DE9417944U1

DE9417944U1 - Klemm- und Bremsvorrichtung für eine Linearführung

Info

Publication number: DE9417944U1
Application number: DE9417944U
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2004-11-10

Description

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach

ANR 17 17 332

2678-ll-DE
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Klemm- und Bremsvorrichtung für eine Linearführung

Die Erfindung betrifft eine Klemm- und Bremsvorrichtung für eine Linearführung mit einem Führungswagen, der an einer Führungsschiene entlang verschiebbar ist und an dem ein der Führungsschiene benachbarter Grundkörper befestigt ist, an welchem mindestens ein kreisförmiges Klemmelement um eine Lagerachse exzentrisch verschwenkbar gelagert und dadurch mit einer der Wälzkörperlaufbahnen in Eingriff bringbar ist, die sich an den beiden voneinander abgewandten Längsseiten der Führungsschiene befinden.

Aus dem DE-GM 93 03 995 ist eine solche Klemm- und Bremsvorrichtung bekannt. Dort wird die Klemmung von zwei zu beiden Seiten der Führungsschiene angeordneten Klemmrollen bewirkt, die in dem Grundkörper gelagert und über Zahnritzel mit einer gemeinsamen Klemmscheibe verbunden sind. Durch die Verdrehung der Klemmscheibe erfolgt das Klemmen oder das Lösen des Führungswagens an der Führungsschiene, was hier wahlweise durchgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Klemm- und Bremsvorrichtung so auszubilden, daß sie sich ohne äußere Einwirkung stets in der Klemmstellung befindet, damit ein unkontrolliertes Bewegen des Führungswagens, beispielsweise bei senkrechter Anordnung der Führungsschiene sein Herabfallen auf den Boden, auf jeden Fall vermieden wird. Die mit der Klemm- und Bremsvorrichtung versehene Linearführung soll also eine Sicherheitsbremse bekommen, die hier auch als besonders sichere Vorrichtung die Erlangung des Sicherheitssiegeis (GS-Siegel) ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Klemmelement als Bremssegment mit einer kreisbogenförmigen Berührungsfläche

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ausgeführt ist und einen Fixpunkt aufweist, an dem eine die Verschwenkung bewirkende Zugfeder mit einem Ende angreift, die mit ihrem anderen Ende an einem Fixpunkt des Grundkörpers befestigt ist. Ohne äußere Einwirkung zieht die Zugfeder auf diese Weise das Bremssegment immer in die Klemmstellung. Ein äußerer Eingriff ist erforderlich, um das ßremssegment aus der Klemmstellung in die Lösestellung zu bringen, in der dann der Führungswagen an der Führungsschiene entlangfahren kann.

An dem Grundkörper können zwei von Zugfedern beaufschlagte Bremssegmente gelagert sein und an beiden Längsseiten der Führungsschiene mit Laufschienen zusammenwirken. Auf diese Weise wird die Bremskraft erhöht oder bei gleicher Bremskraft können die Abmessungen der Bremssegmente und Zugfedern verringert werden gegenüber einer Vorrichtung mit nur einem Bremssegment. Die kreisbogenförmigen, exzentrisch verschwenkbar gelagerten Bremssegmente können auch in einem verlängerten Führungswagen integriert sein.

Jedes Bremssegment kann in der Lösestellung von einem Fixierstift gehalten sein, der in fluchtenden Bohrungen des Grundkörpers und des Bremssegmentes axial verschiebbar angeordnet ist. Wenn dieser Fixierstift sich jeweils mit einem Teil seiner axialen Länge sowohl in der Bohrung des Bremssegmentes als auch in der Bohrung des Grundkörpers befindet, kann das Bremssegment in dem Grundkörper nicht mehr verschwenkt werden. Damit diese Lösestellung nur bei gewollter äußerer Einwirkung eingehalten, andernfalls aber sofort durch die Klemmstellung ersetzt wird, kann an dem Fixierstift eine dessen Verschiebung aus dem Bremssegment heraus bewirkende Zugfeder angreifen. Wenn diese den Fixierstift aus dem Bremssegment herausgezogen hat, bewirkt die an dem Fixpunkt des Bremssegmentes angreifende Zugfeder sofort die Ver-Schwenkung des Bremssegmentes in die Klemmstellung und der Führungswagen kommt an der Führungsschiene zum Stillstand. Es ist in einer weiteren Ausführung auch möglich, die Konstruktion mit dem Fixierstift so zu gestalten, daß er von einer Druckfeder aus dem Bremssegment heraus verschoben wird.

Der Fixierstift kann in der Bohrung des Bremssegmentes von einem Elektromagneten gehalten sein, dessen Schubkraft größer als die Kraft

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der Zugfeder ist. Wenn dieser Magnet eingeschaltet ist, wenn also eine elektrische Spannung am Magneten anliegt, überwindet die auf den Fixierstift einwirkende Magnetkraft die Zugkraft der in entgegengesetzter Richtung wirkenden, am Fixierstift angreifenden Zugfeder. Die Fixierung des BremsSegmentes in der Lösestellung wird dann aufrechterhalten, so daß der Führungswagen ungebremst an der Führungsschiene entlangfahren kann. Sobald jedoch die Magnetkraft nachläßt, sobald also der elektrische Strom am Magneten abgeschaltet ist, bewirkt die Kraft der Zugfeder das Herausziehen des Fixierstiftes aus dem Bremssegment, so daß die an dem Fixpunkt des Bremssegmentes angreifende Zugfeder des Grundkörpers die sofortige Bremsung und Verklemmung des Führungswagens an der Führungsschiene durchführt.

Bei der weiteren Ausführung kann der Fixierstift in der Bohrung des Bremssegmentes von einem Dauermagneten gehalten sein, der im Zusammenwirken mit einem Elektromagneten eine Schubkraft erzeugt, die größer als die Kraft der entgegengerichteten Druckfeder ist. Wenn dieser Magnet eingeschaltet ist, wenn als eine elektrische Spannung am Magneten anliegt, überwindet die auf den Dauermagneten einwirkende Magnetkraft die Druckkraft der in entgegengesetzter Richtung wirkenden, am Fixierstift angreifenden Druckfeder. Die Fixierung des Bremssegmentes in der Lösestellung wird dann aufrechterhalten, so daß der Führungswagen ungebremst an der Führungsschiene entlang fahren kann. Sobald jedoch die Magnetkraft nachläßt, sobald also der elektrische Strom am Magneten abgeschaltet ist, bewirkt die Kraft der Druckfeder das Herausdrücken des Fixierstiftes aus dem Bremssegment, so daß die an dem Fixpunkt des Bremssegmentes angreifende Zugfeder des Grundkörpers die sofortige Bremsung und Verklemmung des Führungswagens an der Führungsschiene durchführt. Die Bremswirkung wird durch die Masse, die auf die exzentrisch ausgebildeten Bremssegmente wirkt, in dem Moment erhöht, wenn die Zugfedern die Bremssegmente zum Kraftschluß mit der Führungsschiene gebracht haben. Der Elektromagnet ist so gepolt, daß die Polung gleich der des Dauermagneten ist. Bekanntlich stoßen sich gleiche Magnetpole voneinander ab.

Der Elektromagnet kann von einem Geschwindigkeitssensor gesteuert sein, dessen elektrischer Meßfühler an dem Grundkörper in einem gerin-

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gen Abstand von einem Meßwertgeber der Führungsschiene angeordnet ist. Diese Steuerung kann so ausgelegt sein, daß der Elektromagnet unterhalb einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit des Führungswagens eingeschaltet bleibt, daß jedoch ab Erreichen dieser Grenzgeschwindigkeit der Strom des Elektromagneten abgeschaltet wird, wodurch dann das Herausziehen des Fixierstiftes aus dem Bremssegment und damit die sofortige Bremsung des Führungswagens erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung verhindert also, daß der Führungswagen sich schneller linear bewegt, als das vorher wunschgemäß festgelegt wurde. Die Vorrichtung beinhaltet somit eine Sicherheitsbremse. Bei Stromausfall wird von dem Geschwindigkeitssensor kein Steuerimpuls mehr an den Elektromagneten abgegeben. In diesem Fall ist aber auch der Elektromagnet stromlos, wodurch die bereits erwähnte Abbremsung des Führungswagens erfolgt.
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Aufgrund der Konstruktion mit Magneten ist das Bremssegment aus einem Material gefertigt, welches nicht magnetisch ist, z. B. aus Messing. Das hat außerdem noch den Vorteil, daß durch den Bremsvorgang bzw. die Klemmung die Oberfläche der Führungsschiene nicht beschädigt wird. 20

Zwischen dem Bremssegment und der Lagerachse kann ein radial wirkendes Nadellager oder ein Rillenkugellager angeordnet sein. Es ist auch möglich, jeweils zwischen dem Grundkörper und einer Stirnseite des Bremssegmentes einen als Axiallager wirkenden Reibring aus einem Gleitlagerwerkstoff anzuordnen. Dadurch ist die Lagerung des Bremssegmentes sehr leichtgängig ausgeführt, so daß das Bremssegment im Bedarfsfall schnell in die Klemmstellung verschwenkt werden kann, ohne dabei große Reibungskräfte überwinden zu müssen.

Nach erfolgter Sicherheitsbremsung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung durch Betätigen eines am Bremssegment angeordneten Handhebels in die Lösestellung zurückverschwenkt werden, wobei der eingeschaltete Elektromagnet verursacht, daß der Fixierstift in die Bohrung des Bremssegmentes einrastet.

Bei der weiteren Auführung ist die Druckfeder so angeordnet, daß sie nur bis zur Oberfläche des Klemmsegmentes drücken kann, wobei der

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Fixierstift so geformt ist, daß er leicht und sicher in die Bohrung des Klemmsegmentes einrasten kann und dabei die Druckfeder wieder zurückdrückt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kiemmund Bremsvorrichtung;
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Figur 2 einen Querschnitt durch die Klemm- und Bremsvorrichtung gemäß Linie 11-11 der Figur 1;

Figur 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung einer Klemm- und Bremsvorrichtung;

Figur 4 einen Querschnitt durch die Klemm- und Bremsvorrichtung gemäß Linie IV-IV der Figur 3.

An einem Führungswagen, der längs einer Führungsschiene 1 einer Linearführung verschiebbar gelagert ist, befindet sich ein Grundkörper 2 einer erfindungsgemäßen Klemm- und Bremsvorrichtung. Dieser umgreift die Führungsschiene 1 ebenso, wie der Führungswagen, U-förmig. An den beiden Längsseiten der Führungsschiene befinden sich in Nuten eingewalzte Laufschienen 3, die die Laufflächen für die Wälzkörper des Führungswagens bilden. Sie wirken gleichzeitig als Anlageflächen für Bremssegmente 4, die in dem Grundkörper 2 verschwenkbar gelagert sind.

Im Ausführungsbeispiel sind zwei Bremssegmente vorgesehen, wobei jedes Bremssegment 4 mit einer benachbarten Laufschiene 3 der Führungsschiene 1 zusammenwirkt. Das Bremssegment 4 ist jeweils in einer Ausnehmung 5 des Grundkörpers 2 angeordnet und an einer Lagerachse 6, die zu der Laufschiene 3 rechtwinklig verläuft und gegenüber dieser zur Außenseite der Führungsschiene 1 hin versetzt ist, verschwenkbar gelagert. Zwischen der Lagerachse 6 und dem Bremssegment 4 befindet sich ein radial wirkendes Nadellager 7 und zwischen jeweils einer Stirnseite des Bremssegmentes 4 und der benachbarten Innenwand des Grundkörpers

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2 in der Ausnehmung 5 befindet sich ein als Axiallager wirkender Reibring 8. An seiner der Laufschiene 3 zugewandten Seite weist das Bremssegment 4 eine kreisbogenförmige Berührungsfläche 9 auf. Der Radius des Kreisbogens ist größer als der kürzeste Abstand der Lagerachse 6 von einer Kontaktstelle 10 an der Oberfläche der Laufschiene 3. Die kreisbogenförmige Berührungsfläche 9 ist also in bezug auf die Lagerachse 6 exzentrisch angeordnet. Eine Verschwenkung des Bremssegmentes 4 um die Lagerachse 6 bewirkt daher die Berührung des Bremssegmentes 4 mit der Laufschiene 3 und bei weiterer Verschwenkung die Klemmung dort. In Figur 1 ist diese Verschwenkungsrichtung durch den Pfeil C dargestellt.

Für die Durchführung der Verschwenkung des Bremssegmentes 4 weist dieses einen Fixpunkt 11 auf, an dem eine Zugfeder 12 mit einem Ende angreift, die mit ihrem anderen Ende an einem Fixpunkt 13 des Grundkörpers 2 festgelegt ist. Außerdem befindet sich an dem Bremssegment 4 ein Handhebel 14, über den ebenso, wie über die Zugfeder 12, eine Verschwenkung des Bremssegmentes erfolgen kann.

In fluchtenden Bohrungen des Grundkörpers 2 und des jeweiligen Bremssegmentes 4, die zur Lagerachse 6 parallel verlaufen, ist ein axial verschiebbarer Fixierstift 15 angeordnet. Dieser hält das Bremssegment 4 in der Lösestellung, so daß die Zugfeder 12 eine Verschwenkung des Bremssegmentes 4 nicht durchführen kann. In Figur 2 wird der Fixierstift 15 von einem Elektromagneten 16 gegen die Wirkung einer Zugfeder 17 mit einem Teil seiner Länge in der Bohrung des Bremssegmentes 4 gehalten, wenn an den Elektromagneten 16 eine elektrische Spannung angelegt ist. Wenn diese Spannung abgeschaltet wird, zieht die Zugfeder 17, die an dem außerhalb des Bremssegmentes 4 befindlichen stirnseitigen Ende des Fixierstiftes 15 angreift, den Fixierstift aus dem Bremssegment 4 heraus, so daß nun die an dem Fixpunkt 13 des Grundkörpers 2 befestigte Zugfeder 12 die Verschwenkung des Bremssegmentes 4 in die Klemmstellung bewirkt.

In Figur 4 wird der Fixierstift 15 von einem Elektromagneten 16 gegen die Wirkung einer Druckfeder 17a mit einem Teil seiner Länge in der Bohrung des Bremssegmentes 4 gehalten, wenn an den Elektromagneten 16

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• · t

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eine elektrische Spannung angelegt ist. Wenn diese Spannung abgeschaltet wird, drückt die Druckfeder 17a den Fixierstift aus dem Bremssegment 4 heraus, so daß nun die an dem Fixpunkt 13 des Grundkörpers 2 befestigte Zugfeder 12 die Verschwenkung des Bremssegmentes 4 in die Klemmstellung bewirkt.

Die Vorrichtung weist einen Geschwindigkeitssensor auf mit einem an dem Grundkörper 2 angeordneten elektrischen Meßfühler 18 und einem Meßwertgeber 19, der an der Führungsschiene 1 in unmittelbarer Nähe des Meßfühlers 18 angebracht ist. Dieser Geschwindigkeitssensor ist für die Steuerung des Elektromagneten 15 vorgesehen. Von einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit an, die der Meßfühler 18 angibt, kann eine elektrische Schaltung die Stromzufuhr zu dem Elektromagneten 16 abschalten, so daß auf den Fixierstift 15 nur noch die Zugfeder 17 einwirkt und diesen aus dem Bremssegment 4 herauszieht und folglich die Verschwenkung des Bremssegmentes 4 in die Klemmstellung durchgeführt wird.

In Figur 2 ist der Fixierstift 15 ein Dauermagnet. Wenn hier die Polung des Elektromagneten 16 und des Fixierstiftes 15 ebenso ausgeführt ist, wie zu dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 beschrieben, ist sichergestellt, daß nach dem Einschalten des Elektromagneten 16 die erforderliche Kraft auf den Fixierstift 15 ausgeübt wird, um die Zugkraft der Zugfeder 17 zu überwinden und den Fixierstift 15 in die Bohrung des Bremssegmentes 4 einrasten zu lassen und dort zu halten.

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Bezugszahlenliste

5	1	Führungsschiene
	2	Grundkörper
	3	Laufschiene
	4	Bremssegment
	5	Ausnehmung
10	CTi	Lagerachse
	7	Nadellager
	8	Reibring
	9	Berührungsfläche
	10	Kontaktstelle
15	11	Fixpunkt
	12	Zugfeder
	13	Fixpunkt
	14	Handhebel
	15	Fixierstift
20	16	Elektromagnet
	17	Zugfeder
	17a	Druckfeder
	18	Meßfühler
	19	Meßwertgeber
25	20	Mittelpunkt Klemmradius
	C	Pfeil

Claims

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach ANR 17 17 332 2678-ll-DE p s &rgr; rii c h

1. Klemm- und Bremsvorrichtung für eine Linearführung mit einem Führungswagen, der an einer Führungsschiene entlang verschiebbar ist und an dem ein der Führungsschiene benachbarter Grundkörper befestigt ist, an welchem mindestens ein kreisförmiges Klemmelement um eine Lagerachse exzentrisch verschwenkbar gelagert und dadurch mit einer aer Wälzkörperlaufbahnen in Eingriff bringbar ist, die sich an den beiden voneinander abgewandten Längsseiten der Führungsschiene befinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement als Bremssegment (4) mit einer kreisbogenförmigen Berührungsfläche (9) ausgeführt ist und einen Fixpunkt (11) aufweist, an dem eine die Verschwenkung bewirkende Zugfeder (12) mit einem Ende angreift, die mit ihrem anderen Ende an einem Fixpunkt (13) des Grundkörpers (2) befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundkörper (2) zwei von Zugfedern (12) beaufschlagte Bremssegmente (4) gelagert sind und an beiden Längsseiten der Führungsschiene (1) mit Laufschienen (3) zusammenwirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bremssegment (4) in der Lösestellung von einem Fixierstift (15) gehalten ist, der in fluchtenden Bohrungen des Grundkörpers (2) und des Bremssegmentes (4) axial verschiebbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fixierstift (15) eine dessen Verschiebung aus dem Bremssegment (4) heraus bewirkende Zugfeder (17) angreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fixierstift (15) eine dessen Verschiebung aus dem Bremssegment (4) heraus berwirkende Druckfeder (17a) angreift.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierstift (15) in der Bohrung des Bremssegmentes (4) von einem Elektromagneten (16) gehalten ist, dessen Schubkraft größer als die Kraft der Zugfeder (17) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierstift (15) in der Bohrung des Bremssegmentes (4) von einem Elektromagneten (16) im Zusammenwirken mit einem Dauermagneten gehalten ist, dessen Schubkraft größer als die Kraft der Druckfeder (17a) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (16) von einem Geschwindigkeitssensor gesteuert ist, dessen elektrischer Meßfühler (18) an dem Grundkörper (2) in einem geringen Abstand von einem Meßwertgeber (19) der Führungsschiene (1) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bremssegment (4) und der Lagerachse (6) ein radial wirkendes Nadellager (7) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen dem Grundkörper (2) und einer Stirnseite des Bremssegmentes (4) ein als Axiallager wirkender Reibring (8) aus einem Gleitlagerwerkstoff angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet;, daß zwischen dem Bremssegment (4) und der Lagerachse (6) ein radial wirkendes Rillenkugellager angeordnet ist.