-
Die
Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung für eine in ihrer Längsachse
bewegbare zylindrische Stange mit wenigstens zwei in einem Gehäuse angeordneten
Verriegelungsplatten, die mit jeweils einer Kante einer Ausnehmung
die Stange zumindest teilweise umgreifen und kippbar so gelagert sind,
dass die Stange in einer Verriegelungsstellung mittels der Kanten
der gekippten Verriegelungsplatten festgestellt und in einer Entriegelungsstellung
frei in der Ausnehmung in ihrer Längsrichtung bewegbar ist, wobei
die Verriegelungsplatten mit einer Steuerelementanordnung in der
Verriegelungsstellung oder der Entriegelugnsstellung haltbar sind.
-
Es
sind zahlreiche Feststellvorrichtungen dieser Art bekannt. Eine
in
DE 199 17 097 A1 beschriebene
Feststellvorrichtung ist in Form einer Patrone ausgebildet, die
in eine entsprechende Aufnahme eines Gehäuses einsetzbar ist. Die Patrone weist eine
obere Stirnwand auf, die eine zentrale Öffnung für eine Druckluftzufuhr zu einem
durch die Druckluft verschiebbaren Kolben innerhalb des durch die
Patrone gebildeten Zylinders aufweist. Es sind zwei Verriegelungsplatten
vorgesehen, die symmetrisch zu einer Mittenachse angeordnet sind,
die senkrecht auf der Längsachse
der Stange steht. Um die dem Kolben zugewandten Enden der Verriegelungsplatten
ist ein elastischer Ring gespannt, der die Platten in eine zueinander
gekippte Stellung zieht, in der die Stange verriegelt wird. Durch
Zufuhr von Druckluft wird mit dem Kolben ein Betätigungselement in Richtung Stange
geschoben, das zwischen die beiden Platten ragt und diese gegen
die Kraft des Federringes auseinander drückt, bis sie parallel zur Mittenebene
stehen und so die Stange freigeben. Bei einem Ausfall der Druckluft
werden die Verriegelungsplatten durch die Wirkung des Federringes
aufeinander gezogen, wodurch das Steuerelement mit dem Kolben von
der Stange weg geschoben wird, sodass die Verriegelungsplatten in
ihrer Verriegelungsstellung gehalten werden. Da die Verriegelungsplatten
Durchgangsöffnungen
aufweisen, deren Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser
der Stange ist, wirken beim Verkippen der Verriegelungsplatten gegenüberliegende
Abschnitte der Kante der Durchgangsöffnung auf die Stange unter
dem Betätigungsdruck
ein und bewirken durch Reibschluss die Verriegelung. Die Verwendung
zweier Verriegelungsplatten, die symmetrisch zu der Mittenebene
angeordnet sind, hat den Zweck, die Verriegelung in beiden möglichen
Bewegungsrichtungen der Stange mit gleicher Effektivität vornehmen
zu können.
-
Die
bekannten Konstruktionen dieser Art lassen einen kleinen und kompakten
Aufbau der Verriegelungsvorrichtung nicht zu, wenn hohe Verriegelungskräfte aufgebracht
werden sollen. Insbesondere erfordern hohe Verriegelungskräfte eine
entsprechende Vergrößerung des
Aufbaus, damit mit den beiden Verriegelungsplatten die erforderlichen Klemmkräfte aufgebracht
werden können.
Mit einem vorgegebenen Aufbau lassen sich vergrößerte Verriegelungskräfte nicht
erzeugen. Ferner besteht das Problem, dass durch die Verriegelung
undefiniert hohe Klemmkräfte
entstehen können,
die entsprechend hohe Losbrechkräfte
zum Lösen
der Verriegelung erfordern. In ungünstigen Fällen kann es schwierig sein,
die Verriegelung mit den zur Verfügung stehenden Fluiddrücken zu
lösen.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Feststellvorrichtung
der eingangs erwähnten
Art so auszubilden, dass auch für höhere Verriegelungskräfte ein
kompakter Aufbau möglich
ist und dass für
die Entriegelung immer nur definierte Losbrechkräfte benötigt werden.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Feststellvorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass
die Verriegelungsplatten um eine parallel zur Lage der Längsachse
der von der Ausnehmung umgriffenen Stange angeordnete Drehachse
schwenkbar sind, dass die Verriegelungsplatte mit einer gemeinsamen
Steuerelementanordnung gegenläufig
zueinander verschwenkbar sind und dass die Kanten der Verriegelungsplatten
an wenigstens zwei unterschiedlichen Seiten der Stange zur Verriegelung
angreifen.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung
werden somit Verriegelungsplatten verwendet, die in einer Ebene
senkrecht zur Längsachse
der Stange schwenkbar sind, sodass sie aus einer Entriegelungsstellung
von einer Seite gegen die Stange geschwenkt werden. Die Anordnung
der Verriegelungsplatten wird dabei so gewählt, dass für eine Andruckkraft zum Zwecke
der Verriegelung eine entsprechende gegengerichtete Kraft erzeugt
wird. im Allgemeinen geschieht dies dadurch, dass zwei Verriegelungsplatten
an einander diametral gegenüberliegenden
Seiten der Stange angreifen. Denkbar ist jedoch auch eine Anordnung,
bei der drei Verriegelungsplatten an um jeweils 120° versetzten
Stellen des Umfangs der Stange an dieser zum Zwecke der Verriegelung
durch Verschwenken angreifen. Ein resultierendes translatorisches
Moment quer zu Längsrichtung
der Stange sollte dabei nicht entstehen.
-
Die
erfindungsgemäße Anordnung
der Verriegelungsplatten, die um eine parallel zur Längsachse
der Stange angeordnete Drehachse schwenkbar sind, verlässt die
bisher üblichen
Konstruktionsprinzipien, bei denen mit einer Durchgangsöffnung versehene
Verriegelungsplatten aus der senkrecht zur Längsachse stehende Ebene in
eine Schräglage
verschwenkt werden. Demgegenüber
findet die Verschwenkung der erfindungsgemäßen Verriegelungsplatten in
der Ebene senkrecht zu der Längsachse statt,
wodurch eine definierte Anordnung der für die Verriegelungsplatte gemeinsame
Drehachse und eine gemeinsame Anordnung eines alle Verriegelungsplatten
gemeinsam steuernden Steuerelements der Steuerelementanordnung möglich ist.
-
Das
Steuerelement ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein
Steuerzapfen, der durch miteinander fluchtende Abschnitte der Schräglochführungen
der Verriegelungsplatten hindurchragt, wobei die Schräglochführungen
benachbarter Verriegelungsplatten unterschiedliche, zueinander spiegelsymmetrische
Richtungen aufweisen.
-
Der
Steuerzapfen ist vorzugsweise radial zur Stange bewegbar und auf
der dem Drehgelenk gegenüberliegenden
Seite der Ausnehmung angeordnet.
-
Die
Ausnehmung ist vorzugsweise eine Durchgangsöffnung, die die Stange vollständig umgibt.
Für die
vorliegende Erfindung ist es jedoch auch möglich, Verriegelungsplatten
mit Ausnehmungen zu verwenden, die die Stange nur teilweise umgreifen, da
die für
die Verriegelung wirksame Kante jeweils nur an einer Seite der Stange
wirksam ist.
-
Die
vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass deutlich mehr als
zwei Verriegelungsplatten in einem Paket parallel zueinander angeordnet
um das gemeinsame Drehgelenk mit derselben gemeinsamen Steuerelementanordnung
schwenkbar sein können.
Demgemäß ist es
lediglich durch Hinzufügung weiterer
Verrie gelungsplatten zu dem Paket möglich, die auf die Stange einwirkenden
Verriegelungskräfte zu
erhöhen,
wobei gegenüber
der Ausführungsform mit
geringeren Verriegelungskräften
die gleichen Verriegelungsplatten verwendet werden können.
-
Wie
bei den bekannten Feststellvorrichtungen kann die Steuerelementanordnung
einen mit einem Fluiddruck in einem Gehäuse verschiebbaren Kolben aufweisen.
Vorzugsweise ist die Steuerelementanordnung mittels des Fluiddruckes
gegen die Kraft einer Rückstellfeder
verstellbar, wobei üblicherweise
mit dem Fluiddruck in eine Entriegelungsstellung gesteuert wird,
in der die Bewegung der Stange frei gegeben wird.
-
Das
Gehäuse
kann als runder Zylinder ausgebildet sein, sodass die Steuerelementanordnung
in einer Patrone ausgebildet und in das Gehäuse eingesetzt sein kann. Dies
ist auch dann möglich,
wenn das Gehäuse
selbst aus zwei Teilgehäusen
besteht, von denen ein erstes Teilgehäuse die Form eines runden Zylinders
aufweist und das zweite Teilgehäuse
flanschartig ausgebildet ist und das erste Teilgehäuse trägt.
-
Die
Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Es zeigen:
-
1 einen
Querschnitt durch eine Feststellvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
in entriegelter Stellung;
-
2 einen
Querschnitt gemäß 1 in
verriegelter Stellung;
-
3 einen
Längsschnitt
durch die Ausführungsform
gemäß 1;
-
4 eine
schematische Darstellung der Verriegelungsplatten in der entriegelten
Stellung
-
5 eine
schematische Darstellung der Verriegelungsplatten in der Verriegelungsstellung;
-
6 einen
Querschnitt durch eine Feststellvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
-
7 einen
Längsschnitt
durch die Ausführungsform
gemäß 6.
-
Die 1 bis 3 lassen
ein kreiszylindrisches Gehäuse 1 erkennen,
das aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3 besteht.
Das Unterteil 2 weist einen kreisrunden Boden 4 und
eine nach oben offene Mantelwand 5 auf, während das
Oberteil 3 einen kreisrunden Deckel 6 und eine
nach unten offene, in die Mantelwand 5 des Unterteils 2 einsetzbare
Mantelwand 7 aufweist. Im Bereich des Unterteils kann eine
zylindrische Stange 8 durch das Gehäuse hindurch ragen.
-
Die
Lage der zylindrischen Stange 8 ist in der Zeichnung strichpunktiert
dargestellt. Die zylindrische Stange 8 weist eine Längsachse 9 auf,
in der sie hin- und herbewegbar ist. In das Oberteil 3 des
Gehäuses 1 ist
ein Kolben 10 mit einer O-Ring-Dichtung 11 und einem
flachen Dichtungsband 12 abgedichtet eingesetzt. Der Kolben 10 weist
eine nach unten offene zentrale Kammer 13 auf, in die Steueransätze 14 von
Verriegelungsplatten 15 hineinragen. Seitlich der zentralen
Kammer 13 befinden sich zwei nach unten offene Sacklochkammern 16,
die Druckfedern 17 aufnehmen, die sich mit ihrem oberen
Ende somit an der geschlossenen Stirnwand der Sacklochkammer 16 abstützen. Am Übergang
zwischen Unterteil 2 und Oberteil 3 weist das
Gehäuse
eine ringförmige Abstützfläche für die unteren
Enden der Druckfedern 17 auf.
-
Die
Steueransätze 14 der
Verriegelungsplatten 15 sind mit jeweils einer Schräglochführung 19, 19' versehen, wobei
eine Art der Verriegelungsplatten 15 eine in 1 von
einer Mittenachse 20 in Form eines nach links oben gerichteten
Langloches ausgebildete Schräglochführung 19 und
die andere Art der Verriegelungsplatten eine entsprechende nach
oben rechts gerichtete Schräglochführung 19' aufweist. Die
Verriegelungsplatten 15 sind im Bereich der Stange 9 mit
einer vergrößerten Breite
ausgebildet, sodass sie mit einer Durchgangsöffnung 21 die zylindrische
Stange 8 mit einer die Stange nicht behindernden Öffnung umfassen.
-
Durch
die Schräglochführungen 19, 19' der Verriegelungsplatten 15 ragt
ein gemeinsamer Steuerzapfen 22, der in dem Kolben 10 gelagert
ist, wie insbesondere 3 verdeutlicht.
-
Auf
der gegenüberliegenden
Seite der die Ausnehmung 21 bildenden Durchgangsöffnung sind die
Verriegelungsplatten 15 in einem gemeinsamen Drehgelenk 23 gelagert.
-
3 verdeutlicht,
dass in der dargestellten Ausführungsform
fünf Verriegelungsplatten 15 parallel
zueinander liegend zu einem Paket zusammengestellt sind, das von
dem Steuerzapfen 22 durchragt wird (die Lagerung in dem
gemeinsamen Drehgelenk 23 ist in 3 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt).
Das Paket der jeweils in ihrer Ebene senkrecht zur Längsachse 9 stehenden
Verriegelungsplatten 15 wird beidseitig axial durch die
Stange 8 mit einer Durchgangsöffnung umgebenden Schwenkplatten 24 begrenzt,
die um jeweils eine senkrecht zur Längsachse 9 stehende
Drehachse 25 schwenkbar ausgebildet sind. Die Drehachse 25 befindet
sich in 3 unterhalb der zylindrischen
Stange 8. Am oberen Ende jeder Schwenkplatte 24 stützt sich
eine Druckfeder 26 einerseits an der benachbarten äußersten
Verriegelungsplatte 15 des Pakets und andererseits an einer
Sacklochbohrung in der Schwenkplatte 24 ab. Mit der Druckfeder 26 wird
die Schwenkplatte verschwenkt, um so eine zusätzliche Sicherheitsverriegelung
der Stange 8 vorzunehmen. Für die Steuerung in eine Entriegelungsstellung
sind die oberen Enden der Schwenkplatten 24 mit einer Steuerschräge 27 versehen,
die mit einer entsprechenden Steuerschräge 28 am unteren Ende
des Kolbens 10 zusammenwirkt, um die Schwenkplatten 24 in
eine Stellung senkrecht zur Längsachse 9 zu bringen,
in der die Bewegung der Stange 8 durch die Schwenkplatten 24 nicht
behindert wird.
-
1 zeigt
die durch den Zylinder 10 und den Steuerzapfen 22 gebildete
Steuerelementanordnung in der Entriegelungsstellung. Diese wird
dadurch erreicht, dass über
einen im Deckel 6 angebrachten Fluidanschluss 31 ein
Steuerfluid, beispielsweise Druckluft, gedrückt wird. Dadurch wird der
Kolben 10 gegen die Kraft der Druckfedern 17 nach
unten gedrückt,
wodurch der Steuerzapfen 22 in den Schräglochführungen 19, 19' nach unten
fährt, sodass
die Verriegelungsplatten 15 in eine nicht verschwenkte
Stellung gesteuert werden, in der die zylindrische Stange 8 in
den Ausnehmungen 21 der Verriegelungsplatten 15 frei
verschieblich ist.
-
Ist
es aus Sicherheitsgründen
erforderlich, die Bewegung der Stange 8 schnell zu stoppen,
wird das Fluid abgeschaltet, sodass der Kolben 10 unter der
Wirkung der Druckfedern 17 gegen den Deckel 6 des
Gehäuses 1 gedrückt wird.
Mit dem Kolben 10 verfährt
der Steuerzapfen 22 nach oben und drückt aufgrund der Schräglochführungen 19, 19' die jeweiligen
Verriegelungsplatten 15 in die entsprechend den Schräglochführungen 19, 19' unterschiedlichen Verschwenkstellungen.
Bei der Anordnung mit fünf Verriegelungsplatten 15 verschwenken
somit die beiden äußeren und
die mittlere Verriegelungsplatte 15 in die eine Richtung,
während
die dazwischen befindlichen beiden Verriegelungsplatten 15 in
die andere Richtung verschwenken. Somit greifen benachbarte Verriegelungsplatten 15 jeweils
mit gegenüberliegenden
Kanten an der Stange 8 zum Zwecke der Verriegelung an.
-
Durch
das Hochfahren des Kolbens 10 gelangt die Schräge 28 außer Eingriff
der Steuerschräge 27 an
den Schwenkplatten 24, sodass diese unter der Wirkung der
Druckfedern 26 um die jeweilige Achse 25 schwenken
und dadurch eine zusätzliche Blockierung
der Bewegung der Stange 8 bewirken. Damit dabei die obere
Kante und untere Kante der Durchgangsöffnung der Schwenkplatten 24 an
der Stange 8 angreifen können, ist die Lagerung der Schwenkplatten 24 an
der Drehachse 25 mit einem Langlochlager 29 ausgeführt, sodass
beim Verschwenken die Schwenkplatte 24 etwas nach oben wandern
kann, um gleichmäßig mit
der oberen und unteren Kante an der Stange 8 anzuliegen.
Dennoch besteht eine definierte Drehachse 25 für die Schwenkplatten 24.
-
Die
in 3 dargestellte entriegelte Stellung wird üblicherweise
durch einen Fluiddruck erzeugt. Es besteht jedoch in manchen Anwendungsfällen auch
das Bedürfnis,
die entriegelte Stellung ohne Fluiddruck manuell einstellen zu können. Dies
wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Feststellvorrichtung
dadurch ermöglicht,
dass in den Fluidanschluss 31 ein Innengewinde 32 eingebracht ist,
in dem ein Gewindebolzen 33 eingesetzt ist, mit dem ein
sich nach unten anschließender
Betätigungsbolzen 34 verbunden
ist. Die Gewindebohrung 32 steht senkrecht auf der Stirnseite 6 des
Gehäuses 1.
Der Gewindebolzen 33 ist beispielsweise mittels eines Innensechskantes
drehbar, wodurch der Betätigungsbolzen
nach unten bis in die in 3 dargestellte Entriegelungsstellung
verfahrbar ist, in der der Betätigungsbolzen 34 den
Kolben 10 in die Entriegelungsstellung drückt und
den Kolben 10 in dieser Stellung hält. In dieser Entriegelungsstellung
ist die Feststellvorrichtung dauerhaft unwirksam geschaltet, bis
der Gewindebolzen 33 mit dem Betätigungsbolzen 34 in
die in 2 dargestellte Ausgangsstellung zurückgedreht
worden ist.
-
Die 4 und 5 zeigen
in vergrößerter Darstellung
schematisch die Entriegelungsstellung bzw. die Verriegelungsstellung.
Dabei wird deutlich, dass die Ausnehmungen 21 der Verriegelungsplatten 15 keine
kreisrunden Kanten aufweisen, sondern etwas aus der Kreisform heraus
verformt sind. Die Kontur der Stange 8 ist strichpunktiert
eingezeichnet. Die Ausnehmungen 21 geben in der Entriegelungsstellung
der 4 die Stange 8 vollständig frei. Demzufolge sind
die Verriegelungsplatten 15 im unverschwenkten Zustand.
Durch das Hochfahren des Steuerzapfens 22 in die in 5 dargestellte
Stellung werden die beiden Arten der Verriegelungsplatten 15 um
das Drehgelenk 23 in unterschiedlichen Richtungen in ihrer
(zur Zeichenebene parallelen) Ebene verschwenkt, sodass die zur
durchgezogen dargestellten Schräglochführung 19 gehörende Verriegelungsplatte 15 mit
ihrer durchgezogen dargestellten rechten Kante 21' an der Stange 8 anliegt, während von
der der mit der Langlochführung 19' versehenen
Verriegelungsplatte 15 die linke Kante 21'' an der gegenüberliegenden Seite der Stange 8 anliegt.
-
Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mit fünf Verriegelungsplatten 5 drücken somit
drei Kanten 21' von
der einen Seite und zwei Kanten 21'' von
der anderen Seite gegen die Stange 8. Dadurch wird ein
resultierendes translatorisches Quermoment auf die Stange 8 vermieden.
-
Die 6 und 7 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
eines Gehäuses 1', bei dem ein
Gehäuseunterteil
als ein zweites Teilgehäuse 2' und ein Gehäuseoberteil
als ein kreiszylindrisches erstes Teilgehäuse 3' ausgebildet ist. Das Teilgehäuse 3' wird dabei
in dem flanschartigen Gehäuseteil 2' gehalten, sodass
das flanschartige Gehäuseteil 2' mittels Schrauben 30 an
eine Maschine o. dgl. anschraubbar ist. Der funktionelle Aufbau
stimmt im Übrigen
mit dem Aufbau der in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform überein,
sodass sich eine Wiederholung dieser Beschreibung erübrigt. Zu beachten
ist lediglich, dass in der Ausführungsform der 6 und 7 nur
drei Verriegelungsplatten 15 verwendet worden sind.
-
In
dem Paket der Verriegelungsplatten 15, wie es in den 3 und 7 dargestellt
ist, können identische
Verriegelungsplatten 15 zu dem Paket zusammengestellt werden,
wobei lediglich benachbarte Verriegelungsplatten um 180° zueinander
gedreht verwendet werden, sodass die unterschiedlichen Schräglochführungen 19 und 19' aufgrund der
Drehung der Verriegelungsplatten 15 entstehen. Hierdurch
wird der Aufwand für
die Herstellung und die Lagerhaltung der Verriegelungsplatten 15 reduziert.
-
Es
ist ohne weiteres ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Feststellvorrichtung
mindestens zwei Verriegelungsplatten 15 aufweisen muss.
Da bei der Verwendung von zwei Verriegelungsplatten 15 ein
Drehmoment auf den Zapfen 22 durch die Schräglochführungen 19, 19' beim Übergang
in die Verriegelungsstellung ausgeübt wird, müsste in diesem Fall eine eigene
Führung
für den
Steuerzapfen 22 vorgesehen werden. Bei der bevorzugten
Verwendung von mindestens drei Verriegelungsplatten 15 ist eine
eigene Führung
nicht erforderlich, da das Drehmoment durch die Verriegelungsplatten 15 selbst kompensiert
wird.