch gespannt werden soll, daß die ausgefahrene Kolbenstange nach innen in die Kolben-Zylinderanordnung eingefahren wird, dann ist die äußere Klemmfläche nach innen, also in die Kolben-Zylinderanordnung geöffnet, d. h. also wieder in Spannrichtung, wogegen sich bei der inneren Klemmfläche der Durchmesser in Spannrichtung verkleinert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen ersten Werkstückspanner, in eingefahrenem Zustand,

Fig. 2 einen zweiten Werkstückspanner, in ausgefahrenem Zustand,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung,

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine fünfte Ausgestaltung der Erfindung und

Fig. 6 eine sechste Ausgestaltung der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines ersten erfindungsgemäßen Werkstückspanners.

Der Werkstückspanner, der in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet ist, besitzt ein Zylindergehäuse 11, das an seinen beiden Enden mittels je eines Abschlußdeckels 12 und 13 verschlossen ist. Innerhalb des Zylindergehäuses 11 befindet sich ein Zylinderraum 14, in dem ein Kolben 15 hin- und herschiebbar ist. An dem Kolben 15 ist eine Kolbenstange 16 angeformt, die eine Verengung 17 am Zylindergehäuse durchgreift bzw. von der Verwengung unter Zwischenfügung einer Dichtung 18 umfaßt ist und den Abschlußdeckel 13 in einer Ausnehmung 19 durchgreift und über den Abschlußdeckel 13 hinausragt. An der Außenfläche des Kolbens 15 befindet sich eine Kolbendichtung 20, die beispielsweise als Kolbenring ausgebildet sein kann.

Im Inneren der Kolbenstange 16 befindet sich eine durchgehende Bohrung 21, die einen im Bereich des Kolbens 15 befindlichen ersten Bohrungsabschnitt 22 mit erweitertem Durchmesser und einen daran anschließenden Bereich 23 mit verringertem Durchmesser aufweist. Innerhalb des Abschnittes 22, der hier ein Steuerkolbenzylinderraum ist, befindet sich ein Steuerkolben 24, der unter Zwischenfügung einer Dichtung 25 innerhalb des Abschnitt 22 hin- und herbewegbar ist. Der Kolben 24 besitzt eine Steuerkolbenstange 26, kurz Kolbenstange 26 genannt, an derem freien Ende eine innere Konusklemmfläche 27 angeformt ist. Die Kolbenstange 26 durchgreift dabei den Bereich 23 und Zwischenfügung einer Dichtung 28.

Die Kolbenstange 16 besitzt jeweils der Verengung - von dem Zylinderraum 14 ausgesehen - zwei radiale Durchbrüche 29 und 30, in denen Kulissensteine 31 und 32 radial verschiebbar geführt sind. Die Kulissensteine besitzen an ihrer innerhalb des Bereiches 23 befindlichen Seite eine in axialer Richtung verlaufende Anschrägung 33 bzw. 34, die der inneren Kolbenklemmfläche 27 angepaßt ist. Da sich die innere Kolbenklemmfläche 27 zum freien Ende der Kolbenstange 26 verjüngt, ist die entsprechende Fläche 33 und 34 als Gleitfläche dieser Konizität angepaßt.

Außerhalb der Kolbenstange 16 befindet sich eine konische äußere Klemmfläche 35, die sich in Richtung des freien Endes der Kolbenstange 16 erweitert und die Innenfläche eines Konusringes 36 bildet. Die äußeren Flächen 37 und 38 der Kulissensteine 31 und 32 sind dem Konuswinkel der äußeren Konusklemmfläche angepaßt.

Im Bereich des freien Endes der Kolbenstange 16 befindet sich im Inneren des Bereiches 23 ein Halteelement 39 für eine Feder 40, deren anderes Ende am freien Ende der Kolbenstange 26 angeschlossen ist. Die Feder ist so bemessen und so ausgebildet, daß sie den Kolben 24 mit der Kolbenstange 26 immer in Pfeilrichtung P, d. h. in Richtung Spannen zieht.

Der erste Abschnitt 22 ist nach außen, also am kolbenseitigen Ende mittels einer Platte 41 verschlossen.

Die Druckfluidzufuhr für den Kolben 15 erfolgt mittels einer in dem Abschlußdeckel 12 befindlichen Bohrung 42, und die Druckmittelzufuhr zum Zurückziehen des Kolbens 15 und des Steuerkolbens 24 erfolgt über eine radiale Bohrung 43 im Zylindergehäuse 11 bzw. eine oder zwei radiale Bohrungen 44 in der Kolbenstange 16.

Die Wirkungsweise des Werkstückspanners ist wie folgt:
Zum Spannen eines nicht näher dargestellten Werkstückes innerhalb einer Bearbeitungsmaschine wird die Kolbenstange 16 aus dem Zylindergehäuse 11 in Pfeilrichtung P herausgefahren. Dies erfolgt dadurch, daß durch die Bohrung 42 Druckfluid in Pfeilrichtung P 1 der größeren Fläche des Kolbens 15 zugeführt wird. Durch das Ausfahren können die Kulissensteine 31 und 32 auf der äußeren Kulissensteuerfläche bzw. der äußeren Konusklemmfläche 35 radial nach außen wandern und demgemäß wandert aufgrund des Zuges der Feder 40 der Steuerkolben ebenfalls in Pfeilrichtung P, wobei durch das radiale Auswandern der Kulissensteine 31 und 32 die innere Konusklemmfläche 27 langsam freigegeben wird. Die Feder 40 zieht also den Steuerkolben in Pfeilrichtung P und dadurch werden die Kulissensteine nach außen gedrückt bzw. können nach außen wandern. Wenn die Kolbenstange 16 ihre endgültige Spannstellung erreicht hat, dann liegt die innere Konusklemmfläche etwa mit ihrem größten Radius im Bereich der Kulissenteile 31 und 32, ebenso wie die Kulissensteine 31 und 32 im Bereich des größten Radius der äußeren Konusklemmfläche 35 liegen. Wenn nun der Druck an der Bohrung 42 abfällt, dann versucht das gespannte Werkstück die Kolbenstange 16 entgegen der Pfeilrichtung P zu drücken. Diesem steht einerseits die äußere Kolbenklemmfläche 35 im Wege, weil aufgrund der inneren Kolbenklemmfläche 27 die Kulissenteile 31 und 32 andererseits nicht nach innen gelangen können. Dadurch ist eine sichere und bei Druckabfall nicht verrückbare Klemmung des Kolbens 15 mit der Kolbenstange 16 bewirkt.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Kolbenstange in jeder beliebigen Stellung festgehalten werden. Es ist nicht erforderlich, daß die Kolbenstange vollständig ausgefahren ist, um eine optimale Klemmung zu erhalten.

Wenn die Klemmvorrichtung gelöst werden soll, wird über die Bohrung 43 und damit auch über die Bohrung 44 in den Zylinderraum 14 und in den zweiten Abschnitt 22 Druckfluid eingeführt, wodurch der Steuerkolben 24 mit seiner Kolbenstange 26 ebenfalls entgegen der Pfeilrichtung gezogen wird; dadurch gelangen die Kulissensteine 31 und 32 wieder in den Bereich geringeren Durchmessers der inneren Konusklemmfläche, und dadurch können sie nach innen wandern, wobei sie durch die in dieser Richtung sich verengende äußere Konusklemmfläche nach innen gedrückt werden.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist die Anordnung ähnlich. Daher haben gleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern.

Der Zylinderkörper 11 ist beidseitig mit den beiden Abschlußdeckeln 12 und 13 verschlossen und innerhalb des Zylinderkörpers 11 ist der Zylinderraum 14 gebildet, in dem der Kolben 15 hin- und herbewegbar ist. An dem Kolben 15 befindet sich die Kolbenstange 16, die den Deckel 13 überragt. In den Zylinderraum 14 gelangt Druckfluid über die Bohrung 43, wobei allerdings hier zum Spannen das Druckfluid nicht über die Bohrung 42, sondern gemäß Pfeilrichtung P 2 über die Bohrung 43 nach innen gelangt; das Druckfluid wird auf der Seite des Kolbens 15 mit kleinerer Kolbenfläche zugeführt, so daß die Kolbenstange 16 in Pfeilrichtung PS in das Zylindergehäuse 11 eingefahren wird. Im Inneren des Kolbens befindet sich ein Steuerkolben 51, an dem eine Kolbenstange 52 angeformt ist; die Kolbenstange 52 durchgreift den zweiten Abschnitt 23 der Bohrung 21 der Kolbenstange 16 unter Zwischenfügung der Dichtung 28. Das freie Ende der Kolbenstange 52 ist mit einer inneren Konusklemmfläche 53 versehen, die sich im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 1 zum Ende der Kolbenstange 52 erweitert; damit dort nicht der Durchmesser größer ist als der der Kolbenstange 52, besitzt die Kolbenstange 52 zwischen der Konusklemmfläche 53 und dem Kolben einen Bereich 54 verringerten Querschnitts; der Durchmesser dieses Bereiches 54 ist der kleinste Durchmesser der inneren Konusklemmfläche 53, so daß diese in ihn übergeht.

In der Kolbenstange 16 befinden sich die radialen Durchtritte oder radialen Durchbrüche 29 und 30, in denen Kulissenteile 55 und 56 radial nach außen verschiebbar geführt sind. Die Innenkanten oder Innenflächen 57 und 58 der Kulissensteine 55 und 56 sind der Konusform der inneren Konusklemmfläche 53 angepaßt; dadurch verjüngt sich der Abstand der inneren Flächen 57 und 58; die inneren Flächen 57 und 58 schließen einen spitzen Winkel ein, der entgegen der Spannrichtung PS sich öffnet.

Außerhalb der Kolbenstange 16 befindet sich ein Konusring 59, der dem Konusring 36 entspricht; da sich die innere Konusfläche 60 in Spannrichtung öffnen soll, befindet sich der größte Durchmesser der inneren Konusklemmfläche 60 des Konusringes 59 näher dem Kolben 15. Der Feder 40 entspricht bei der Ausführung nach Fig. 2 eine Druckfeder 61, die den Steuerkolben 51 dauernd in Pfeilrichtung PS beaufschlagt.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Die Fig. 2 zeigt die Lösestellung des Werkstückspanners. Zum Spannen soll die Kolbenstange 16 in Pfeilrichtung PS ins Innere des Zylindergehäuses 11 eingezogen werden. Zu diesem Zweck wird über die Bohrung 43 gemäß Pfeilrichtung P 2 Druckfluid der Kolbenseite mit geringerer Kolbenfläche zugeführt. Da die Kulissensteine 55 und 56 sich dabei in Richtung größeren Durchmessers der äußeren Konusklemmfläche 60 bewegen, können sich die Kulissensteine 55 und 56 langsam radial nach außen bewegen, so daß die innere Konusklemmfläche unter dem Druck der Feder 61 langsam hin in Richtung des Kolbens 15 wandern kann, d. h. also in Richtung der Spannbewegung, Pfeilrichtung PS. Mit anderen Worten: die Feder 61 drückt die Kulissensteine mittelbar nach außen. Wenn die Spannstellung erreicht ist, dann befinden sich die Kulissensteine 55 und 56 im Bereich des größten Durchmessers der inneren Konusklemmfläche 53 und an ihrer Außenseite im Bereich des größten Durchmessers an der äußeren Konusklemmfläche 60. Wenn nun der Druck an der Bohrung 43 abfällt, dann können sich die Kulissensteine 55 und 56 aufgrund der Stellung des Steuerkolbens 51 und der inneren Konusklemmfläche 53 nicht nach innen bewegen, so daß sie zwischen den äußeren und den inneren Konusklemmflächen 60 und 53 festgelegt sind. Dadurch ist eine starre Festklemmung der Kolbenstange 16 gewährleistet. Auch hier ist es möglich, die Kolbenstange in jeder Stellung festzuklemmen, nicht nur im vollständig eingefahrenen Zustand.

Wenn nun eine Lösung aus der Spannstellung erfolgen soll, dann wird dem Zylinderraum 14, der von der größeren Kolbenfläche des Kolbens 15 begrenzt wird, Druckfluid zugeführt; der Kolben 51 bewegt sich entgegen Pfeilrichtung PS und dadurch gelangt der Bereich geringeren Querschnittes, 54, in den Bereich der Kulissensteine 55 und 56, die dann nach innen wandern können und somit die Bewegung nach außen freigeben.

In der Fig. 3 ist eine dritte Variante dargestellt. Hierbei ist nur ein Teil der Vorrichtung gezeigt. Innerhalb eines mit einem Deckel 76 verschlossenen Zylindergehäuses 70 ist im Bereich des Deckels 76 ein dem Konusring 36 der Fig. 1 entsprechender Konusring 71 mit seiner Konusinnenfläche 75 eingesetzt, die sich zum Deckel 78 hin öffnet. Innerhalb des Gehäuses 70 befindet sich eine Kolbenstange 72, die der Kolbenstange 16 entspricht. Die Kolbenstange 72 ist durchsetzt von Kulissensteinen 73 und 74, und innerhalb der Kolbenstange 72 befindet sich ein dem Steuerkonus 27 entsprechender Steuerkonus 77, der unter einer Kraft F belastet ist, welche Kraft durch eine Druckfeder im Raum 78 verwirklicht sein kann. Die äußere Konusklemmfläche 75 öffnet sich in Spannrichtung, wogegen - im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 der Steuerkonus sich entgegen der Spannrichtung verjüngt.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser Ausführung ist gegenüber der Anordnung nach Fig. 3 der Steuerkonus in umgekehrte Richtung, also zum Deckel hin verjüngt.

Außerdem ist der Steuerkonus feststehend und nicht relativ zum Gehäuse 70 beweglich. Diese Ausführung gestattet es, die Kolbenstange in ihrer eingezogenen Stellung festzuklemmen. Dadurch wird diese Ausführung nur dort zu verwenden sein, wo nur eine Endlagenklemmung erforderlich ist.

Die Erfindung ist anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert worden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch noch in anderen Ausführungen verwirklicht sein.

Die Betätigung ist als hydraulische oder pneumatische Betätigung bezeichnet; selbstverständlich kann die Bewegung der Kolbenstange und der Steuerkolbenstange auch mechanisch mittels eines Hebelgestänges bewirkt werden.

Die Erfindung ist auch dort anwendbar, wo keine Werkstücke gespannt werden sollen, sondern sie kann auch innerhalb einer Kupplung benutzt werden. Hier ist die Ausfahrbewegung der Kolbenstange eine Kuppelbewegung. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung in ein Kupplungsgehäuse eingesetzt und die damit zu kuppelnde Welle verläuft senkrecht zu der Ausfahrbewegung. Durch Verklemmen der Welle zwischen einem Gegenlager im Kupplungsgehäuse und der Kolbenstange kann die Verbindung bewirkt werden. Verwendung können solche Kupplungen in Druckmaschinen finden. Anstatt einer solchen Vorrichtung können in das Kupplungsgehäuse zwei oder mehrere eingesetzt werden, um eine Zentrierung der Welle zu erzielen.

Es sein nun bezug genommen auf die Fig. 5.

Innerhalb eines Zylinders 100 einer Kolben-Zylinderanordnung, der mit Deckeln 101 und 102 an seinen Stirnseiten abgeschlossen ist, ist ein Kolben 103 geführt, an dem ein langgestrecktes Bauelement 104 angeformt ist. Dieses langgestreckte Bauelement 104 ist innen hohl und besitzt somit einen Innenraum 105. Im Bereich des Kolbens 103 ist der Innenraum 105 mit einer Erweiterung 106 versehen, der an dem freien Ende des Kolbens 103 mittels eines Schraubverschlusses 107 verschlossen ist. Im Inneren der Erweiterung 106 befindet sich ein Steuerkolben 108, an dem über eine Stange 109 eine konusförmige Steuerkulisse 110 angebracht ist. Die Steuerkulisse befindet sich dabei auf der Seite des Steuerkolbens 108, die dem freien Ende des Kolbens 103 entgegengesetzt liegt. Damit befindet sich das Steuerelement 110 im Bereich des Bauelementes 104. Das Bauelement 104 besitzt nun zwei sich gegenüberliegende, miteinander fluchtende Durchbrüche 111 und 112, in den Kulissensteine 113 und 114 radial geführt sind, deren Innenflächen 115 und 116 der Konusfläche des Steuerelementes 110 angepaßt sind. Der Bereich 117 mit dem geringeren Durchmesser des Steuerelementes 110 weist in Richtung des freien Endes des Kolbens 103.

Auf der dem Steuerelement 110 entgegengesetzen Seite des Steuerkolbens 108 befindet sich ein Fortsatz 118 mit einem erweiterten Bereich 119 und einem damit anschließenden Bereich 120 mit geringerem Außendurchmesser. Dieser Bereich 120 mit geringerem Außendurchmesser greift in die Bohrung 121 eines Abdichtungskolbens 122 ein, wobei der Abdichtungskolben 122 relativ zu dem Bereich 120 bewegbar ist.

Von der Seite des Kolbens 103 aus, an der das langgestreckte Bauelement 104 angreift, verläuft eine Druckbohrung 123 bis hin zu dem Bereich 124 zwischen dem Steuerkolben 108 und dem Abdichtungskolben 122.

In dem Gewindeverschlußteil 107 und in dem Deckel 102 sowie in dem Deckel 101 (dort nicht gezeigt) befinden sich Druckbohrungen 125 und 126.

An der Übergangsfläche zwischen dem Innenraum 105 und dem erweiterten Bereich 106 ist eine Stufungsfläche 127 vorgesehen und zwischen der Stufungsfläche 127 und der dieser zugewandten Kolbenfläche des Steuerkolbens 108 befindet sich eine Druckfeder 128.

Wenn nun Druckfluid gemäß Pfeilrichtung P 1 der größeren Fläche des Kolbens 103 zugeführt wird, dann wird gleichzeitig auch Druckfluid gemäß Pfeilrichtung P 1 durch die Bohrung 125 ins Innere des Kolbens 103 eingeführt; der Abdichtungskolben 122 legt sich an den Bereich 119 an und drückt damit den Steuerkolben 108 und damit das Steuerelement 110 gleichzeitig mit dem Ausfahren des Bauelementes 104 ebenfalls in Pfeilrichtung P 1, wodurch die beiden Kulissensteine 113 und 114 frei werden, in dem sie in den Bereich mit geringerem Durchmesser des Steuerelementes 110 gelangen; eine Verschieblichkeit ist dadurch ohne weiteres gewährleistet.

Sollte sich nun ein Druckverlust in dem Bereich zwischen dem Kolben 103 und dem Deckel 102 ergeben, dann überwiegt die Kraft der Feder 128 und zieht über den Steuerkolben 108 das Steuerelement 110 entgegen der Pfeilrichtung P 1 nach unten, so daß der Bereich größeren Durchmessers des Steuerelementes 110 in den Bereich der Kulissen 113 und 114 gelangt, wodurch diese Kulissen entsprechend der Kraft der Feder 128 gegen die Innenfläche des Zylinders 100 gedrückt werden. Damit sitzt das langgestreckte Bauelement fest. Wenn die Außenflächen der Kulissensteine 114 nun noch mit Material beschichtet sind, welches einen hohen Reibungsbeiwert aufweist, dann kann sich das langgestreckte Bauelement 104 bzw. der Kolben 103 nicht mehr bewegen.

Wenn nun die Verklemmung der Kulissensteine 113 und 114 aufgehoben werden soll, dann wird Druckfluid durch die Bohrung 123 gemäß Pfeilrichtung P 2 in den Raum 124 eingeführt, so daß die Feder 128 zusammengedrückt wird und sich das Steuerelement 110 wieder so bezogen auf die Kulissensteine 113 und 114 bewegt, so daß diese in den Bereich 117 mit geringerem Durchmesser gelangen. Auf diese Weise kann eine freie Bewegung des Kolbens 103 mit dem langgestreckten Bauelement 104 ermöglicht werden.

Diese Ausgestaltung ist geeignet für sogenannte Langhubzylinder, wobei die Beweglichkeit von Kolben 108 mit Steuerelement 110 nur ein geringen Weg benötigt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist im Zusammenhang mit einer Ausfahrbewegung beschrieben.

Selbstverständlich ist auch eine Einfahrbewegung möglich. Wenn in den Raum des Kolbens 103, an dem das Bauelement 104 anschließt, Druckfluid zugeführt wird, dann gelangt das Druckfluid auch über die Bohrung 123 gemäß Pfeilrichtung P 2 in den Raum 124 und schiebt das Steuerelement 101 in die Richtung, daß die Kulissensteine 113, 114 freigegeben werden. Wenn dort eine Leckage auftritt, dann wird die Feder 128 entlastet, d. h., das Steuerelement wird so verstellt, daß der Bereich größeren Durchmessers in den Bereich der Kulissensteine 113 und 114 gelangt und diese nach außen gegen die Innenfläche des Zylinders 100 drückt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ähnlich der der Fig. 5 ist der Fig. 6 zu entnehmen.

Im Inneren des Zylinders 100, der mittels der Deckel 101 und 102 stirnseitig abgeschlossen ist, befindet sich ein Kolben 135, an dem eine Kolbenstange 136 als langgestrecktes Bauteil angeformt ist. Innerhalb der Kolbenstange 136 und innerhalb des Kolbens 135 befindet sich eine sacklochartige Öffnung 137, die insgesamt drei Abschnitte 138, 139 und 140 mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist. Innerhalb des Bereiches 139 befindet sich ein Steuerkolben 141, an dem eine Steuerstange 142 angeformt ist, die an ihrem freien Ende einen zum freien Ende hin sich verjüngenden Steuerkonus 143 aufweist. Die Steuerstange 142 greift in den Bereich 138 ein und besitzt dessen Durchmesser. Der Kolben 141 ist so ausgebildet, daß sein Außendurchmesser innerhalb des Bereiches 139 gleiten kann. In den Abschnitt 140 ist ein Abschlußdeckel 144 eingeschraubt, der die Sacklochöffnung 137 verschließt.

Im Zwischenraum zwischen dem Steuerkolben 141 und dem Abschlußdeckel 144 ist eine Tellerfederanordnung 145 eingesetzt, die den Steuerkolben 141 und damit die Steuerstange 142 dauernd in Pfeilrichtung B 6 beaufschlagt. Zwischen der Fläche des Kolbens 141, an der die Steuerstange 142 angeformt ist, und der Stufungsringfläche 146, die sich zwischen dem Bereich 139 und dem Bereich 138 befindet, sind zwei Distanzbuchsen 147 und 148 mit unterschiedlicher Länge eingesetzt, zwischen die ein Dichtungskolben 149 eingesetzt ist, welche Dichtungskolben frei auf der Steuerstange 142 bewegbar ist, wenn der Abstand zwischen der Fläche des Steuerkolbens 141, an der die Steuerstange 142 angeformt ist, und der Ringfläche 146 größer ist als die radiale Erstreckung der beiden Distanzringe 147, 148 und des Dichtungskolbens 149.

In dem durch den Distanzring 147 bestimmten Raum 150 zwischen der Ringfläche 146 und dem Dichtungskolben 149 mündet eine Druckleitung 151 ein, die auf der Seite des Kolbens 135 endet, an der die Kolbenstange 136 angeformt ist. In dem zwischen dem Steuerkolben 141 und dem Dichtungskolben 149 durch die Distanzbuchse 148 begrenzten Raum mündet eine weitere Druckbohrung 152, die auf der größeren Fläche des Kolbens 135 mündet. Im Deckel 102 und im Deckel 101 befinden sich jeweils Bohrungen 153 und 154.

In der Kolbenstange 136, und zwar in dem Bereich 138, befinden sich radiale Durchbrechungen 154 und 155, in denen Kulissensteine 156 und 157 geführt sind, die an ihrer Innenkante mit der Konusfläche 143 in soweit zusammenpassen, als die radial innen gelegenen Kanten den gleichen Anschrägungswinkel aufweisen wie der Konuswinkel, wogegen sie mit ihren Außenkanten an der Innenfläche des Zylinders 100 gleiten bzw. damit zusammenwirken.

Die Wirkungsweise ist wie folgt:
Wenn die Kolbenstange 136 aus der in Fig. 6 dargestellten Stellung ausgefahren werden soll, dann wird über die Bohrung 153 Druckfluid zugeführt; dieses Druckfluid strömt über die Druckleitung 152 in den Raum zwischen den Steuerkolben und dem Dichtungskolben 149, wobei dadurch die Kraft der Feder 141 überwunden wird, wodurch der Kolben 141 und damit die Steuerfläche 143 zurückgezogen wird. Dadurch werden die Kulissenteile gelöst und die Kolbenstange 136 kann ausgefahren werden. Die Kulissensteine gleiten dabei auf der Innenfläche des Zylinders 100. Wenn der Druck abfällt, dann überwindet die Kraft der Feder 145 diesen Druck bzw. die dadurch hervorgerufene Druckkraft und drückt die Steuerfläche 143 in Pfeilrichtung P 6 zwischen die beiden Kulissensteine, welche dadurch gegen die Innenfläche des Zylinders 100 gedrückt werden, so daß eine Verklemmung bewirkt wird.

Wenn der Kolben aus der ausgefahrenen Stellung in die in Fig. 6 gezeigte Stellung eingefahren werden soll, dann kann auch über die Druckleitung 154 Druckfluid der Kolben-Zylinderanordnung zugeführt werden, und über die Druckleitung 151 wird Druck auch in den Raum zwischen dem Dichtungskolben 149 und der Ringfläche 146 zugeführt, so daß über den Dichtungskolben 149, die Distanzbuchse 148 und dem Kolben 141 die Feder 145 zusammengedrückt wird, wodurch die Kulissensteine 156 und 157 freigegeben werden, so daß die Kolbenstange eingefahren werden kann. Auch hier gilt, daß bei Druckabfall über die Bohrung 154 die Kraft der Feder 145 die Druckkraft überwindet, so daß eine Verklemmung der Kulissensteine 156 und 157 durch die Steuerfläche 143 bewirkt wird.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Verklemmen eines in seiner Längsrichtung verschiebbaren langgestreckten Bauelementes, mit einem in einem Gehäuse angeordneten, mit dem Bauelement verbundenen, in dem Zylinderraum angeordneten Kraftangriffselement, mittels dem das Bauelement aus einer ersten in eine zweite Stellung und zurück verschiebbar ist, und mit einer Konusklemmeinrichtung zum Festklemmen des Bauelementes in einer bestimmten Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (16) wenigstens einen radial in einer Ausnehmung verschiebbar geführten Kulissenstein (31; 32; 55, 56) aufweist, der radial außen mit einer äußeren Klemmfläche (35, 60) und radial innen mit einer inneren konusförmigen Klemmfläche (innere Konusklemmfläche 27, 53) zusammenwirkt, wobei die innere Konusfläche zur radialen Verschiebung des Kulissensteins dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Bauelement innen hohl ist, daß die innere Klemmfläche an einem in dem Bauelement längsverschieblich geführten Steuerelement angeformt ist, und daß das Steuerelement so gesteuert wird, daß es beim Verschieben des Bauelementes den Kulissenstein nach innen freigibt, ihn zum Verklemmen aber nach außen gegen die äußere Klemmfläche drückt, so daß sich der Kulissenstein zwischen der äußeren Klemmfläche und der Außenfläche des konischen Steuerelementes verklemmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement federnd in die Richtung beaufschlagt ist, in die sich die innere Konusklemmfläche verjüngt, so daß das Steuerelement den Kulissenstein dauernd radial nach außen beaufschlagt.

4. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Klemmfläche eine konusförmige Klemmfläche (äußere Konusklemmfläche) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Konusklemmfläche und die innere Konusklemmfläche so einander zugeordnet sind, daß sich bei Bewegung des Bauelementes und damit des Kulissensteines in Richtung Erweiterung der äußeren Klemmfläche die innere Konusklemmfläche federnd so verschiebt, daß der Bereich größeren Durchmessers gegen den Kulissenstein gelangt.

6. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das langgestreckte Bauteil an seinem einen Ende einen Kolben aufweist, der in dem Zylinderraum einer Kolben-Zylinderanordnung aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement an einer Steuerkolbenstange angeformt ist, und innerhalb des Bauelementes im Bereich des Kolbens geführt ist, und daß bei Beaufschlagung des Kolbens mit Druckfluid der Steuerkolben ebenfalls mit Druckfluid beaufschlagt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren und inneren Flächen der Kulissensteine (31, 32; 55, 56) der äußeren und der inneren Konusklemmfläche angepaßt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Klemmfläche die Innenfläche des Zylinders der Kolben-Zylinderanordnung ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (110) sich in Richtung zum Kolben (103) des langgestreckten Bauelementes (104) verjüngt, daß mit dem verjüngten Ende ein innerhalb des Kolbens (103) angeordneter Steuerkolben (108 vorgesehen ist, und daß zwischen dem Steuerkolben (108) und einer Stufungsfläche (127) am Innenraum (124) des Kolbens (103) eine Feder vorgesehen ist, die den Steuerkolben dauernd in die Richtung beaufschlagt, in der sich das Steuerelement (110) verjüngt, oder umgekehrt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuerkolben (108) ein Fortsatz (118) angeformt ist, der in einen Abdichtungskolben (122) eingreift, wobei mittels eines Distanzelementes (119) zwischen dem Steuerkolben (108) und dem Abdichtkolben (121) ein Zwischenraum (124) erzeugt ist, in den Druckfluid einführbar ist, wobei der Abdichtkolben (122) innerhalb des Kolbens (103) in Richtung entgegen der Druckfluidzuführung (P 1) festgelegt, in der anderen Richtung, also in Richtung des Ausfahrens des Kolbens (103) jedoch freibeweglich ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (142) von einem Abdichtkolben (149) umfaßt ist, der auf der Steuerstange (142) gleitbar geführt ist, daß zwischen dem Steuerkolben und dem Abdichtkolben eine erste Distanzbuchse (148) und zwischen dem Abdichtkolben (149) und dem Ende des den Steuerkolben aufnehmenden Zylinderraums eine zweite Distanzbuchse (147) vorgesehen ist, und daß innerhalb des Kolbens der Kolben-Zylinderanordnung, der den Zylinderraum für den Steuerkolben (141) umgrenzt, zwei Druckbohrungen vorgesehen sind, von denen die eine von der größeren Fläche des Kolbens aus in den Raum zwischen dem Steuerkolben (141) und dem Abdichtungskolben (149) und die andere von der kleineren Fläche des Kolbens aus in den Raum zwischen dem Abdichtkolben (149) und der Endfläche des Zylinderraums (146) einmündet, daß die Steuerstange zur Bildung der Steuerfläche (143) zu ihrem freien Ende hin verjüngt ausgebildet ist, und daß auf den Steuerkolben (141) eine mechanische Federkraft einwirkt, die den Steuerkolben in Richtung der Verjüngung der Steuerfläche beaufschlagt.

12. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der vorigen Ansprüche in einer Kupplungseinrichtung zur lösbaren Kupplung eines Kupplungsgehäuses mit einer Welle dergestalt, daß wenigstens eine Vorrichtung in ein Kupplungsgehäuse eingebaut ist, wobei die Welle senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bauelementes ausgerichtet ist.

13. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche in einer Kupplungseinrichtung zur lösbaren Kupplung eines Kupplungsgehäuses mit einer Welle, dergestalt, daß wenigstens eine Vorrichtung in ein Kupplungsgehäuse eingebaut ist, wobei die Welle senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bauelementes ausgerichtet ist.