EP0124796B1

EP0124796B1 - Klemmbackenanordnung für eine schrittweise arbeitende hydraulische Seilzugvorrichtung

Info

Publication number: EP0124796B1
Application number: EP84104097A
Authority: EP
Inventors: Fritz Stumpmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1987-09-02
Also published as: DE3313199A1; DE3313199C2; EP0124796A1; DE3465734D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmbackenanordnung für eine schrittweise arbeitende hydraulische Seilzugvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer bekannten hydraulischen Seilzugvorrichtung gemäß DE-OS 30 36 214 sind die durch Betätigungsorgane auf- und zustoßbaren, selbstklemmenden Klemmbackenpaare über Hebelpaare gehaltert. Diese Anordnung ist konstruktiv aufwendig und nachteilig. Wegen der außermittigen Lagerung der Klemmbacken treten hohe Biegemomente an der Klemmbackenhalterung auf. Die Kraft-Weg-Charakteristik ist degressiv, das heißt, daß bei abgenutztem Seil die Selbstklemmung vermindert oder nicht mehr erreicht wird. Die Hebelanordnung ist außerdem konstruktiv aufwendig, da zu den zwei Klemmbackenpaaren einer Seilzugvorrichtung zusätzlich acht Hebel und zwölf Lagerbolzen vorgesehen sein müssen.
Aus der FR-A-2 498 169 ist eine Klemmbackenanordnung der eingangs genannten Art bei schrittweise arbeitenden hydraulischen Seilzugvorrichtungen bekanntgeworden, bei der zwischen der keilförmigen Seite von keilförmigen Klemmbacken und dem Gehäuseteil eine Lageranordnung vorgesehen ist. Dabei ist jede Keilklemmbacke für ihre Auf- und Zubewegung in dem Gehäuseteil formschlüssig derart zwangsgeführt, daß jede Keilklemmbacke mit ihrer keilförmigen Seite in Anlage an der Lagerbahn im Gehäuse gehalten wird.
Bei einer weiteren bekannten hydraulischen Seilzugvorrichtung (DE-OS 29 29 711) ist zumindest ein stationäres Klemmbackenpaar keilförmig ausgebildet, um mit Hilfe von großen Federkräften und der Seilreibung Selbstklemmung zu erreichen. Grundsätzlich hat diese Lösung die gewünschte lineare Kraft-Weg-Charakteristik bezüglich der Selbstklemmung. Durch rechnerische Nachprüfung kommt man jedoch zu dem Ergebnis, daß diese Lösung mit herkömmlichen Mitteln praktisch nicht zu realisieren ist, so daß diese bekannte Lösung mit keilförmigem Klemmbackenpaar bisher keine Verwirklichung gefunden hat.
Wenn man davon ausgeht, daß der Reibungsbeiwert zwischen Klemmbacken und Seil µ = 0,1 beträgt und der Reibungsbeiwert an den keilförmigen Lagerbahnen im Gehäuseteil bei trockener Haftreibung µ = 0,2 sein kann, so würde diese Klemmbackenanordnung zu große Kräfte, je nach Keilwinkel von 50 - 70 % der Last, erfordern. Wenn man weiter davon ausgeht, daß hydraulische Zuhaltekräfte für den drucklosen Betriebsfall nicht zur Verfügung stehen, so müssen zum Beispiel bei einem Gerät für den Zug von 50.000 N (5 t) Federkräfte von 25.000 bis 35.000 N (2.500 bis 3.500 kp) aufgebracht werden. Geht man weiter von der heute gültigen Bestimmung aus, daß die Selbstklemmung bei einer Seilabnutzung von 20 %, das heißt bei einem Seildurchmesser 20 bis Seildurchmesser 16, voll erhalten bleiben soll, so kommen bei dem vorhandenen kleinen Keilwinkel sehr lange Backenschließwege und ebenso lange Federwege zustande.
Die Problematik der vorgenannten Situation kann dadurch vermindert werden, daß gemäß vorgenanntem Stand der Technik zwischen der keilförmigen Seite der Klemmbacken und dem Gehäuseteil eine Lageranordnung vorgesehen wird, welche den Reibungsbeiwert zwischen diesen Teilen erheblich herabsetzt. Trotzdem bleibt das Problem der relativ hohen Federkräfte und der langen Federwege bestehen, da bis zum Erreichen der haltenden Selbstklemmung zwischen Seil und Klemmbacken mit den wesentlich niedrigeren Reibungsbeiwerten für gleitende Reibung zu rechnen ist. Anzustreben ist der sofortige Erhalt von Haftreibung.
Um einerseits die ideale kinematische Anordnung der Klemmbacken zu realisieren und um andererseits die in der Praxis bisher unüberwindlichen Hindernisse zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Keil-Klemmbackenanordnung der eingangs bezeichneten Art so zu verbessern, daß eine zuverlässige Selbstklemmung nur durch eine geringe äußere Krafteinwirkung mit Sicherheit bei allen Betriebszuständen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der wesentliche Erfindunggedanke ist in der Kombination einer an sich bekannte Keil-Klemmbackenanordnung mit einer Gleitlageranordnung jeweils zwischen der keilförmigen Seite der Klemmbacke und einer Lagerbahn im Gehäuseteil (US-A-3 250 402 in Verbindung mit der Zwangsführung und der Zwangsbewegung der Keilklemmbacken durch die Betätigungsorgane zu sehen, wobei die Gleitlageranordung einen Lagerwerkstoff mit einem Haftreibungsbeiwert von etwa 0,04 aufweist. Aufgrund dieser Ausgestaltung stellt sich zwischen Seil- und Klemmbacken sofort Haftreibung ein, und es kann mit den dafür geltenden wesentlich höheren Reibbeiwerten gerechnet werden. Bei einer Ausbildung der Lageranordnung als Gleitlager ist es in einfacher und kostengünstiger Weise möglich, mit heute zur Verfügung stehenden Gleitlagermaterialien mit extrem niedrigem Haftreibungsbeiwert bei trockener Haftreibung und auch bei hohen Lasten die Reibungsbeiwerte zwischen den Keilflächen der Klemmbacken und dem Gehäuse auf µ = 0,04 zu drücken. Vergleichweise wird dadurch eine Verbesserung gegenüber einer bisher bekannten Materialpaarung Stahl auf Stahl auf 500 % und selbst gegenüber herkömmlichen Gleitlager Pb-Sn-Legierungen eine Verbesserung um ca. 375 % erreicht. Hinzu kommt, daß bei herkömmlichen Gleitmaterialien der sog. Stick-Slip-Effekt auftritt. Im Gegensatz dazu ermöglicht ein Gleitlager auf PTFE-Basis außergewöhnlich gute Trockenlaufeigenschaften, und es ist Stick-Slipfrei.
Um die Funktionstüchtigkeit der Lageranordnung zu gewährleisten, ist die Zwangsführung für die formschlüssige Öffnungs-und Schließbewegung vorgesehen. Dies ist besonders im Hinblick auf den bei sehr hoher Seilverpressung sich ergebenden Klebeeffekt der Klemmbacken am Seil wichtig. Zusätzlich zur formschlüssigen Zwangsführung wird zweckmäßig eine kraftschlüssige Lagervorspannung durch eine quer zu den Klemmbacken liegende Feder vorgenommen, welche für eine Anpassung der Klemmbackenlage an die Lagerbahn des Gehäuses sorgt. Für Gleitlager ist diese Vorspannung deshalb von Bedeutung, da anderenfalls die Verschmutzungsgefahr durch Eindringen von Staub zwischen den Lagerbahnen sehr nachteilige Folgen für die Lagerlebensdauer hätte.
Erst die erfindungsgemäße Anordnung der Lager durch formschlüssige Zwangsführung und kraftschlüssige Lagervorspannung machte eine Verwendung solcher Lager für die Praxis im Rahmen der genannten Klemmbackenanordnungen möglich. Durch die erfindungsgemäße Lageranordnung mit weit kleinerem Reibfaktor gegenüber der Seilreibung an den Klemmbacken, wobei darauf geachtet ist, daß stets möglichst Haftreibung auftritt, ist die Möglichkeit gegeben, ein einfaches und relativ billiges Klemmbackensystem mit sicherer Selbstklemmung bei schon geringer Zuhaltekraft zu verwirklichen. Dadurch ist es möglich, ein einfaches, relativ kleines, schrittweise arbeitendes Serienhebezeug zu bauen. In weiterer Folge hat ein Gerät mit der erfindungsgemäßen Klemmbackenanordnung auch beste kinematische Voraussetzungen, um statt eines Seiles einen Stab als Lastaufnahmemittel einzulegen und das Gerät zum Drücken oder Klettern zu verwenden. Diese universelle Anwendbarkeit des Gerätes ergibt sich aus der symmetristren Anordnung der Keilklemmbacken, bei der im Gegensatz zu der Klemmbackenanordnungen bei den eingangs genannten, bekannten Seilzuggeräten die Mittellinie bzw. Klemmebene nicht verschoben wird.
Es ist zwar aus DE-B-12 19 199 an sich bekannt, hydraulische Betätigungsorgane zum Schließen von Klemmkörpern vorzusehen, jedoch handelt es sich bei der bekannten Ausgestaltung um eine völlig andere Bauart. Ein wesentlicher Unterschied besteht schon darin, daß die Klemmkörper Wälzlager aufweisen, die in in Umfangsrichtung geschlossenen Hülsen gehalten sind. Außerdem werden bei der bekannten Ausgestaltung die hydraulischen Betätigungsorgane durch Ringkolben gebildet.
Zweckmäßige Konstruktionen der Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch teilweise im Schnitt die Klemmbackenanordnungen einer hydraulischen Seilzugvorrichtung mit einer Zylinder-Kolben-Einheit,
Fig. 2 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Seilzugvorrichtung für die bewegliche Klemmbackenanordnung als Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1,
Fig. 3 die Seilzugvorrichtung in der Draufsicht;
Fig. 4 den Schnitt E-F in Fig. 6 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 5 den Schnitt G-H in Fig. 4,
Fig. 6 den Schnitt C-D in Fig. 4 und
Fig. 7 schematisch eine weitere Ausführungsform der Klemmbacken mit Zwischenkeil.

Die Steuerungstechnik und die Arbeitsweise eines Seilzuggerätes, wie in DE-OS 30 36 214 beschrieben, ist unabhängig von der verwendeten Klemmbackenanordnung. Sie werden als bekannt vorausgesetzt und hier nicht nochmals beschrieben. Die Seilzugvorrichtung umfaßt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Zylinder-Kolben-Einheit mit einer Durchführung 2 für das Seil 3. Weiter umfaßt die Seilzugvorrichtung eine insgesamt mit 4 bezeichnete hin- und herbewegbare Klemmbackenanordnung und eine insgesamt mit 5 bezeichnete stationäre Klemmbackenanordnung. Die hin- und herbewegbare Klemmbackenanordnung 4 ist mit der Kolbenstange des Kolbens 6 der Zylinder-Kolben-Einheit verbunden. Die stationäre Klemmbackenanordnung ist mit dem Zylinder 7 der Zylinder-Kolben-Einheit 1 mittels Bolzen 8 fest verbunden.
Jede der Klemmbackenanordnungen 4 und 5 umfaßt ein im wesentlichen geschlossenes Gehäuse 9 bzw. 10, welches an der Innenseite keilförmig zulaufende, gegenüberliegende Lagerbahnen bildet. An den oberen bzw. unteren Stirnseiten 11 bzw. 12 der Gehäuse 9,10 sind Durchtrittsöffnungen 13, 14 für das Seil oder die Stange 3 vorhanden. Innerhalb der Gehäuse 9, 10 ist jeweils ein Klemmbackenpaar 15, 16 angeordnet und durch Federn 17 in Schließrichtung zur Klemmung des Seiles mit ihren Seilprofilrillen 18 (Fig. 6) vorgespannt. In Fig. 1 sind die Lageranordnungen zwischen den Keilklemmbacken 15, 16 und den Gehäusen 9, 10 als Gleitlager 20 dargestellt.
Jede der Klemmbacken 15, 16 trägt einen Führungsstift 21, welche durch Längsschlitze 22, die parallel zu den Keilflächen liegen, durch Seitenwände der Gehäuse 9, 10 nach außen ragen. Die Führungsstifte 21 sind jeweils außen an den Gehäusen 9, 10 durch Queranker 23 überbrückt, wobei in den hohlen Querankern 23 Federn 24 angeordnet sind, welche die Führungsstifte 21 und damit die Klemmbacken 15, 16 auseinanderdrücken in kraftschlüssige Anlage und Vorspannung am Gleitlager 20. An den Querankem 23 greifen außen an den Gehäusen 9 bzw. 10 angeordnete Betätigungsorgane an, welche aus Hydraulikkolben 25, 26 bestehen, die als Aufstoß- bzw. Schließkolben für die Klemmbacken 15, 16 dienen.
Die Funktion der Vorrichtung ist derart, daß beim Heben der am Seil 3 befindlichen Last die hin- und hergehende Klemmbackenanordnung 4 geschlossen ist, und zwar durch die Federn 17, welche die Klemmbacken 15, 16 nach unten und mit den Seilprofilrillen 18 gegen das Seil 3 drücken, und durch die an den Querankern 23 angreifenden hydraulischen Schließkolben 25. Die stationäre Klemmbackenanordnung 5 wird durch die Reibung des Seiles 3 in den Seilprofilrillen 18 der Klemmbacken 15, 16 geöffnet (der Hydraulikkolben 6 der Zylinder-Kolben-Einheit bewegt sich im stationären Zylinder 7 nach oben). Der Rücklauf des Kolbens 6 nach unten wird durch die wegabhängige Umsteuerung 27 am Steuerblock 28 eingeleitet und bewirkt ein Schließen der stationären Klemmbackenanordnung 5 durch die Kraft der Federn 17. Die zurücklaufende Klemmbackenanordnung 4 bzw. deren Klemmbacken 15, 16 werden durch die Reibung der Klemmbacken am Seil 3 geöffnet.
Beim Senken einer am Seil 3 angreifenden Last wird die stationäre Klemmbackenanordnung 5 durch die Aufstoßkolben 26 geöffnet, wodurch die Last über das durch die Feder 17 und die Schließkolben 25 geschlossene Klemmbackenpaar 4 abgesenkt werden kann. Das Nachgreifen beim Senken einer Last erfolgt durch Öffnen der Klemmbackenanordnung 4 mittels der Aufstoßkolhen 26. Während dieser Zeit wird die Last durch die stationäre Klemmbackenanordnung 5, welche durch die Kraft der Federn 17 und die Schließkolben 25 geschlossen ist, gehalten.
Die in den Gehäusen 9 und 10 der Klemmbackenanordnungen 4 und 5 vorgesehenen Längsschlitze 22 und die darin geführten Führungsstifte 21 sorgen für ein zwangsweises Öffnen der Klemmbacken 15, 16 beim Aufstoßen durch die Kolben 26. Die Federn 24 sorgen zusätzlich für eine kraftschlüssige Anlage der Klemmbacken am Gleitlager 20. Als Abwandlung, die nicht dargestellt ist, wäre auch eine Lösung mit zwei in Längsrichtung der Längsschlitze 22 nebeneinander angeordneten Führungsstiften pro Klemmbacke denkbar, um eine noch bessere formschlüssige Führung zu errichen.
Eine Möglichkeit, wie bei Verwendung eines kleine Keilwinkels des Gleitlagers die sich ergebenden langen Backenschließwege verkürzt werden können, ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Zur Verkürzung des Backenschließweges sind als Übersetzung Zwischenkeile 29 angeordnet mit einem zweiten kleineren Keilwinkel. Dadurch addieren sich die Schließwege S₁ und S₂ der Klemmbackenpaare 15 und 29 bzw. 16 und 29.

Claims

1. Klemmbackenanordnung für eine schrittweise arbeitende hydraulische Seilzugvorrichtung zum Heben und Senken von Lasten mit einer durch eine Zylinder-Kolben-Einheit (1) gegenüber einem stationären Klemmbackenpaar (5) hin- und herbewegbaren Klemmbackenpaar (4), die aus keilförmig ausgebildeten, selbstklemmenden Keilklemmbacken (15, 16) bestehen, die auf ihrer geraden Seite eine Seilprofilrille (18) und auf ihrer keil- oder kegelförmigen Seite an einem Gehäuseteil (9, 10) abgestützt sind, und bei denen zwischen der keilförmigen Seite der Keilklemmbacken (15, 16) und dem Gehäuseteil (9, 10) eine Lageranordnung geringer Reibung vorgesehen ist und jede Keilklemmbacke für ihre Auf- und Zubewegung in dem Gehäuseteil (9, 10) formschlüssig derart zwangsgeführt ist, daß jede Keilklemmbacke (15, 16) mit ihrer keilförmigen Seite in Anlage an der Lagerbahn im Gehäuseteil (9, 10) gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß Betätigungsorgane zum hydraulischen Öffnen und Schließen der durch eine Feder (17) in Schließrichtung vorgespannten Klemmbacken (15, 16) an diesen angreifen, die aus hydraulisch betätigten Schließ- und Aufstoßkolben (25, 26) bestehen, welche axial seitlich an den Gehäuseteilen (9, 10) angeordnet sind, und daß die Lageranordnung zwischen der keilförmigen Seite der Keilklemmbacke (15, 16) und einer Lagerbahn im Gehäuseteil (9, 10) einen Lagerwerkstoff mit einen Haftreibungsbeiwert von etwa 0,04 aufweist.

2. Klemmbackenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Keilklemmbacken (15, 16) eine Feder (24) angeordnet ist, welche die Keilklemmbacken krafschlüssig gegen das Gehäuseteil (9, 10) drückt.

3. Klemmbackenanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als formschlüssige Zwangsführung für die Keilklemmbacken (15, 16) in Seitenwänden des Gehäuses (9, 10) zu dan keilförmig zulaufenden Lagerbahnen parallele Längsschlitze (22) angeordnet sind, durch welche an den Keilklemmbacken befestigte Führungsstifte (21) ragen, und daß die zwischen den Keilklammbacken (15, 16) angeordnete Feder (24) zwischen den Führungsstiften (21) angeordnet ist.

4. Klemmbackenanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsorgane (25, 26) für das Öffnen und Schließen der Klemmbacken (15, 16) an den Führungsstiften (21) angreifen.

5. Klemmbackenanordnung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsstifte (21) gegenüberliegender Klemmbacken (15, 16) durch einen Queranker (23) miteinander in Verbindung stehen, der Queranker die zwischen den Führungsstiften (21) wirkende Feder (24) aufnimmt und an dem Queranker die Betätigungsorgane angreifen.