DE3719155A1 - In einem gehaeuse untergebrachte sicherheitsklemmvorrichtung zum verklemmen der kolbenstange eines hubzylinders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in einem Gehäuse untergebrachte Sicherheitsklemmvorrichtung zum Verklemmen der Kolbenstange eines Hubzylinders, mit wenigstens einem auf die Kolbenstange quer dazu drückbaren Klemmelement.

Derartige Sicherheitsklemmvorrichtungen finden insbesondere in hydraulischen Anlagen Anwendung, in denen es darauf ankommt, daß eine durch das Druckfluid erzielte Stellung eines hydraulischen Arbeitszylinders auch dann beigehalten wird, wenn der Druck des Druckfluides absinkt, z.B. in Folge einer Beschädigung der Druckerzeugungseinrichtung oder einfach infolge eines Leckflusses in der Anlage.

Eine Sicherheitsklemmeinrichtung der eingangs genannten Art ist z.B. aus der Druckschrift "Ringspann-Sicherheitsklemmeinheit für Hubzylinder und Axialverstellungen" der Firma Ringspann Albrecht Maurer KG, Bad Homburg, bekannt geworden. Innerhalb eines Gehäuses befindet sich ein die Kolbenstange eines Hubzylinders oder eines Arbeitszylinders umfassender und axial beweglich geführter Kolben, der in axialer Richtung auf einer Seite von einem Federpaket und auf der anderen Seite von einem Druckfluid beaufschlagt wird. Innerhalb des Kolbens befindet sich eine Spannscheibenanordnung, die dann, wenn sie zusammengedrückt wird, ihren Innendurchmesser verkleinert. Wenn nun das Druckfluid aus dem Raum, der dem Federpaket entgegengesetzt liegt, abströmt, beispielsweise durch einen Leckfluss oder durch Druckverlust in der Hydraulikanlage, dann überwiegt die Axialkraft des Federpaktes und drückt auf die Spannscheibenanordnung; diese Spannscheibenanordnung wirkt auf eine Hülse mit axialen Schlitzen, wobei durch diese Schlitze in der Hülse Klemmfinger gebildet werden, und die einzelnen Klemmfinger drücken auf die Kolbenstange und halten diese fest. Von den Klemmfinder allerdings wirken nur die kantigen freien biegbaren Enden auf die Kolbenstange, und aus diesem Grunde ist für die Kolbenstange nur bestimmtes Material zu verwenden. Insbesondere muß die Kolbenstange eine besonders harte Oberfläche aufweisen, die entweder mit einem Hartverchromverfahren oder mit Oberflächenhärtung erzielt wird, damit die Kolbenstange nicht dadurch beschädigt wird, daß die Klemmfinger mit ihren Endkanten sich in das Material der Kolbenstange eindrücken. Darüber hinaus wird auch eine bestimmte Toleranzgröße und eine bestimmte Oberflächenrauhtiefe der Kolbenstange gefordert (siehe a.a.O., Seite 6).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitsklemmvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine besondere Oberflächengüte der Kolbenstange nicht erforderlich ist und bei der Eindrückungen, die von den Klemmelementen herrühren können, vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Gehäuses mindestens zwei Kolben radial zur Kolbenstange verschiebbar geführt angeordnet sind, daß mit jedem Kolben ein Klemmelement gekuppelt ist, das an der Außenfläche der Kolbenstange anliegt, daß jeder Kolben von einer Federeinrichtung gegen die Kolbenstange gedrückt ist und daß in den auf der der Kolbenstange benachbarten Seite des Kolbens befindlichen Raum ein Druckfluid einfüllbar ist, das den Kolben entgegen der Kraft der Feder von der Kolbenstange wegbewegt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß mindestens drei gleichmäßig am Umfang verteilte Klemmelemente mit den zugehörigen Kolben vorgesehen sind, und in weiterer Ausgestaltung sind zwei oder vier je paarweise sich gegenüberliegende Klemmelmente vorgesehen. Die Verwendung von zwei Klemmelementen ist für verhältnismäßig geringe Hubkräfte des Hubzylinders und die Verwendung von vier paarweise sich gegenüberliegenden Klemmelementen ist bei erhöhter Hubkraft erforderlich.

Als Federn werden in zweckmäßiger Weise ggfls. zu einem Paket zusammengesetzte Tellerfedern verwendet, da deren Federcharakteristik eine ausreichende hohe Klemmkraft bewirkt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:

Wenn der Hubzylinder betätigt wird, dann wirkt das Druckfluid auf die Kolben entgegen der Kraft der Federn und damit werden die Klemmelemente freigegeben. Wenn nun der Druck innerhalb des Druckfluids abfällt, dann überwiegt bei einem bestimmten niedrigen Druckwert die Kraft der Federn und drückt die Klemmelemente gegen die Außenfläche der Kolbenstange, wodurch die Kolbenstange festgehalten wird und sich der Kolben innerhalb des Hubzylinders nicht mehr bewegen kann.

Die Klemmelemente sind der Außenkontur der Kolbenstange im Bereich der Berührungsfläche zur Kolbenstange hin angepasst und besitzen vorteilhaft eine in Richtung der Kolbenstange verlaufende Ausdehnung, wodurch die Flächenpressung auf die Kolbenstange gegenüber der bekannten Sicherheitsklemmeinheit, bei der die Kraftübertragung linienförmig ist, erheblich verringert wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahin gehen, daß der Kolben als Doppelkolben mit zwei in Abstand zueinander angeordneten und mit einem Kolbenstangenglied miteinander verbundenen Kolbenflanschen ausgebildet ist und daß der Kolben zumindest im Raum zwischen den Kolbenflanschen mit gleitfähigem Dichtmaterial ausgefüllt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine Sicherheits­ klemmeinrichtung,

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Zuordnung der Sicherheitsklemmvor­ richtung nach Fig. 1 zu einem Hydrau­ likzylinder und

Fig. 3 die perspektivische Darstellung eines Klemmelementes.

Es sei nun bezug genommen auf die Fig. 2.

An einem Hydraulikzylinder 10, in dessen Inneren ein Kolben 11, an dem eine Kolbenstange 12 angeformt ist, hin- und herbeweglich untergebracht ist, ist eine Sicherheitsklemmvorrichtung 13 mit Schraubenverbindungen 14 befestigt, die die Kolbenstange in bestimmten Stellungen festhalten kann. In den Raum 15 unterhalb des Kolbens 11 und in den Raum 17 oberhalb des Kolbens wird über eine Leitung 16 bzw. über eine Leitung 18 Druckfluid, z.B. Hydrauliköl oder Druckluft, eingefüllt, so daß der Kolben 11 entweder in Pfeilrichtung A oder in Pfeilrichtung B betätigbar ist. An der Druckfluidleitung 16 ist eine Zuführungsleitung 19 und an der Druckfluidleitung 18 eine Zuführungsleitung 20 angeschlossen, die - wie weiter unten dargestellt werden soll - der Sicherheitsklemmvorrichtung 13 zugeführt bzw. daran angeschlossen werden. In den beiden Leitungen 19 und 20 befindet sich ein Ventil 21, mit dem die Zufuhr bzw. Abfuhr von Druckfluid zu der Sicherheitsklemmvorrichtung 13 einerseits und zu Niederdruckbehältern 22 andererseits gesteuert werden kann. In der Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Sicherheitsklemmvorrichtung gemäß Schnittlinie I-I der Fig. 1 näher dargestellt.

Die Sicherheitsklemmvorrichtung 13 ist in einem Gehäuse 23 untergebracht, das insgesamt vier Bohrungen 24, 25, 26 und 27 enthält. Die Bohrungen 24 und 26 verlaufen in einer Achse und die Bohrungen 25 und 27 in einer senkrecht dazu verlaufenden Achse, wobei alle vier Bohrungen jeweils in einer Ebene liegen. Innerhalb jeder Bohrung ist ein Doppelkolben 28, 29, 30 und 31 bewegbar geführt; alle Doppelkolben sind gleich ausgebildet und aus diesem Grunde soll der Doppelkolben 31 näher erläutert werden. Dieser Doppelkolben 31 besitzt in Abstand zueinander liegende Kolbenflansche 32 und 33, die mit einer Verbindungskolbenstange 34 miteinander verbunden sind. Am inneren Ende des Kolbenflansches 33 befindet sich ein Zapfen 35, an dem ein Gewindestück 36 angeformt ist, über das ein Klemmteil 37 an dem Zapfen 35 angeschraubt ist. Das Klemmteil 37 ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, ein langgestrecktes, im Querschnitt etwa hausförmiges Teil, mit einer auf einer Seite befindlichen Rechteckfläche 38 und einem auf der entgegengesetzen Seite (in Fig. 3 nach oben gerichtet) angeordneten Doppelkeil mit sich gegenüberliegenden und etwa unter 45 Grad verlaufenden Dachseitenflächen 40 und 41; diese Dachseitenflächen 40 und 41 enden nicht in einer Kante, sondern schließen an eine in Längsrichtung zu dem Klemmteil 37 verlaufende Aushöhlung 42 an, die die Form eines Grabens aufweist und deren Radius dem Außendurchmesser der Kolbenstange 12 entspricht.

Insgesamt also sind bei der Ausführung nach Fig. 1 vier Doppelkolben 28, 29, 30 und 31 sowie vier Klemmteile 37 vorhanden, die alle die gleiche Form aufweisen.

In den Raum 44 unterhalb des Kolbens mündet eine Druckleitung 45, die in eine quer dazu laufende Druckleitung 46 einmündet, und in diese Druckleitung 46 mündet eine Druckleitung 47 ein, die dem Kolben 31 zugeordnet ist. In gleicher Weise sind auch den Kolben 28 und 29 Druckleitungen 48 und 49 zugeordnet, die dann wiederum in eine gemeinsame Druckleitung 50 einmünden. Die beiden Druckleitungen 46 und 50 verlaufen senkrecht zu der Ebene, in der die Kolben liegen, und in Verbindungsleitungen für diese beiden Druckleitungen 46 und 50 schließen die Zuführungsleitungen 19 und 20 an, sodaß Druck in jeder der beiden Zuführungsleitungen 19 und 20 zu den Leitungen 46 und 50 gelangt.

Der Kolben 30 besitzt zwischen dem Klemmteil und dem Kolbenflansch 44 eine Dichtung 51 und der Raum zwischen den beiden Kolbenflanschen 32 und 33 ist mit einer Dichtungsmasse 52 ausgefüllt, so daß der Raum 44 unterhalb des Kolbens bzw. des Kolbenflansches 33 in jedem Fall nach innen zur Kolbenstange 12 und nach außen abgedichtet ist. In der Ausgestaltung nach Fig. 1 ist die Dichtung 52 im Bereich des Zapfens 35 untergebracht; damit in diesem Bereich eine optimale Führung gewährleitet ist, besitzt die Bohrung 26 dort eine ringförmig umlaufende Leiste 53, in deren Innenfläche die Dichtung 51 untergebracht ist.

Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Bohrungen 26 durchgehend auszubilden und dabei die Länge jedes Klemmteiles so zu wählen, daß der Doppelkolben von außen nach innen eingeführt werden kann, darüber hinaus besteht ferner die Möglichkeit, in die Bohrungen 24 bis 27 jeweils eine Buchse einzuführen und innerhalb dieser Buchse den Doppelkolben zu führen. Welche Konstruktion im einzelnen gewählt wird, bleibt damit dem Fachmann überlassen und gleichgültig, ob eine Buchse vorgesehen ist oder nicht, auch diese Ausführung wird von dem Erfindungsgedanken mit umfasst.

In dem Raum 54 außerhalb des Kolbens, der mittels eines Deckels 55 abgedeckt bzw. verschlossen ist, befindet sich eine Druckfeder 56, die den Doppelkolben 30 dauernd in Pfeilrichtung C drückt. Diese Federanordnung 56 ist vorzugsweise als Tellerfederpaket ausgebildet, weil die von einem Tellerfederpaket erzeugte Kraft ausreichend groß gemacht werden kann. Am Kolben 30 und an dem Deckel 55 befindet sich jeweils ein Führungszapfen 57 und 58, zur besseren Führung der Feder 56.

Die Wirkungsweise ist nun folgende:

Wenn Druckfluid in den Raum 15 unterhalb des Kolbens 11 (siehe Fig. 2) eingefüllt wird, dann wird gleichzeitig über die Leitung 19 Druckfluid in die Leitung 46 und 50 eingepresst. Auf diese Weise wird Druckfluid in den Raum 44 unterhalb der Kolben 28 bis 31 gedrückt, so daß die Kraft der Federn 56 überwunden wird und die Klemmelemente die Kolbenstange 50 freigeben.

Wenn nun der Kolben 11 seine Endstellung erreicht hat, dann kann das Ventil 21 so entlüftet werden, daß das Druckfluid in die Niederdruckbehälter 22 einfließt, und auf diese Weise werden die beiden Leitungen 46 und 50 über die Leitungen 19 und 20 entlastet, so daß die Kraft der Druckfedern 56 auf die Klemmteile wirkt und die Klemmteile mit ihren Flächen 42 gegen die Außenfläche der Kolbenstange 50 drücken. Sobald nun der Kolben 11 in die entgegengesetzte Richtung verschoben wird, wird über die Leitung 20 Druckfluid der Sicherheitsklemmvorrichtung und damit den Kolben 28 bis 31 zugeführt, wodurch wiederum die Kraft der Feder überwunden wird und die Kolbenstange freigegeben wird.

Wenn der Kolben dann seine andere Endstellung erreicht hat, kann die Sicherheitsklemmvorrichtung wieder vom Druckfluid entlastet werden, so daß die Kolbenstange 12 in der entsprechenden Stellung festgehalten ist.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Steuerung so zu wählen, daß die Sicherheitsklemmvorrichtung lediglich dann wirkt, wenn Druckabfall stattfindet. Auch dann, wenn Druckfluid durch Leckage aus der Kolben-Zylinderanordnung 10 austritt, tritt die Wirkung der Sicherheitsklemmvorrichtung ein.

Die Fig. 1 zeigt die Klemmvorrichtung in mehr schematischer Darstellung. Es ist selbstverständlich, daß alle Arten von derartigen Klemmvorrichtungen unter den Schutzumfang des Patentes fallen. Es kommt im wesentlichen bei der Erfindung darauf an, Kolben innerhalb eines Gehäuses verschiebbar anzuordnen und über diese Kolben Klemmelemente zu betätigen, wobei die Bewegungsrichtung der Kolben quer zur Bewegungsrichtung der Kolbenstange der festzuklemmenden Hydraulikeinrichtung bzw. des festzuklemmenden Hubzylinders verläuft. Von Bedeutung ist dabei, daß die Druckkraft einer Druckfeder ausgenutzt wird, um die Klemmelemente zu fixieren. Wie beispielsweise die Druckleitungen im Inneren des Gehäuses 23 hergestellt und geführt sind, wie darüber hinaus das Gehäuse an dem Hubzylinder 10 befestigt ist und wie die Bohrung, die die Doppelkolben 28 bis 31 aufnimmt, ausgestaltet sind und ob darüber hinaus das Gehäuse in seiner Mittelachse bzw. in der Ebene, in der die Doppelkolben untergebracht sind, geteilt ist, ob die Kolben als Einfachkolben ausgeführt oder wie die Klemmelemente mit den Kolben gekuppelt sind, ist für die Erfindung nur von geringer Bedeutung.

Claims (8)

1. In einem Gehäuse untergebrachte Sicherheitsklemmvorrichtung zum Verklemmen der Kolbenstange eines Hubzylinders, mit wenigstens einem auf die Kolbenstange quer dazu drückbaren Klemmelement, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (23) mindestens zwei Kolben (28, 29, 30, 31) radial zur Kolbenstange (11) verschiebbar geführt angeordnet sind, daß mit jedem Kolben ein Klemmelement (37) gekuppelt ist, das an der Außenfläche der Kolbenstange (12) anliegt, daß jeder Kolben (28 bis 31) von einer Feder gegen die Kolbenstange (12) gedrückt ist, und daß in den auf der der Kolbenstange benachbarten Seite des Kolbens befindlichen Raum (44) ein Druckfluid einfüllbar ist, daß den Kolben entgegen der Kraft der Feder von der Kolbenstange wegbewegt.

2. Sicherheitsklemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei gleichmäßig am Umfang verteilte Klemmelemente (37) mit den zugehörigen Kolben (28 bis 31) vorgesehen sind.

3. Sicherheitsklemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder vier je paarweise sich gegenüberliegende Klemmelemente (37) mit den zugehörigen Kolben (28 bis 31) vorgesehen sind.

4. Sicherheitsklemmvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (56) als Tellerfederpaket ausgebildet sind.

5. Sicherheitsklemmvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Klemmelement (37) langgestreckt und im inneren Bereich der Außenkontur der Kolbenstange angepasst ist.

6. Sicherheitsklemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Klemmelement (37) zwei etwa unter 45 Grad verlaufende Dachflächen (40, 41) aufweist, deren aufeinander zulaufende Endkanten gleichzeitig die Begrenzungskanten einer teilzylinderartigen, der Außenfläche der Kolbenstange (12) angepassten Rinne (42) bilden.

7. Sicherheitsklemmvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (28 bis 31) als Doppelkolben mit zwei in Abstand zueinander angeordneten und mit einem Kolbenstangenglied verbundenen Kolbenflansche (32, 33) ausgebildet ist, und daß der Kolben zumindest im Raum zwischen den Kolbenflanschen mit einer gleitfähigen Dichtung (52) ausgefüllt ist.

8. Sicherheitsklemmvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (28 bis 31) innerhalb von Buchsen aufgenommen sind, die zur Führung der Doppelkolben und zur Abdichtung dienen und ausgebildet sind.