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WO2003046389A1 - Klemmvorrichtung und stelleinrichtung - Google Patents

Klemmvorrichtung und stelleinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2003046389A1
WO2003046389A1 PCT/EP2002/013304 EP0213304W WO03046389A1 WO 2003046389 A1 WO2003046389 A1 WO 2003046389A1 EP 0213304 W EP0213304 W EP 0213304W WO 03046389 A1 WO03046389 A1 WO 03046389A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spring
clamping device
clamping
screw plate
rod
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/013304
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Busse
Original Assignee
Herbert Hänchen GmbH & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Herbert Hänchen GmbH & Co. KG filed Critical Herbert Hänchen GmbH & Co. KG
Priority to AU2002352149A priority Critical patent/AU2002352149A1/en
Priority to DE50202445T priority patent/DE50202445D1/de
Priority to EP02787823A priority patent/EP1448900B1/de
Priority to US10/496,813 priority patent/US8028615B2/en
Priority to UA20040503897A priority patent/UA74099C2/uk
Priority to AT02787823T priority patent/ATE290653T1/de
Publication of WO2003046389A1 publication Critical patent/WO2003046389A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F15B15/262—Locking mechanisms using friction, e.g. brake pads

Definitions

  • the present invention relates to a clamping device with the features of the preamble of claim 1 and an actuating device, in particular a working cylinder, with a piston rod.
  • Clamping devices for axially moving rods for example piston rods of working cylinders or also stationary rods, are known. Such a clamping device is described in DE 37 07 046 AI. Clamping devices of this type are connected to a moving component or device with respect to the rod to be clamped, and the clamping force is generated, for example, by means of a tensioning piston with an inner cone and a clamping sleeve with an outer cone. Since the level of the clamping force is directly dependent on the level of the spring force, spring assemblies made of disc springs are used in the prior art for high holding and clamping forces, which, depending on the requirements, consist of alternately stacked single or multiple layered disc springs and are arranged coaxially ,
  • the operation with high forces is as follows. To release the clamping sleeve from the rod, the tensioning piston is moved with hydraulic pressure against the spring force of the spring device, so that the clamping sleeve is no longer acted upon on its outer cone and the rod is thus free. The hydraulic pressure is released to apply the clamping effect, ie to apply pressure to the outer cone of the clamping sleeve. distant, so that the spring force of the spring device can be effective.
  • associations concerned with job security such as the employer's liability insurance association
  • any effective locking / holding device for presses and injection molding machines demand that even if a spring breaks, the safety function must not be lost, i.e. the holding force of the clamping device and thus the force path is retained.
  • compliance with this cooperative requirement is essential and decides on the approval and release of a clamping device.
  • clamping devices to meet this requirement have been designed with a clamping jaw arrangement which enables a hydraulically driven piston rod to be safely intercepted.
  • a jaw arrangement is known, for example, from DE-OS 23 33 491.
  • a disadvantage of the known jaw assemblies is that, in practice, wedges often occur when the jaws are used due to the forces that occur, which, depending on the size of the forces that have occurred and intercepted, can only be solved again with great effort can and not infrequently - with excessive wedging - lead to damage or even destruction of the device.
  • the invention proposes a clamping device with the features of claim 1 and an actuating device with a spring device or clamping device according to the invention.
  • Screw plate springs per se are known from DE 29 16 446 AI. These are two coil springs that are wound upright and obliquely to the central axis, which are screwed into each other in the opposite direction in such a way that the flat band of the spring windings, which is inclined towards one another after screwing into one another, is stressed like a plate spring column.
  • the clamping device according to the invention with helical disc springs has the great advantage that no spring travel is lost even in the event of a spring break, and the set spring force is thus retained virtually unchanged.
  • This property gives a clamping device in which the holding force is generated by spring force a high degree of functional reliability, so that, for example, the regulations of the professional association for the use of spring-acting locking / holding devices for hydraulic presses and injection molding machines when using screw plate fields are met are.
  • the preload is reduced by up to 10%, which results in a correspondingly lower release pressure, since practically no spring friction occurs.
  • the one-piece production from strip material with an uninterrupted fiber course has a favorable effect on the service life of the spring element.
  • the one-piece design results in assembly advantages, and there is no risk of confusion when layering the single-disc springs into the spring assembly.
  • An arrangement according to the invention of a plurality of helical disc springs proves to be particularly advantageous axially parallel around the circumference of the rod to be clamped. With this arrangement, a required total spring force is divided among a plurality of springs. This allows springs with a relatively small diameter to be used even in applications that require a high preload force.
  • This arrangement according to the invention makes it possible in the first place To use helical disc springs for such applications, because helical disc springs are only supplied as single springs up to a size of approx. 50 mm rod diameter. With this solution, it is now possible to realize very large spring-acting clamping devices.
  • rotations can be provided in the tensioning piston and / or in a cover of the clamping device for receiving one or both of the ends of the at least one screw plate spring.
  • local recesses with a circular segment-shaped plan are provided in a bore of the housing that receives the spring device.
  • the at least one screw plate spring is guided by a bolt which only guides the screw plate spring on its inner diameter in the region of the ends of the spring.
  • the at least one screw plate spring is arranged coaxially with the rod to be clamped. With this configuration, clamping devices up to a bar diameter of at most 50 mm can be designed in a simpler manner.
  • the at least one helical plate spring acts directly on the clamping sleeve, the outer cone of which acts on an assigned inner cone of the housing and the inner diameter of which decreases in the locked state due to the axial displacement, resulting in the moving rod being clamped.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a longitudinal section through a clamping device according to the invention.
  • Figure la shows a longitudinal section through a clamping device according to the invention according to Figure 1, two different embodiments of the arrangement of a helical spring column are shown on both sides of the longitudinal center line.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a longitudinal section through a clamping device known from the prior art.
  • FIG. 3 shows a top view of a clamping device according to the invention with helical disc springs distributed around the circumference.
  • Figure 3a shows a cross section through the clamping device of Figure la at the level of the screw plate springs.
  • Figure 4 shows a side view of a partially cut screw plate spring, which is guided only in the area of its spring ends on its inner diameter by a bolt.
  • Figure 5 shows a side view of a partially cut screw plate spring, which is guided only in the area of its spring ends on its outer diameter in a bore / recess.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through a clamping device with a screw plate spring arranged coaxially to the rod to be clamped.
  • FIG. 2 shows a clamping device as it is known from the prior art, in particular from DE 37 070 46 AI.
  • the known clamping device 8 has a three-part Housing 9 in which a rod 10 can be clamped by means of a clamping sleeve 11. This clamping takes place via a tensioning piston 12 which is provided with a prestressing force by acting on a coaxially arranged plate spring assembly 13.
  • the clamping sleeve 11 is released by means of a pressure medium supply to the tensioning piston 12, the force exerted by the pressure medium counteracting the prestressing force of the spring assembly 13.
  • the disc spring package is thus under permanent preload both in the clamping and in the release position, i.e. all plate springs forming the plate spring package are preloaded by the same amount, the preload being higher in the release position. Since the disc springs are connected in series, each spring releases the full preload force on the tensioning piston in a single layering.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a clamping device 1 according to the invention.
  • the clamping device 1 according to the invention also consists of a three-part housing 2, in which a rod 3 can be clamped by means of a clamping sleeve 4. This clamping takes place via a tensioning piston 5, which is surrounded by several around the circumference of the rod 3 axially parallel screw plate springs is acted upon.
  • the axially parallel to the rod 3 arranged plate springs 6 generate the necessary preload.
  • Adjusting disks 7 are provided for setting the prescribed pretensioning force and are inserted between the individual screw plate spring column and the tensioning piston 5.
  • Figure la shows a longitudinal section through a clamping device according to the invention, two different exemplary embodiments for the arrangement and guidance of the screw plate spring columns being shown on both sides of the longitudinal center line.
  • a recess 21 with a circular section-like outline is provided in a tube 24 forming the housing wall or the housing jacket, into which screw plate springs 6 'protrude with a part of their circumference.
  • the recesses 21 make it possible to use helical disc springs with a larger diameter, which means that, with the same size of the clamping device housing, i. same external dimensions of the clamping device, the use of screw plate springs with a larger diameter and thus the generation of a larger biasing force is possible.
  • FIG. 3a A top view of the described configuration with the recesses 21 with a circular section-like plan is shown in FIG. 3a.
  • FIG. la Another embodiment is shown in the figure la to the right of the longitudinal center line.
  • the cover 20 of the clamping device is provided with recesses 22 in which the ends of the screw plate spring columns 6 "are accommodated. This makes it possible to use longer screw plate springs 6", again with the same external dimensions of the clamping device.
  • a plan view of this embodiment is also shown in Figure 3a, to the right of the longitudinal center line.
  • the screw plate springs 6, 6 ', 6 are guided, for example, by means of bolts arranged coaxially in the interior of the screw plate springs.
  • these guide bolts are provided with projecting shoulders in the area of the ends 14, 15 of the screw plate springs, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the screw plate springs so that it is guided by the pin 18 only in the area of the spring ends 14, 15 (see FIG. 4), which considerably reduces the friction.
  • Figure 6 finally shows a longitudinal section through a clamping device according to the invention, in which a screw Lerfeder 19 is arranged coaxially to the rod 3 to be clamped.

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Abstract

Klemmvorrichtung für eine axial translatorisch und/oder drehend bewegte Stange (3), mit einem Gehäuse (2), einer darin axial festgelegten Klemmhülse (4), einem in dem als Zylinder ausgebildeten Gehäuse beweglichen Spannkolben (5) sowie mit einer den Kolben (5) in Richtung auf die Klemmhülse (4) in den Verriegelungszustand vorspannenden Federeinrichtung, wobei als Federeinrichtung mindestens eine im Falle eines Bruches die Haltekraft und einen Kraftweg der Federeinrichtung bewahrende Schraubentellerfeder (6, 6', 6', 19) vorgesehen ist. In einer ersten Ausführungsform ist die mindestens eine Schraubentellerfeder (19) koaxial zu der zu klemmenden Stange (3) angeordnet. In einer zweiten Ausführungsform sind zur Verteilung einer auf die Federeinrichtung einwirkenden Vorspannkraft mehrere Schraubentellerfedern (6, 6', 6') achsparallel um den Umfang der Stange (3) angeordnet.

Description

Klemmvorrichtung und Stelleinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Stelleinrichtung, insbesondere einen Arbeitszylinder, mit einer Kolbenstange.
Klemmvorrichtungen für axial bewegte Stangen, beispielsweise Kolbenstangen von Arbeitszylindern oder auch ortsfeste Stangen, sind bekannt. Eine derartige Klemmvorrichtung ist in der DE 37 07 046 AI beschrieben. Klemmvorrichtungen dieser Art sind bezüglich der zu klemmenden Stange mit einem bewegten Bauteil oder Gerät verbunden, und die Klemmkraft wird beispielsweise mittels eines Spannkolbens mit Innenkonus und einer Klemmhülse mit Außenkonus erzeugt. Da die Höhe der Klemmkraft direkt von der Höhe der Federkraft abhängig ist, werden für hohe Halte- bzw. Klemmkräfte im Stand der Technik durchweg Federpakete aus Tellerfedern verwendet, die je nach Erfordernis aus wechselsinnig aneinandergereihten ein- oder mehrfach geschichteten Tellerfedern bestehen und koaxial angeordnet sind.
Die Betriebsweise bei hohen Kräften ist wie folgt. Zum Lösen der Klemmhülse von der Stange wird der Spannkolben mit hydraulischem Druck gegen die Federkraft der Federeinrichtung verschoben, so daß die Klemmhulse an ihrem Außenkonus nicht mehr beaufschlagt ist und die Stange somit frei wird. Zum Einsetzen der Klemmwirkung, d.h. zum Beaufschlagen des Außenkonus der Klemmhülse, wird der hydraulische Druck ent- fernt, so daß die Federkraft der Federeinrichtung wirksam werden kann.
Probleme bei diesen Klemmvorrichtungen ergeben sich insbesondere bei Bruch bereits einer der die Federeinrichtung bildenden Tellerfedern, da hierdurch das gesamte Federpaket weitgehend seine Vorspannung verliert . Damit ist ein Verlust der Fähigkeit, Kraft auf den Spannkolben abzugeben, und somit eine erhebliche Reduzierung der Klemmkraft bzw. Haltekraft verbunden.
Andererseits fordern mit der Arbeitsplatzsicherheit befaßte Vereinigungen wie die Berufsgenossenschaft bei einem Einsatz von jeder wirkenden Verriegelungs-/Hochhalteeinrich- tungen für Pressen und Spritzgießmaschinen, daß auch bei Bruch einer Feder kein Verlust der Sicherheitsfunktion eintreten darf, d.h. die Haltekraft der Klemmvorrichtung und somit der Kraftweg erhalten bleibt. Insbesondere in dem genannten Bereich von Pressen und Spritzgießmaschinen, wo die Klemm- und Halteeinrichtungen sehr große und für das Bedienpersonal mit Lebensgefahr verbundene Kräfte zu halten haben, ist eine Erfüllung dieser genossenschaftlichen Auflage unerläßlich und entscheidet über die Zulassung und Freigabe einer Klemmvorrichtung.
In der Vergangenheit wurden Klemmvorrichtungen zur Erfüllung dieser Auflage mit einer Klemmbackenanordnung ausgestaltet, die ein sicheres Abfangen einer hydraulisch angetriebenen Kolbenstange ermöglicht. Eine derartige Klemmbackenanordnung ist bspw. das der DE-OS 23 33 491 bekannt. Als nachteilig bei den bekannten Klemmbackenanordnungen ist festzuhalten, daß es in der Praxis bei einem Einsatz der Klemmbacken aufgrund der auftretenden Kräfte häufig zu Verkeilungen kommt, die je nach Größe der aufgetretenen und abgefangenen Kräfte nur unter Aufwand wieder gelöst werden können und nicht selten - bei übermäßiger Verkeilung - zu einer Beschädigung oder sogar Zerstörung der Vorrichtung führen.
Demgegenüber wird erfindungsgemäß eine Klemmvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Stelleinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Federeinrichtung bzw. Klemmvorrichtung vorgeschlagen.
Demnach umfaßt eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung für eine axial translatorisch und/oder drehend bewegte Stange ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse axial festgelegte Klemmhülse, einen in dem als Zylinder ausgebildeten Gehäuse beweglichen Spannkolben sowie mindestens eine den Kolben in Richtung auf die Klemmhülse in den Verriegelungszustand vorspannende Schraubentellerfeder .
Schraubentellerfedern an sich sind aus der DE 29 16 446 AI bekannt. Dabei handelt es sich um zwei hochkant und schräg zur Mittelachse gewickelte Schraubenfedern, die in umgekehrtem Sinn derart ineinandergeschraubt sind, daß das nach dem Ineinanderschrauben gegeneinander geneigte Flachband der Federwindungen tellerfedersäulenartig beansprucht wird.
Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung mit Schraubentellerfedern hat den großen Vorteil, daß selbst bei einem Federbruch kein Federweg verloren geht und so die eingestellte Federkraft nahezu unverändert erhalten bleibt. Diese Eigenschaft verleiht einer Klemmvorrichtung, bei der die Haltekraft durch Federkraft erzeugt wird, ein hohes Maß an Funktionssicherheit, so daß beispielsweise die Vorschriften der Berufsgenossenschaft für den Einsatz federwirkender Verrie- gelungs-/Hochhalteeinrichtungen für hydraulische Pressen und Spritzgießmaschinen bei Verwendung von Schraubenteller- feldern erfüllt sind. Weitere Vorteile der Erfindung sind:
Günstigere Federkennlinien bei gleichem Einbauraum.
Die Vorspannkraft verringert sich um bis zu 10 %, was einen entsprechend geringeren Entriegelungsdruck ergibt, da praktisch keine Federreibung auftritt.
Es tritt kein Verschleiß an den Auflagepunkten auf.
Die einteilige Herstellung aus Bandmaterial mit einem nicht unterbrochenen Faserverlauf wirkt sich günstig auf die Lebensdauer des Federelements aus .
Durch die einteilige Ausführung ergeben sich Montagevorteile, und die Verwechslungsgefahr beim Schichten der Einzeltellerfedern zum Federpaket entfällt.
Es sind keine Schmiermittel notwendig.
Schraubentellerfedern sind kostengünstiger.
Die Eignung von Schraubentellerfedern zur Verwendung in Klemmvorrichtungen wurden durch Dauerversuche über 2 Millionen Lastwechsel in hervorragender Weise bestätigt.
Als besonders vorteilhaft erweist sich eine erfindungsgemäße Anordnung mehrerer Schraubentellerfedern achsparallel um den Umfang der zu klemmenden Stange. Mit dieser Anordnung wird eine benötigte Gesamtfederkraft auf eine Mehrzahl von Federn aufgeteilt . Dadurch wird eine Verwendung von Federn mit relativ geringem Durchmesser auch bei Anwendungen ermöglicht, die eine hohe Vorspannkraft erfordern. Diese erfindungsgemäße Anordnung macht es überhaupt erst möglich, Schraubentellerfedern für derartige Anwendungen einzusetzen, da Schraubentellerfedern herstellungsbedingt als Einzelfedern nur bis zu einer Größe von ca. 50 mm Stangendurchmesser geliefert werden. Mit dieser Lösung ist es nunmehr möglich, auch sehr große federwirkende Klemmvorrichtungen zu realisieren. Diese mußten wegen fehlender Tellerfedergrößen bisher hydraulisch betrieben werden, womit jedoch Abschläge bei der Funktionssicherheit verbunden waren. Ein weiterer Aspekt zur Erhöhung der Funktionssicherheit besteht darin, daß bei dieser Mehrfach-Federsäulen- Anordnung die Funktionssicherheit auch bei Total-Ausfall einer Federsäule gewährleistet ist, da bei entsprechender Federauslegung die restlichen Federsäulen für die notwendige Haltekraft sorgen.
Mit den um den Umfang verteilten kleineren Schraubenteller- feder-Einheiten können noch vorteilhaftere Federkennlinien erreicht werden. Um für Klemmvorrichtungen bei gleichen Geräteabmessungen die günstigste Federkennlinie zu erhalten, können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in dem Spannkolben und/oder in einem Deckel der Klemmvorrichtung Eindrehungen zur Aufnahme eines oder beider der Enden der mindestens einen Schraubentellerfeder vorgesehen sein. In anderer Ausgestaltung sind in einer die Federeinrichtung aufnehmenden Bohrung des Gehäuses örtliche Ausnehmungen mit kreisabschnittsförmigem Grundriß vorgesehen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Schraubentellerfeder durch einen Bolzen geführt, der lediglich im Bereich der Enden der Feder die Schraubentellerfeder an deren Innendurchmesser führt. Dadurch wird die auftretende Reibung vernachlässigbar klein, da die Führung nur an den Federenden erfolgt . In anderer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Schraubentellerfeder koaxial zu der zu klemmenden Stange angeordnet. Mit dieser Ausgestaltung können auf einfachere Art und Weise Klemmvorrichtungen bis zu einem Stangendurchmesser von maximal 50 mm gestaltet werden. Auch hier erweist es sich zur Abstimmung der Federkennlinie im Verhältnis zum benötigten Platz als vorteilhaft, wenn in dem Spannkolben und/oder in einem Deckel der Klemmvorrichtungen Eindrehungen zur Aufnahme eines oder beider der Enden der Schraubentellerfeder vorgesehen sind.
In Ausgestaltung der Erfindung wirkt die mindestens eine Schraubentellerfeder direkt auf die Klemmhülse ein, deren Außenkonus einen zugeordneten Innenkonus des Gehäuses beaufschlägt und deren Innendruchmesser sich aufgrund der axialen Verschiebung im Verriegelungszustand verkleinert, woraus ein Festklemmen der bewegten Stange erfolgt .
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung . Figur la zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung gemäß Figur 1, wobei zu beiden Seiten der Längsmittellinie zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Anordnung einer Schraubentellerfedersäule dargestellt sind.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Klemmvorrichtung.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung mit um den Umfang verteilten Schraubentellerfedern .
Figur 3a zeigt einen Querschnitt durch die Klemmvorrichtung der Figur la auf der Höhe der Schraubentellerfedern.
Figur 4 zeigt in seitlicher Ansicht eine teilgeschnittene Schraubentellerfeder, die lediglich im Bereich ihrer Federenden an ihrem Innendurchmesser durch einen Bolzen geführt ist.
Figur 5 zeigt in seitlicher Ansicht eine teilgeschnittene Schraubentellerfeder, die lediglich im Bereich ihrer Federenden an ihrem Außendurchmesser in einer Bohrung/Eindrehung geführt ist.
Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Klemmvorrichtung mit einer koaxial zu der zu klemmenden Stange angeordneten Schraubentellerfeder.
Figur 2 zeigt eine Klemmeinrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE 37 070 46 AI, bekannt ist. Die bekannte Klemmvorrichtung 8 weist ein dreiteiliges Gehäuse 9 auf, in dem eine Stange 10 mittels einer Klemmhülse 11 festklemmbar ist. Dieses Festklemmen erfolgt über einen Spannkolben 12, der durch Beaufschlagung eines koaxial angeordneten Tellerfederpakets 13 mit einer Vorspannkraft versehen ist. Das Lösen der Klemmhülse 11 erfolgt mittels einer Druckmittelzufuhr zu dem Spannkolben 12, wobei die durch das Druckmittel ausgeübte Kraft der Vorspannkraft des Federpakets 13 entgegenwirkt.
Das Tellerfedernpaket steht somit sowohl in der Klemm- als auch in der Lösestellung unter permanenter Vorspannung, d.h. sämtliche, das Tellerfedernpaket bildende Tellerfedern sind um den gleichen Betrag vorgespannt, wobei die Vorspannung in der Lösestellung höher ist. Da die Tellerfedern hintereinander geschaltet sind, gibt bei einer Einzel - Schichtung jede Feder die jeweils volle Vorspannkraft auf den Spannkolben ab .
Bei Bruch einer Feder verliert das gesamte Federpaket weitgehend die Vorspannung und damit die Fähigkeit, Kraft auf den Spannkolben abzugeben. Damit wird die Klemmkraft bzw. die Haltekraft stark reduziert.
Bei mehrfach gleichsinnig ineinanderliegenden Tellerfedern tritt bei einem Federbruch ein ähnlicher Effekt auf, wobei diese Anordnung wegen hoher Reibung zwischen den sich berührenden Telleroberflächen mit Gefahr der Entstehung von Reibkorrosion in der Praxis kaum Anwendung findet.
Demgegenüber zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung 1. Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung 1 besteht ebenfalls aus einem dreiteiligen Gehäuse 2 , in dem eine Stange 3 mittels einer Klemmhülse 4 festklemmbar ist. Dieses Festklemmen erfolgt über einen Spannkolben 5, der von mehreren um den Umfang der Stange 3 achsparallel angeordneten Schraubentellerfedern beaufschlagt ist. Die achsparallel zu der Stange 3 angeordneten Schraubentellerfedern 6 erzeugen die notwendige Vorspannbzw. Klemmkraft für die Klemmhülse 4. Zum Einstellen der vorgeschriebenen Vorspannkraft sind Einstellscheiben 7 vorgesehen, die zwischen der einzelnen Schraubentellerfeder- säule und dem Spannkolben 5 eingebracht sind.
Die geometrische Anordnung der Schraubentellerfedern 6 gemäß der Erfindung ist in Draufsicht in Figur 3 dargestellt.
Figur la zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung, wobei zu beiden Seiten der Längsmittellinie zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele für die Anordnung und Führung der Schraubentellerfedersäulen dargestellt sind.
In dem in Figur la links der Längsmittellinie dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem die Gehäusewandung bzw. den Gehäusemantel bildenden Rohr 24 eine Ausnehmung 21 mit kreisabschnittsförmigem Grundriß vorgesehen, in die Schraubentellerfedern 6 ' mit einem Teil ihres Umfangs hineinragen. Durch die Ausnehmungen 21 wird die Verwendung von Schraubentellerfedern mit größerem Durchmesser ermöglicht, wodurch bei gleicher Baugröße des Klemmvorrichtungsgehäuses, d.h. gleichen Außenabmessungen der Klemmvorrichtung, die Verwendung von Schraubentellerfedern mit größerem Durchmesser und somit die Erzeugung einer größeren Vorspannkraft möglich wird. Eine Draufsicht auf die beschriebene Ausgestaltung mit den Ausnehmungen 21 mit kreisabschnittsförmigem Grundriß ist in Figur 3a dargestellt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Figur la rechts von der Längsmittellinie dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind in dem Spannkolben 5 und in einem Gehäu- sedeckel 20 der Klemmvorrichtung Eindrehungen 22 vorgesehen, in denen die Enden der Schraubentellerfedersäulen 6" aufgenommen sind. Hierdurch wird - wiederum bei gleichen Außenabmessungen der Klemmvorrichtung - die Verwendung längerer Schraubentellerfedern 6" ermöglicht. Eine Draufsicht auf diese Ausgestaltung ist ebenfalls in Figur 3a, rechts von der Längsmittellinie dargestellt.
Die Führung der Schraubentellerfedern 6, 6', 6", erfolgt bspw. mittels koaxial im Innern der Schraubentellerfedern angeordneten Bolzen. Erfindungsgemäß sind diese Führungsbolzen im Bereich der Enden 14, 15 der Schraubentellerfedern mit abkragenden Schultern versehen, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der Schraubentellerfedern entspricht, so daß eine Führung durch den Bolzen 18 lediglich im Bereich der Federenden 14, 15, erfolgt (vgl. Figur 4) . Dadurch wird die Reibung erheblich reduziert.
Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, die Schraubentellerfedern nicht an ihrem Innendurchmesser, sondern an ihrem Außendurchmesser zu führen. Dies erfolgt durch Anbringen einer Schraubentellerfeder 6 in einer Bohrung 26, die im Bereich der Federenden 16, 17 den Innendurchmesser der Bohrung 26 verkleinernde Schultern aufweist, deren lichte Weite in etwa dem Außendurchmesser der Schraubentellerfeder 6 entspricht, so daß dieser im Bereich der Schultern geführt wird (vgl. Figur 5). Selbstverständlich ist diese Art der Führung auch durch zwei Bohrungen realisierbar, die jeweils nur eines der beiden Federenden 16 bzw. 17 umgeben und den Außendurchmesser der Federenden zur Führung beaufschlagen. Bei diesen beiden Bohrungen kann es sich bspw. um die Eindrehungen 22 der Figur la handeln.
Figur 6 schließlich zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung, bei der eine Schraubentel- lerfeder 19 koaxial zu der zu klemmenden Stange 3 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Klemmvorrichtung für eine axial translatorisch und/oder drehend bewegte Stange (3), mit einem Gehäuse (2), einer darin axial festgelegten Klemmhülse (4), einem in dem als Zylinder ausgebildeten Gehäuse beweglichen Spannkolben (5) sowie mit einer den Kolben (5) in Richtung auf die Klemmhülse (4) in den Verriegelungszustand vorspannenden Federeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Federeinrichtung mindestens eine im Falle eines Bruches die Haltekraft und einen Kraftweg der Federeinrichtung bewahrende Schraubentellerfeder (6, 6', 6", 19) vorgesehen ist.
2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schraubentellerfeder (19) koaxial zu der zu klemmenden Stange (3) angeordnet ist.
3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verteilung einer auf die Federeinrichtung einwirkenden Vorspannkraft mehrere Schraubentellerfedern (6, 6', 6") achsparallel um den Umfang der Stange (3) angeordnet sind.
4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spannkolben (5) und/oder in einem Deckel (20) der Klemmvorrichtung Eindrehungen (22) zur Aufnahme eines oder beider der Enden der mindestens einen Schraubentellerfeder (6") vorgesehen sind.
5. Klemmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schraubentellerfeder aus zwei gleichen ineinandergeschraub- ten Schraubendruckfedern mit tellerfederähnlichem Querschnitt aus Bandstahl gefertigt ist .
6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schraubentellerfeder durch einen Bolzen geführt ist, der lediglich im Bereich der Enden der Feder die Schraubentellerfeder an deren Innendurchmesser führt.
7. Klemmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung der mindestens einen Schraubentellerfeder an ihrem Außendurchmesser lediglich im Bereich der Enden der Feder erfolgt .
8. Klemmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schraubentellerfeder direkt auf die Klemmhülse einwirkt, deren Außenkonus einen zugeordneten Innenkonus des Gehäuses beaufschlägt und deren Innendurchmesser sich aufgrund der axialen Verschiebung im Verriegelungszustand verkleinert, woraus ein Festklemmen der bewegten Stange erfolgt .
9. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer die Federeinrichtung aufnehmenden Bohrung des Gehäuses Ausnehmungen (21) mit kreisabschnittsförmigem Grundriß vorgesehen sind.
10. Stelleinrichtung, insbesondere Arbeitszylinder, mit einer Kolbenstange, gekennzeichnet durch eine Federeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
PCT/EP2002/013304 2001-11-27 2002-11-26 Klemmvorrichtung und stelleinrichtung WO2003046389A1 (de)

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