DE4214947A1

DE4214947A1 - Klemmvorrichtung zur Arretierung eines axial verschiebbaren oder drehbaren Maschinenteils

Info

Publication number: DE4214947A1
Application number: DE19924214947
Authority: DE
Inventors: Walter Kobler; Guenther Kobler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1993-11-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zur Arretierung eines entweder axial verschiebbaren oder eines drehbaren Ma schinenteils, insbesondere einer angetriebenen Stange oder einer Welle einer pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Vorrichtung.

Stand der Technik

Bei manchen Applikationen von pneumatisch angetriebenen Ma schinen ist es erforderlich, durch die Maschine angetriebene oder bewegte Teile in einer bestimmten Position festzuhalten, sobald der pneumatische Druck in der Anlage unter einen ge wissen Schwellwert abfällt. Genauso kann es bei elektrisch angetriebenen Maschinen unter Umständen erforderlich sein, eine Fixierung von sich bewegenden Teilen vorzusehen, sobald ein Stromausfall festgestellt wird.

Für pneumatisch angetriebene Maschinen ist eine Klemmvorrich tung zur Arretierung einer angetriebenen Stange bekannt, die eine Klemmantriebseinheit aufweist, in welcher ein Antriebse lement von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstel lung und umgekehrt bewegbar ist. Die Klemmantriebseinheit ist ein Zylinder mit einem darin angeordneten Kolben, der das An triebselement bildet. Ferner ist ein mit der Klemman triebseinheit verbundenes Gehäuse vorgesehen, in welchem ein Klemmelement angeordnet ist, das das Maschinenteil zumindest teilweise umgreift und abhängig von der Stellung des Antrieb selementes von einer Freigabestellung in eine Arretierungs stellung und umgekehrt überführbar ist.

Das Klemmelement ist bei der bekannten Klemmvorrichtung als mittig geteilter Zylinderkörper ausgebildet, der im Gehäuse angeordnet ist. Der Zylinderkörper wird von einer Bohrung durchsetzt, in der das Maschinenteil verschiebbar bzw. dreh bar gelagert ist. Beim Übergang von der Freigabestellung in die Klemmstellung werden die beiden Halbzylinder des Klemmelementes gegeneinander so verkippt, daß die Kanten der sie durchsetzenden Bohrung eine Klemmung und Fixierung des Maschinenteils herbeiführen. Die Verkippung der beiden Halbzylinder erfolgt dadurch, daß etwa in Richtung der Zylinderachse eine Keilwirkung auf den Spalt der beiden Halbzylinder ausgeübt wird, so daß diese einseitig auseinan der getrieben werden und den Klemmzustand hervorrufen.

Die bekannte Vorrichtung ist nicht nur kompliziert in ihrem Aufbau, so sie insbesondere insofern nachteilig, als eine Zwangslösung des Maschinenteils bei dem Übergang von der Ar retierstellung in die Freigabestellung nicht zuverlässig ge währleistet ist. Darüber hinaus ist die Lage des festgehalte nen Maschinenteils im Arretierungszustand gegenüber dem Ge häuse nicht definiert, was im Falle einer vorgesehenen Si cherheitsfixierung nachteilige Folgen haben kann.

Aufgabenstellung, Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmvorrich tung mit den Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 der art auszubilden, daß bei Überführung des Klemmelementes von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung eine Zwangs freigabe des arretierten Maschinenteils erfolgt, die Vorrich tung einfach und robust aufgebaut ist und in Arretierungs stellung das Maschinenteil gegenüber dem Gehäuse eine genau definierte Lage einnimmt. Diese Aufgabe wird durch die kenn zeichenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, vorteil hafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen 2-20.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, zunächst am Gehäuse ein Führungselement anzuordnen, in welchem das Maschinenteil verschiebbar oder drehbar gelagert ist sowie die Klemmung über einen langgestreckten Klemmhebel herbeizuführen, der mit seinem ersten Ende um die Längsachse des Maschinenteils ver schwenkbar gelagert ist und dazu eine das Maschinenteil auf nehmende Aufnehmung aufweist, an seinem zweiten Ende vom An triebselement zur Überführung von einer der Freigabestellung entsprechenden ersten Schwenkstellung in eine der Arretier stellung entsprechenden zweite Schwenkstellung und umgekehrt beaufschlagt wird sowie im Bereich seines ersten Ende derart abgestützt ist, daß in Freigabestellung die Ausnehmung des Klemmhebels mit dem Führungselement am Gehäuse fluchtet und in Arretierstellung die Ausnehmung gegenüber dem Führungs element am Gehäuse zur Herbeiführung einer Klemmung des Ma schinenteils versetzt ist.

Eine Klemmung des Maschinenteils wird mithin durch die Rela tivbewegung zweier Teilführungen des Maschinenteils bewirkt, eine Teilführung erfolgt durch das Gehäuse, die andere durch die Ausnehmung im Klemmhebel. Aufgrund der Ausbildung des Klemmelementes als Klemmhebel kann bei Einsatz relativ ge ringer Haltekräfte eine hohe Klemmkraft erzielt werden. Durch das Antriebselement wird ferner in jedem Fall sichergestellt, daß das angetriebene Maschinenteil wieder freigegeben wird. Funktionsstörungen der durch die Klemmvorrichtung überwachten Maschine, die aufgrund einer fehlenden Zwangslösung des Ma schinenteils eintreten könnten, werden dadurch vermieden.

Teil der Erfindung ist es somit, daß durch Verschwenkung des langgestreckten Klemmhebels die Überdeckung der Ausnehmung mit dem Führungselement - wie sie in Freigabestellung vor liegt - aufgehoben wird. Dies kann, falls die Ausnehmung und das Führungselement rund sind und das fixierte Maschinenteil eine runde Stange ist, gemäß Patentanspruch 2 dadurch gesche hen, daß die Ausnehmung gegenüber dem Führungselement gering fügig seitlich verschoben wird.

Sind jedoch unrunde Maschinenteile zu fixieren, beispiels weise solche mit einem ovalen oder eckigen Querschnitt, so liegt es auch im Rahmen der Erfindung, sowohl das Führungs element als auch die Ausnehmung an die eckige oder ovale Form des darin geführten Maschinenteils anzupassen und eine rela tive Verdrehung der das Maschinenteil umgreifenden Ausnehmung gegenüber der Führung des Maschinenteils im Gehäuse vorzuse hen. Der Versatz, wie er in Patentanspruch 1 erwähnt ist, ist dann ein Drehversatz.

Ansprüche 3, 4 und 5 lehren unterschiedliche Maßnahmen, wie die der Schwenkbewegung des Klemmhebels überlagerte Längsbe wegung erzeugt werden kann.

Bedeutungsvoll hierbei ist eine Anlagefläche, die mit einem eine Asymmetrie des Klemmhebels erzeugenden Element zusammen wirkt, entweder einem Vorsprung im Bereich der Stirnfläche des Klemmhebels oder einer Rundung mit variierendem Radius. Durch ein derartiges Element, das beim Übergang von der Frei gabestellung in die Arretierungstellung und umgekehrt eine Keilwirkung erzeugt, wird der Klemmhebel quasi aus seiner fluchtenden Freigabelage durch Abstützung an der Anlagefläche ausgehoben und bewirkt somit die Klemmung des geführten Ma schinenteils.

Der Klemmhebel hat einen flachrechteckigen Querschnitt, seine Seitenkanten weisen vom ersten zum zweiten Ende hin eine keilartige Verjüngung auf. Dadurch kann die Verschwenkung des Klemmhebels auch in kleinen Gehäusen unter beengten Bedingun gen durchgeführt werden. Am zweiten Ende des Klemmhebels ist ein Kupplungsvorsprung vorgesehen, der in eine Ausnehmung des Antriebselements eingreift. Durch diese unmittelbare Kupplung wird zum einen die Sicherheit der Vorrichtung erhöht, was die Zwangsfreigabe anbelangt, zum anderen impliziert diese unmit telbare Kopplung des zweiten Endes des Klemmhebels im An triebselement eine etwa senkrechte Bewegung des Antriebsele mentes bezogen auf die Mittel-Längsachse des Klemmhebels. Da durch ist eine hohe Kraftübertragung vom Antriebselement auf den Klemmhebel sichergestellt.

Das Antriebselement wird durch eine Feder in Richtung einer seiner beiden Endstellungen vorgespannt, ist das Antriebsele ment der Kolben eines pneumatisch oder hydraulisch angetrie benen Zylinders, so wird man beispielsweise den Betriebsdruck der Anlage gegen die Kraft der Feder wirken lassen, was dazu führt, daß bei Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes die Klemmvorrichtung in Freigabestellung ist, sobald der Be triebsdruck aber abfällt, wird die Kraft der Feder wirksam und bewirkt die Klemmung des Maschinenteils.

Es ist auch denkbar, als Antriebseinheit eine Magnetvorrich tung vorzusehen, die durch die Betriebsspannung einer Maschi nenanlage in Freigabestellung gehalten wird. Bricht die Be triebsspannung zusammen, überführt die Federvorspannung das Antriebselement in die Arretierungsstellung. Es liegt natür lich auch im Bereich der Erfindung, die Federvorspannung un mittelbar am zweiten Ende des Klemmhebels angreifen zu lassen und nicht auf das Antriebselement wirken zu lassen.

Die Anordnung und Ausbildung der Gehäuseteile der Klemmvor richtung werden durch die Ansprüche 11-16 gelehrt. Ansprü che 17 und 18 betreffend die Dimensionierung des Führungsele mentes als Bohrung bzw. die Dimensionierung der Längsbewegung des Klemmhebels bezogen auf das Spiel des zu arretierenden Maschinenteils in der Bohrung des Gehäuses bzw. der Ausneh mung des Klemmhebels.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine Klemmvorrichtung nach der Erfindung im Schnitt;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Klemmvorrichtung in Pfeil richtung II gemäß Fig. 1.

Die insgesamt mit 1 bezeichnete Klemmvorrichtung dient zur Arretierung eines axial verschiebbaren oder drehbaren Maschi nenteils, im vorliegenden Falle ist eine angetriebene Stange 2 zu sehen, die die Vorrichtung 1 durchsetzt.

Im einzelnen besteht die Klemmvorrichtung aus einer Klemman triebseinheit 3 mit einem Antriebselement 4, das von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung und umgekehrt bewegt werden kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Klemmantriebseinheit im einzelnen einen Zylinder 5 auf, das Antriebselement 4 wird durch einen im Zylinder 5 be wegbaren Kolben 6 gebildet. Der Kolben 6 ist durch eine Feder 7 in der rechten Endstellung vorgespannt und wird gegen die Kraft der Feder 7 in Zeichnungsfigur 1 nach links bewegt, wenn an einem Einlaß 8 des Zylinders 5 ein Druckmedium, z. B. Preßluft oder Hydraulikflüssigkeit unter Druck zugeführt wird. An der Klemmantriebseinheit 3, nämlich am Gehäuse des Zylinders 5 ist ein weiteres Gehäuse 9 angeordnet, in welchem zunächst ein Führungselement in Form einer Bohrung 10 ange ordnet ist, in welcher die Stange 2 axial verschieblich oder drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 9 ist zylinderförmig ausge bildet, die Bohrung 10 durchsetzt das Gehäuse mittig im Be reich seines äußeren Endes 11.

Im Gehäuse 9 ist ein Klemmelement vorgesehen, das als langge streckter Klemmhebel 12 ausgebildet ist, der mit seinem er sten Ende 13 um die Längsachse 14 der Stange 2 verschwenkbar gelagert ist und dazu eine die Stange 2 aufnehmende Ausneh mung 15 hat. An seinem zweiten Ende 16 wird der Klemmhebel 12 vom Antriebselement 4 zur Überführung von einer der Freigabe stellung entsprechenden ersten Schwenkstellung in eine der Arretierungsstellung entsprechende zweite Schwenkstellung und umgekehrt beaufschlagt. Dazu ist der Klemmhebel 12 mit einem Kupplungsvorsprung 17 versehen, der zwischen zwei Bolzen 18, 19 des Kolben 6 einliegt, wodurch die Axialbewegung des Kol bens 6 in eine Schwenkbewegung des Klemmhebels 12 überführt wird.

Der Klemmhebel 12 ist im Bereich seines ersten Endes 13 der art abgestützt, daß die Ausnehmung 15 in Freigabestellung mit der Bohrung 10 des Gehäuses 9 fluchtet, jedoch in der anderen Schwenkstellung, die der Arretierungsstellung entspricht zur Herbeiführung einer Klemmung der Stange 2 gegenüber der Boh rung 10 des Gehäuses 9 versetzt ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Versatz dadurch erzielt, daß der Klemmhebel 12 an seinem ersten Ende 13 mit einer gerundeten Stirnfläche 20 versehen ist, deren Rundung bezogen auf das Zentrum der Ausnehmung 15 bzw. auf die Mittel-Längsachse 21 des Klemmhebels 12 asymmetrisch ausgebildet ist. Mit der Stirnfläche 20 liegt nun der Klemmhebel 12 an einer Anlagefläche 22 an, wodurch bei der Überführung von der Freigabestellung in die Arretierungsstellung eine Keilwirkung zwischen der Stirnfläche 20 und der Anlagefläche 22 ausgeübt wird, die dazu führt, daß die Ausnehmung 15 des Klemmhebels und die Bohrung 10 des Gehäuses 9 außer Flucht kommen, wodurch die Stange 2 verklemmt wird. Alternativ ist es möglich, anstelle von der unrunden bzw. unsymmetrischen Ausbildung der Stirnfläche diese mit einem kleinen Vorsprung zu versehen, der dann ebenfalls eine Verkeilung herbeiführt. Allerdings kann es sein, daß ein Vorsprung aufgrund der erheblichen wirksamen Kräfte sich schneller abnutzt als eine Rundung mit gleichnehmend zunehmendem Radius.

Der Klemmhebel 12 hat insgesamt einen flachrechteckigen Quer schnitt, seine Seitenflächen 23 verjüngen sich vom ersten Ende 13 zum zweiten Ende 16 hin über einen gewissen Bereich keilförmig.

Die Anlagefläche 22 für die Stirnfläche 20 des Klemmhebels 12 wird durch eine gesonderte Stützplatte 24 gebildet, die in das äußere Ende 11 des Gehäuses 9 eingelegt ist. Diese Stütz platte 24 weist eine in der Schwenkebene des Klemmhebels 12 verlaufende Nut 25 auf, deren Breite etwa der Stärke des Klemmhebels 12 entspricht. Dadurch wird eine gewisse Führung sichergestellt. Der Innendurchmesser des Gehäuses 9 ist geringfügig größer als die maximale Breite der Seitenflächen 23 des Klemmhebels. In den Schwenkendstellungen liegen die Längskanten 26 zumindest bereichsweise an der Gehäusein nenwandung 27 an.

In Fig. 2 ist noch zu sehen, daß das Gehäuse 9 mit dem Ge häuse des Zylinders 5 verschraubt ist und daß am Gehäuse des Zylinders eine Schwalbenschwanznut 28 angeordnet ist, mit der die gesamte Klemmvorrichtung an einer Halterung befestigt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Klemmvorrichtung
2 Stange
3 Klemmantriebseinheit
4 Antriebselement
5 Zylinder
6 Kolben
7 Feder
8 Einlaß
9 Gehäuse
10 Bohrung
11 äußeres Ende von 9
12 Klemmhebel
13 erstes Ende von 12
14 Längsachse von 2
15 Ausnehmung
16 zweites Ende von 12
17 Kupplungsvorsprung
18 Bolzen
19 Bolzen
20 Stirnfläche
21 Mittellängsachse
22 Anlagefläche
23 Seitenfläche
24 Stützplatte
25 Nut
26 Längskante
27 Gehäuseinnenwandung
28 Schwalbenschwanznut

Claims

1. Klemmvorrichtung zur Arretierung eines axial verschieb baren oder drehbaren Maschinenteils, insbesondere einer angetriebenen Stange oder einer Welle, mit

- einer Klemmantriebseinheit mit einem Antriebsele ment, das von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung und umgekehrt bewegbar ist,
- einem mit der Klemmantriebseinheit verbundenen Ge häuse in welchem ein Klemmelement angeordnet ist, das das Maschinenteil zumindest teilweise umgreift und abhängig von der Stellung des Antriebselementes von einer Freigabestellung in eine Arretierstellung und umgekehrt überführbar ist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- am Gehäuse (9) ist ein Führungselement (Bohrung 10) angeordnet, in welchem das Maschinenteil (Stange 2) verschiebbar oder drehbar gelagert ist,
- das Klemmelement ist als langgestreckter Klemmhebel (12) ausgebildet,
- der mit seinem ersten Ende (13) etwa um die Längsachse (14) des Maschinenteils (2) ver schwenkbar gelagert ist und dazu eine das Ma schinenteil (2) aufnehmende Ausnehmung (15) aufweist,
- an seinem zweiten Ende (16) vom Antriebsele ment (4) zur Überführung von einer der Frei gabestellung entsprechende ersten Schwenkstel lung in eine der Arretierungsstellung entspre chenden zweiten Schwenkstellung und umgekehrt beaufschlagt wird, sowie
- im Bereich seines ersten Endes (13) derart abgestützt ist, daß in Freigabestellung die Ausnehmung (15) des Klemmhebels (12) mit dem Führungselement (Bohrung 10) am Gehäuse (9) fluchtet und in Arretierstellung die Ausneh mung (15) gegenüber dem Führungselement (Bohrung 10) zur Herbeiführung einer Klemmung des Maschinenteils (Stange 2) versetzt ist.

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkbewegung des Klemmhebels (12) bei der Überführung von der Freigabestellung in die Antriebs stellung und umgekehrt eine Längsbewegung des Klemmhe bels (12) überlagert ist.

3. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmhebel (12) mit einer an seinem ersten Ende (13) angeordneten Stirnfläche eine Anlagefläche beauf schlagt, wobei die Stirnfläche (13) bezogen auf die Mit tellängsachse (21) des Klemmhebels (12) asymmetrisch ausgebildet ist bzw. deren Krümmung asymmetrisch ver läuft.

4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (20) eine Rundung aufweist, die be zogen auf das Zentrum der das Maschinenteil (Stange 2) mit geringem Lagerspiel umgreifenden Ausnehmung (15) einen variierenden Radius aufweist.

5. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (20) einen die Anlagefläche in Ar retierungsstellung unter Keilwirkung beaufschlagenden Vorsprung aufweist.

6. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (20) bei der Schwenkbewegung zumin dest bereichsweise auf der Anlagefläche (22) gleitet.

7. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmhebel (12) einen flach-rechteckigen Quer schnitt aufweist und seine Seitenflächen (23) vom ersten (13) zum zweiten Ende (16) hin eine keilartige Verjün gung aufweisen.

8. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (16) des Klemmhebels (12) einen Kupplungsvorsprung (17) aufweist, der in eine Ausnehmung des Antriebselementes (4) eingreift.

9. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (4) durch eine Feder (7) in Richtung einer seiner Endstellungen vorgespannt ist.

10. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmantriebseinheit (3) pneumatisch oder hydraulisch antreibbar ist und dazu einen Zylinder (5) und als Antriebselement (4) einen Kolben (6) aufweist, der das zweite Ende (16) des Klemmhebels (12) beaufschlagt.

11. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Zylinders (5) etwa rechtwinklig zur Längsachse (14) des Maschinenteils und etwa recht winklig zur Mittellängsachse (21) des Klemmhebels (12) verläuft.

12. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) in einem langgestreckten Gehäuse angeordnet ist, von dem das den Klemmhebel (12) aufneh mende Gehäuse (9) etwa rechtwinklig absteht.

13. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (22) für die Stirnfläche (20) des Klemmhebels (12) durch eine gesonderte Stützplatte (24) gebildet wird.

14. Klemmvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (24) eine in der Schwenkebene des Klemmhebels (12) verlaufende Nut (25) aufweist, deren Breite etwa der Stärke des Klemmhebels (12) entspricht.

15. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das den Klemmhebel (12) aufnehmende Gehäuse (9) einen Innendurchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als die maximale Breite des Klemmhebels (12), der in den Schwenkendstellungen mit seinen Längskanten (26) die Gehäuseinnenwandungen (27) beaufschlagt.

16. Klemmvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) rohrförmig ausgebildet ist und an seinem von der Klemmantriebseinheit (3) wegweisenden Ende (11) durch die Stützplatte (24) abgeschlossen ist.

17. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement als eine Bohrung (10) im Bereich des von der Klemmantriebseinheit (3) wegweisenden Endes (11) des Gehäuses (9) ausgebildet ist, deren Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser des Maschinen teils (Stange 2) ist.

18. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegung des Klemmhebels (12) mindestens doppelt so groß ist wie das Spiel des Maschinenteils (Stange 2) in der Bohrung (10) des Gehäuses (9) bzw. der Ausnehmung (15) des Klemmhebels (12).

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) durch den Hydraulikdruck einer hydraulischen Maschine beaufschlagt wird und bei Druckabfall der Klemmhebel (12) von der Freigabestellung in die Arretierungsstellung überführt wird.

20. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) mit einem gesondert steuerbaren Druckerzeuger verbunden ist.