DE19715142B4 - Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro-pneumatischem Druckübersetzersystem - Google Patents
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Abstract
Bremse
für Kugelschienenführungen, mit
hydro-pneumatischem
Druckübersetzersystem,
mit einem Gehäuse
und Bremsbacken, wobei ein Luftkolben (104, 204) und ein Ölkolben
(106, 206) vorgesehen sind, zwischen denen eine als Schraubendruckfeder
ausgebildete Feder (108, 208) eingespannt ist, und 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,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkolben (106, 206) fest mit
einer Zugstange (110, 210) für die
Betätigung
einer Bremsbacke (118, 218) verbunden ist und sich ein Ölkanal (114,
214) in der Zugstange (110, 210) befindet.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremse für Kugelschienenführungen mit einem hydro-pneumatischen Druckübersetzersystem.
- Bremsen für Kugelschienenführungen sind aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 89 04 334 U1 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 eine 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
-
1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro-pneumatischem Druckübersetzersystem, -
2 eine Draufsicht auf die Bremse nach1 , -
3 eine Unteransicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Bremse für Kugelschienenführungen mit hydro-pneumatischem Druckübersetzersystem, -
4 einen Längsschnitt durch die Bremse nach3 . - Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Bremse
100 (1 ,2 ) ein Gehäuse101 , dessen Innenraum in Form einer Zylinderbohrung102 mittels eines Deckels103 unter Zwischenlegung eines O-Rings verschlossen ist. In der1 der Zeichnungen ist der ungebremste Zustand dargestellt. - In der Nähe des Deckels
103 (1 ) befindet sich ein Luftkolben104 , der mittels eines Lippenrings105 gegenüber der Zylinderbohrung102 abgedichtet ist. Am dem Deckel103 gegenüberliegenden Ende der Zylinderbohrung102 befindet sich ein Ölkolben106 , der gleichfalls mittels eines Lippenrings107 gegenüber der Zylinderbohrung102 abgedichtet ist und ein Führungsband109 trägt. - Zwischen dem Luftkolben
104 und dem Ölkolben106 ist eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder108 eingespannt, welche die Bestrebung hat, den Luftkolben104 und den Ölkolben106 voneinander wegzudrücken. Die Feder108 dient als Rückholfeder beim Lösen der Bremse100 , was weiter unten noch näher erläutert werden wird. - In den Ölkolben
106 ist eine Zugstange110 eingeschraubt, in der sich ein Ölkanal114 befindet. Seine Funktion wird weiter unten noch beschrieben werden. Über der Führungsschiene120 , an der gebremst werden soll, ist die Zugstange110 abgeflacht. An ihrem freien Ende trägt die Zugstange110 eine Bremsbacke118 und ist ferner mit einer Zusatzführung117 verbunden. - Die Zusatzführung
117 ist eine Verlängerung der Zugstange110 . Die Zusatzführung117 ist im Gehäuse101 gleitend gelagert und überträgt die Biegekräfte der Zugstange110 auf das Gehäuse101 der Bremse100 . - Die Abflachung der Zugstange
110 über der Führungsschiene120 hat den Zweck, daß der Versatz der Kraftwirkungslinie des Ölkolbens106 und des Kraftangriffspunkts der Bremskraft minimiert werden kann, und erreicht wird, daß die vom Gehäuse101 aufzunehmenden Biegekräfte kleingehalten werden. - Die Zugstange
110 läuft durch einen Lippenring121 , der den Ölraum116 hinter dem Ölkolben106 abdichtet. Eine feste Bremsbacke119 ist mit einer Bohrung122 versehen, durch welche die Zugstange110 hindurchläuft. Für die feste Bremsbacke119 dient das Gehäuse101 der Bremse100 als Widerlager. - In den Luftkolben
104 ist eine Druckstange124 eingeschraubt, die mit ihrem anderen Ende in den Ölkolben106 hineinläuft. Die Druckstange124 ist mittels einer Lippendichtung125 gegen einen Ölraum127 abgedichtet. - Die Bremse wird mittels Befestigungsgewinden
123 im Gehäuse101 der Bremse100 an einen (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Laufwagen einer (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Linearführungseinheit montiert, um den Laufwagen relativ zur Führungsschiene120 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 (1 ) der Bremse100 über deren Druckluftanschluß111 Druckluft zugeführt, so füllt sich der Druckluftraum112 vor dem Luftkolben104 . Dadurch wirkt eine Kraft auf den Luftkolben104 ein. - Die Druckstange
124 bewirkt einen um das Verhältnis von Luftkolbenfläche zu Querschnittsfläche der Druckstange124 vergrößerten Öldruck. Das Öl strömt vom Ölraum127 durch den Ölkanal114 zum Ölraum116 , also zur wirksamen Fläche des Ölkolbens106 , und schiebt den Ölkolben106 in Richtung auf den Luftkolben104 . Damit sich zwischen dem Luftkolben104 und dem Ölkolben106 kein Luftpolster bildet, wird der Zwischenraum113 zwischen den beiden Kolben über eine Entlüftungsbohrung115 entlüftet. - Der Ölkolben
106 übt auf die Zugstange110 eine Zugkraft aus. Die Zugstange110 zieht die Bremsbacke118 gegen die Führungsschiene120 . Die andere Bremsbacke119 , die sich am Gehäuse101 der Bremse100 abstützt, bildet ein Widerlager. Die Führungsschiene120 wird zwischen den beiden Bremsbacke118 ,119 geklemmt. Die auf die Führungsschiene120 einwirkende Normalkraft verursacht eine derart starke Reibung, daß ein Verschieben der Bremse100 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 11-fache 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 Luftkolben104 und Ölkolben106 weiter zusammengedrückte Feder108 bringt sowohl den Luftkolben104 , wie auch den Ölkolben106 in ihre jeweilige Ausgangsstellung zurück. Die Bremsbacke118 wird von der Führungsschiene120 abgehoben, und es wirkt keine Bremskraft mehr auf die Führungsschiene120 . - Mit einem zweiten Ausführungsbeispiel (
3 ,4 ) der Erfindung wird man besonderen Einbauumständen gerecht, weshalb hierbei eine Bremse200 , also auch deren Gehäuse201 , senkrecht über einer Führungsschiene220 steht, an der gebremst werden soll. - Die Bremse
200 (3 ,4 ) weist das Gehäuse201 auf, dessen Innenraum in Form einer Zylinderbohrung202 mittels eines Deckels203 verschlossen ist. In der4 der Zeichnungen ist der ungebremste Zustand dargestellt. - In der Mähe des Deckels
203 (4 ) befindet sich ein Luftkolben204 , der mittels eines Lippenrings205 gegenüber der Zylinderbohrung202 abgedichtet ist. Am dem Deckel203 gegenüberliegenden Ende der Zylinderbohrung202 befindet sich ein Ölkolben206 , der gleichfalls mittels eines Lippenrings207 gegenüber der Zylinderbohrung202 abgedichtet ist und ein Führungsband209 trägt. - Zwischen dem Luftkolben
204 und dem Ölkolben206 ist eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder208 eingespannt, welche die Bestrebung hat, den Luftkolben204 und den Ölkolben206 voneinander wegzudrücken. Die Feder208 dient als Rückholfeder beim Lösen der Bremse200 , was weiter unten noch näher erläutert werden wird. - In den Ölkolben
206 ist eine Zugstange220 eingeschraubt, in der sich ein Ölkanal214 befindet. Seine Funktion wird weiter unten noch beschrieben werden. An ihrem freien Ende ist die Zugstange210 an einer Stelle217 , beispielsweise mit Hilfe eines Lagerstifts, am einen Schenkel eines Winkelhebels218 eingehängt. Der Winkelhebel218 ist auf einem gehäusefesten Stift226 lose verschwenkbar gelagert. Sein anderer Schenkel bildet die bewegliche, gegen die Führungsschiene220 auf deren einer Seite drückende Bremsbacke der Bremse200 . Im Bereich der anderen Seite der Führungsschiene220 ist eine feste Bremsbacke219 am Gehäuse201 der Bremse200 angebracht. - Die Zugstange
210 Läuft durch einen Lippenring221 , der den Ölraum216 hinter dem Ölkolben206 abdichtet. - In den Luftkolben
204 ist eine Druckstange224 eingeschraubt, die mit ihrem anderen, freien Ende in den Ölkolben206 hineinläuft. Die Druckstange224 ist mittels einer Lippendichtung125 gegen einen Ölraum227 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 (3 ,4 ) der Bremse200 über deren Druckluftanschluß211 (3 ) Druckluft zugeführt, so füllt sich der Druckluftraum212 vor dem Luftkolben204 . Dadurch wirkt eine Kraft auf den Luftkolben204 ein. - Die Druckstange
224 bewirkt einen um das Verhältnis von Luftkolbenfläche zu Querschnittsfläche der Druckstange224 vergrößerten Öldruck. Das Öl strömt vom Ölraum227 durch den Ölkanal214 in den Ölraum216 , also zur wirksamen Fläche des Ölkolbens206 , und schiebt den Ölkolben206 in Richtung auf den Luftkolben204 . Damit sich zwischen dem Luftkolben204 und dem Ölkolben206 kein Luftpolster bildet, wird der Zwischenraum213 zwischen den beiden Kolben über eine Entlüftungsbohrung215 entlüftet. - Der Ölkolben
206 übt auf die Zugstange210 eine Zugkraft aus. Die Zugstange210 zieht den einen Schenkel222 des Winkelhebels218 in Richtung des Deckels203 der Bremse200 , wodurch der Winkelhebel218 so verschwenkt, daß sein anderer Schenkel gegen die Führungsschiene220 drückt und den Bremsvorgang bewirkt, wobei die feste Bremsbacke219 als Widerlager wirkt. - Die auf die Führungsschiene
220 einwirkende Normalkraft verursacht eine derart starke Reibung, daß ein Verschieben der Bremse200 und damit des mit ihr verbundenen (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Wagens bzw. Schlittens, an der die Bremse200 angebracht ist, verhindert wird. - Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde bei einem Test eine 11-fache Druckübersetzung zwischen dem zugeführten Luftdruck und dem Öldruck erzielt.
- Zum Lösen der Bremse
200 wird die Druckluftzufuhr unterbrochen. Die durch die vorherige Verschiebung von Luftkolben204 und Ölkolben206 weiter zusammengedrückte Feder208 bringt sowohl den Luftkolben204 , wie auch den Ölkolben206 in ihre jeweilige Ausgangsstellung zurück. Der Winkelhebel218 schwenkt von der Führungsschiene220 weg, so daß keine Bremskraft mehr auf die Führungsschiene220 einwirkt.
Claims (6)
- Bremse für Kugelschienenführungen, mit hydro-pneumatischem Druckübersetzersystem, mit einem Gehäuse und Bremsbacken, wobei ein Luftkolben (
104 ,204 ) und ein Ölkolben (106 ,206 ) vorgesehen sind, zwischen denen eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder (108 ,208 ) eingespannt ist, und 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, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkolben (106 ,206 ) fest mit einer Zugstange (110 ,210 ) für die Betätigung einer Bremsbacke (118 ,218 ) verbunden ist und sich ein Ölkanal (114 ,214 ) in der Zugstange (110 ,210 ) befindet. - Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bremsbacken (
118 ) am Ende der Zugstange (210 ) fest angebracht ist. - Bremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (
110 ) im Bereich der Bremsbacken (119 ,118 ) abgeflacht ist. - Bremse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, 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. - Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich beim Bremsen der Luftkolben (
104 ,204 ) und der Ölkolben (106 ,206 ) unter Zusammendrückung der Feder (108 ,208 ) aufeinanderzubewegen. - Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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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