DE19715142A1 - Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro-pneumatischem Druckübersetzersystem - Google Patents

Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro-pneumatischem Druckübersetzersystem

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremse für Kugelschienenführungen mit einem hydro-pneumatischen Druckübersetzersystem.
Bremsen für Kugelschienenführungen sind nicht bekannt. Für Rundwellen sind Bremsen als pneumatische Systeme mit Hebeln oder Spannzangen bekannt, die auf die Welle drücken. Bei derartigen Führungswellenbremsen wird ein drückender hydrostatisch-pneumatischer Zylinder eingesetzt.
Bei den bekannten Bremsen muß jeweils die der Bremsbacke gegenüberliegende Gehäusehälfte die volle Bremskraft als Gegenkraft aufbringen und entsprechend verwindungssteif, also sehr stabil, aufgebaut sein. Deshalb haben Bremsen mit drückendem, hydrostatisch-pneumatischem Zylinder den Nachteil großen Platzbedarfs, und die Herstellungskosten sind hoch. Die Trennung von Luft- und Ölvolumen erfolgt bei bekannten Systemen durch die Verwendung zweier Zylinderbohrungen, die durch einen festen Körper voneinander getrennt sind, was sehr aufwendig ist. Der feste Körper enthält die Dichtungen für die Druckstange, die auf das Ölvolumen drückt. Es müssen mehrere Zylinderbohrungen hergestellt und gewartet werden. Jeweils getrennte Rückholfedern einmal für den Pneumatik- und zum anderen für den Hydrostatikkolben sind nötig, was hohen Aufwand zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremse für Kugelschienenführungen der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß sie bei geringerem Fertigungsaufwand herstellbar ist und im Gebrauch kleineren Platzbedarf hat.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß nur eine einzige Zylinderbohrung nötig ist und dennoch hohe Bremskraft bei kleinen Abmessungen der Bremse erzielt wird. Eine einzige Rückholfeder reicht für den Hydrostatik- und den Pneumatikkolben aus. Der Fertigungs- und Wartungsaufwand ist kleiner als bei bisher bekannten Bremsen. Trotz ihrer kompakten Abmessungen erreicht die neue Bremse hohe Bremswirkung. Durch die hohe Anpreßkraft wird auch bei verölter oder anderweitig verschmutzter Welle hohe Bremswirkung erzielt. Durch das ziehende Prinzip, das hier angewendet wird, wirkt die Bremskraft als Zugkraft auf die Kolbenstange, so daß keine Gegenkraft aufgebracht werden muß. Während der gesamten Lebensdauer ist die Bremse wartungsfrei.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro­ pneumatischem Druckübersetzersystem,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bremse nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Unteransicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro­ pneumatischem Druckübersetzersystem,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Bremse nach Fig. 3.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Bremse 100 (Fig. 1, 2) ein Gehäuse 101, dessen Innenraum in Form einer Zylinderbohrung 102 mittels eines Deckels 103 unter Zwischenlegung eines O-Rings verschlossen ist. In der Fig. 1 der Zeichnungen ist der ungebremste Zustand dargestellt.
In der Nähe des Deckels 103 (Fig. 1) befindet sich ein Luftkolben 104, der mittels eines Lippenrings 105 gegenüber der Zylinderbohrung 102 abgedichtet ist. Am dem Deckel 103 gegenüberliegenden Ende der Zylinderbohrung 102 befindet sich ein Ölkolben 106, der gleichfalls mittels eines Lippenrings 107 gegenüber der Zylinderbohrung 102 abgedichtet ist und ein Führungsband 109 trägt.
Zwischen dem Luftkolben 104 und dem Ölkolben 106 ist eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder 108 eingespannt, welche die Bestrebung hat, den Luftkolben 104 und den Ölkolben 106 voneinander wegzudrücken. Die Feder 108 dient als Rückholfeder beim Lösen der Bremse 100, was weiter unten noch näher erläutert werden wird.
In den Ölkolben 106 ist eine Zugstange 110 eingeschraubt, in der sich ein Ölkanal 114 befindet. Seine Funktion wird weiter unten noch beschrieben werden. Über der Führungsschiene 120, an der gebremst werden soll, ist die Zugstange 110 abgeflacht. An ihrem freien Ende trägt die Zugstange 110 eine Bremsbacke 118 und ist ferner mit einer Zusatzführung 117 verbunden.
Die Zusatzführung 117 ist eine Verlängerung der Zugstange 110. Die Zusatzführung 117 ist im Gehäuse 101 gleitend gelagert und überträgt die Biegekräfte der Zugstange 110 auf das Gehäuse 101 der Bremse 100.
Die Abflachung der Zugstange 110 über der Führungsschiene 120 hat den Zweck, daß der Versatz der Kraftwirkungslinie des Ölkolbens 106 und des Kraftangriffspunkts der Bremskraft minimiert werden kann, und erreicht wird, daß die vom Gehäuse 101 aufzunehmenden Biegekräfte kleingehalten werden.
Die Zugstange 110 läuft durch einen Lippenring 121, der den Ölraum 116 hinter dem Ölkolben 106 abdichtet. Eine feste Bremsbacke 119 ist mit einer Bohrung 122 versehen, durch welche die Zugstange 110 hindurchläuft. Für die feste Bremsbacke 119 dient das Gehäuse 101 der Bremse 100 als Widerlager.
In den Luftkolben 104 ist eine Druckstange 124 eingeschraubt, die mit ihrem anderen Ende in den Ölkolben 106 hineinläuft. Die Druckstange 124 ist mittels einer Lippendichtung 125 gegen einen Ölraum 127 abgedichtet.
Die Bremse wird mittels Befestigungsgewinden 123 im Gehäuse 101 der Bremse 100 an einen (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Laufwagen einer (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Linearführungseinheit montiert, um den Laufwagen relativ zur Führungsschiene 120 zu arretieren. Um bei Einwirkung externer Kräfte ein Verschieben des Laufwagens bzw. eines Schlittens zuverlässig zu verhindern, sind hohe Bremskräfte notwendig.
Funktionsweise
Wird dem Gehäuse 101 (Fig. 1) der Bremse 100 über deren Druckluftanschluß 111 Druckluft zugeführt, so füllt sich der Druckluftraum 112 vor dem Luftkolben 104. Dadurch wirkt eine Kraft auf den Luftkolben 104 ein.
Die Druckstange 124 bewirkt einen um das Verhältnis von Luftkolbenfläche zu Querschnittsfläche der Druckstange 124 vergrößerten Öldruck. Das Öl strömt vom Ölraum 127 durch den Ölkanal 114 zum Ölraum 116, also zur wirksamen Fläche des Ölkolbens 106, und schiebt den Ölkolben 106 in Richtung auf den Luftkolben 104. Damit sich zwischen dem Luftkolben 104 und dem Ölkolben 106 kein Luftpolster bildet, wird der Zwischenraum 113 zwischen den beiden Kolben über eine Entlüftungsbohrung 115 entlüftet.
Der Ölkolben 106 übt auf die Zugstange 110 eine Zugkraft aus. Die Zugstange 110 zieht die Bremsbacke 118 gegen die Führungsschiene 120. Die andere Bremsbacke 119, die sich am Gehäuse 101 der Bremse 100 abstützt, bildet ein Widerlager. Die Führungsschiene 120 wird zwischen den beiden Bremsbacke 118, 119 geklemmt. Die auf die Führungsschiene 120 einwirkende Normalkraft verursacht eine derart starke Reibung, daß ein Verschieben der Bremse 100 und damit des mit ihr verbundenen (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Wagens bzw. Schlittens verhindert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde bei einem Test eine 11fache Druckübersetzung zwischen dem zugeführten Luftdruck und dem Öldruck erzielt. Letzterer betrug 100 kg.
Zum Lösen der Bremse 100 wird die Druckluft abgeschaltet. Die durch die vorherige Verschiebung von Luftkolben 104 und Ölkolben 106 weiter zusammengedrückte Feder 108 bringt sowohl den Luftkolben 104, wie auch den Ölkolben 106 in ihre jeweilige Ausgangsstellung zurück. Die Bremsbacke 118 wird von der Führungsschiene 120 abgehoben, und es wirkt keine Bremskraft mehr auf die Führungsschiene 120.
Mit einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3, 4) der Erfindung wird man besonderen Einbauumständen gerecht, weshalb hierbei eine Bremse 200, also auch deren Gehäuse 201, senkrecht über einer Führungsschiene 220 steht, an der gebremst werden soll.
Die Bremse 200 (Fig. 3, 4) weist das Gehäuse 201 auf, dessen Innenraum in Form einer Zylinderbohrung 202 mittels eines Deckels 203 verschlossen ist. In der Fig. 4 der Zeichnungen ist der ungebremste Zustand dargestellt.
In der Nähe des Deckels 203 (Fig. 4) befindet sich ein Luftkolben 204, der mittels eines Lippenrings 205 gegenüber der Zylinderbohrung 202 abgedichtet ist. Am dem Deckel 203 gegenüberliegenden Ende der Zylinderbohrung 202 befindet sich ein Ölkolben 206, der gleichfalls mittels eines Lippenrings 207 gegenüber der Zylinderbohrung 202 abgedichtet ist und ein Führungsband 209 trägt.
Zwischen dem Luftkolben 204 und dem Ölkolben 206 ist eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder 208 eingespannt, welche die Bestrebung hat, den Luftkolben 204 und den Ölkolben 206 voneinander wegzudrücken. Die Feder 208 dient als Rückholfeder beim Lösen der Bremse 200, was weiter unten noch näher erläutert werden wird.
In den Ölkolben 206 ist eine Zugstange 210 eingeschraubt, in der sich ein Ölkanal 214 befindet. Seine Funktion wird weiter unten noch beschrieben werden. An ihrem freien Ende ist die Zugstange 210 an einer Stelle 217, beispielsweise mit Hilfe eines Lagerstifts, am einen Schenkel eines Winkelhebels 218 eingehängt. Der Winkelhebel 218 ist auf einem gehäusefesten Stift 226 lose verschwenkbar gelagert. Sein anderer Schenkel bildet die bewegliche, gegen die Führungsschiene 220 auf deren einer Seite drückende Bremsbacke der Bremse 200. Im Bereich der anderen Seite der Führungsschiene 220 ist eine feste Bremsbacke 219 am Gehäuse 201 der Bremse 200 angebracht.
Die Zugstange 210 läuft durch einen Lippenring 221, der den Ölraum 216 hinter dem Ölkolben 206 abdichtet.
In den Luftkolben 204 ist eine Druckstange 224 eingeschraubt, die mit ihrem anderen, freien Ende in den Ölkolben 206 hineinläuft. Die Druckstange 224 ist mittels einer Lippendichtung 125 gegen einen Ölraum 227 abgedichtet.
Um bei Einwirkung externer Kräfte ein Verschieben des Laufwagens bzw. eines Schlittens zuverlässig zu verhindern, sind hohe Bremskräfte notwendig.
Funktionsweise
Wird dem Gehäuse 201 (Fig. 3, 4) der Bremse 200 über deren Druckluftanschluß 211 (Fig. 3) Druckluft zugeführt, so füllt sich der Druckluftraum 212 vor dem Luftkolben 204. Dadurch wirkt eine Kraft auf den Luftkolben 204 ein.
Die Druckstange 224 bewirkt einen um das Verhältnis von Luftkolbenfläche zu Querschnittsfläche der Druckstange 224 vergrößerten Öldruck. Das Öl strömt vom Ölraum 227 durch den Ölkanal 214 in den Ölraum 216, also zur Wirksamen Fläche des Ölkolbens 206, und schiebt den Ölkolben 206 in Richtung auf den Luftkolben 204. Damit sich zwischen dem Luftkolben 204 und dem Ölkolben 206 kein Luftpolster bildet, wird der Zwischenraum 213 zwischen den beiden Kolben über eine Entlüftungsbohrung 215 entlüftet.
Der Ölkolben 206 übt auf die Zugstange 210 eine Zugkraft aus. Die Zugstange 210 zieht den einen Schenkel 222 des Winkelhebels 218 in Richtung des Deckels 203 der Bremse 200, wodurch der Winkelhebel 218 so verschwenkt, daß sein anderer Schenkel gegen die Führungsschiene 220 drückt und den Bremsvorgang bewirkt, wobei die feste Bremsbacke 219 als Widerlager wirkt.
Die auf die Führungsschiene 220 einwirkende Normalkraft verursacht eine derart starke Reibung, daß ein Verschieben der Bremse 200 und damit des mit ihr verbundenen (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Wagens bzw. Schlittens, an der die Bremse 200 angebracht ist, verhindert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde bei einem Test eine 11fache Druckübersetzung zwischen dem zugeführten Luftdruck und dem Öldruck erzielt. Letzterer betrug 100 kg.
Zum Lösen der Bremse 200 wird die Druckluftzufuhr unterbrochen. Die durch die vorherige Verschiebung von Luftkolben 204 und Ölkolben 206 weiter zusammengedrückte Feder 208 bringt sowohl den Luftkolben 204, wie auch den Ölkolben 206 in ihre jeweilige Ausgangsstellung zurück. Der Winkelhebel 218 schwenkt von der Führungsschiene 220 weg, so daß keine Bremskraft mehr auf die Führungsschiene 220 einwirkt.
Bezugszeichenliste
100
Bremse
101
Gehäuse
102
Zylinderbohrung
103
Deckel
104
Luftkolben
105
Lippenring
106
Ölkolben
107
Lippenring
108
Feder
109
Führungsband
110
Zugstange
111
Druckluftanschluß
112
Druckluftraum
113
Zwischenraum
114
Ölkanal
115
Entlüftungsbohrung
116
Ölraum
117
Zusatzführung
118
Bremsbacke
119
Bremsbacke
120
Führungsschiene
121
Lippenring
122
Bohrung
123
Befestigungsgewinde
124
Druckstange
125
Lippendichtung
127
Ölraum
200
Bremse
201
Gehäuse
202
Zylinderbohrung
203
Deckel
204
Luftkolben
205
Lippenring
206
Ölkolben
207
Lippenring
208
Feder
209
Führungsband
210
Zugstange
211
Druckluftanschluß
212
Druckluftraum
213
Zwischenraum
214
Ölkanal
215
Entlüftungsbohrung
216
Ölraum
217
Stelle
218
Winkelhebel
219
Bremsbacke
220
Führungsschiene
221
Lippenring
222
Schenkel
223
224
Druckstange
225
Lippendichtung
226
Stift
227
Ölraum

Claims (7)

1. Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro-pneumatischem Druckübersetzersystem, mit einem Gehäuse und Bremsbacken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftkolben (104, 204) und ein Ölkolben (106, 206) vorgesehen sind, zwischen denen eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder (108, 208) eingespannt ist, daß in den Luftkolben (104, 204) eine Druckstange (124, 224) eingeschraubt ist, deren freies Ende im Ölkolben (106, 206) in einen Ölraum (127, 227) hineinläuft, der über einen Ölkanal (114, 214) mit einem weiteren Ölraum (116, 216) in druckmäßiger Verbindung steht, in dem sich die wirksame Fläche des Ölkolbens (106, 206) befindet, der fest mit einer Zugstange (110, 210) für die Betätigung einer Bremsbacke (118) bzw. einem als Bremsbacke verwendeten Winkelhebels (218) verbunden ist.
2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ölkanal (114, 214) in der Zugstange (110, 210) befindet.
3. Bremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Bremsbacken (118) am Ende der Zugstange (210) fest angebracht ist.
4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (110) im Bereich der Bremsbacken (119, 118) abgeflacht ist.
5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Zugstange (210) der eine Schenkel eines Winkelhebels (218) eingehängt ist, der Winkelhebel (218) auf einem gehäusefesten Stift (226) lose verschwenkbar gelagert ist und der andere Schenkel die bewegliche Bremsbacke der Bremse (200) bildet.
6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Bremsen der Luftkolben (104, 204) und der Ölkolben (106, 206) unter Zusammendrückung der Feder (108, 208) aufeinanderzubewegen.
7. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche am freien Ende der Druckstange (124, 224) erheblich kleiner ist als die druckwirksame Fläche des Ölkolbens (106, 206).
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