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WO2021223790A1 - Ringklemmelement mit vielkeilgetriebe - Google Patents

Ringklemmelement mit vielkeilgetriebe Download PDF

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WO2021223790A1
WO2021223790A1 PCT/DE2021/000083 DE2021000083W WO2021223790A1 WO 2021223790 A1 WO2021223790 A1 WO 2021223790A1 DE 2021000083 W DE2021000083 W DE 2021000083W WO 2021223790 A1 WO2021223790 A1 WO 2021223790A1
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WO
WIPO (PCT)
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clamping element
ring
longitudinal axis
rolling
wall
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE2021/000083
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Zimmer
Günther Zimmer
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Individual
Original Assignee
Individual
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.)
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Publication date
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Priority to EP21731888.0A priority Critical patent/EP4146423A1/de
Publication of WO2021223790A1 publication Critical patent/WO2021223790A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/117—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
    • B23B31/1177—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers using resilient metallic rings or sleeves
    • B23B31/1178—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers using resilient metallic rings or sleeves using fluid-pressure means to actuate the gripping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B21/00—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings
    • F16B21/10—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts
    • F16B21/16—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts with grooves or notches in the pin or shaft
    • F16B21/165—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts with grooves or notches in the pin or shaft with balls or rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/091—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces and comprising a chamber including a tapered piston moved axially by fluid pressure to effect clamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/116—Rollers or rolls

Definitions

  • the invention relates to a ring clamping element with a ringför shaped, at least one pneumatic or hydraulic connection having housing and with an annular piston movable in two stroke directions in the direction of its longitudinal direction.
  • a clamping device with radially movable clamping elements is known from DE 102008 054 140 A1.
  • the present invention is based on the problem of developing a ring clamping element that can be used for braking and / or fixing with a long service life.
  • the housing has a, one in the longitudinal direction oriented longitudinal axis encompassing, a rigid Zylin dermantel Kunststoff with a guide section and at least two clamping contact plates having, free-standing inner wall.
  • Each terminal contact plate has a rolling surface on its outside.
  • the inner wall, the annular piston and at least two rolling elements mounted between each individual rolling surface and the annular piston form a splined gear, the frame of which is the cylinder jacket area.
  • the ring clamping element is used to grip and clamp a rod with a circular cross-sectional area.
  • the center line of the rod lies on the longitudinal axis of the ring clamping element.
  • the ring clamping element has a housing of high rigidity.
  • the inner wall of the housing, which is oriented towards the rod, is designed as an elastically deformable clamping area in some areas.
  • the clamping area has, for example, a large number of clamping contact plates that are pressed against the rod when clamping.
  • An annular piston which can be adjusted in the longitudinal direction of the annular clamping element and which actuates the clamping contact plates by means of a multiplicity of simultaneously actuated wedge gears with interposed rolling elements is used to drive the annular clamping element.
  • the number of wedge gears corresponds to the number of terminal contact plates.
  • FIG. 1 ring clamping element
  • FIG. 2 bottom part of the ring clamping element
  • FIG. 3 cover part of the ring clamping element
  • FIG. 4 annular piston
  • FIG. 5 cross section of the annular piston
  • FIG. 6 rolling element cage
  • FIG. 7 Isometric cross section of the ring clamping element without the cover part
  • FIG. 8 section of the ring clamping element in the lifted position
  • Figure 9 Section of the ring clamping element in the clamping position.
  • Figures 1-9 show a ring clamping element (10).
  • Such ring clamping elements (10) are used, for example, on horrma machines to brake and / or fix slides relative to rods, for example guide rods. When used, the ring clamping element (10) fully encompasses the guide rod in the radial direction. It has two operating states. One operating state is a released or released position (11) in which the ring clamping element (10) can be moved along the guide rod, see Figure 8. The other operating state is a clamping position (12) in which the ring clamping element (10 ) is jammed against the guide rod for braking and / or blocking. In the figure 9, the clamping position (12) is shown without the rod.
  • the ring clamping element (10) shown in the figures has an annular housing (21) with, for example, a central Stangenholz acquisition (22).
  • the rod receptacle (22) has a circular cross-sectional area. This cross-sectional area is oriented normal to the longitudinal direction (15) of the ring clamping element (10).
  • the rod holder (22) has a nominal diameter of 50 millimeters in themonysbei play. This nominal diameter corresponds to the outside diameter of the guide rod that can be accommodated in the rod holder (22).
  • the diameter of the rod holder (22) is, for example, 0.06% larger than the nominal diameter.
  • the rod receptacle (22) thus has a clearance fit to the guide rod when the ring clamping element (10) is released.
  • the diameter of the rod receptacle (22) is in the tolerance field H8 according to ISO 286.
  • the outside diameter of the ring clamping element (10) in the exemplary embodiment is 2.9 times the nominal diameter.
  • the length of the ring clamping element (10) is, for example, 44% of the nominal diameter. The length of the ring clamping element (10) is thus less than 50% of the nominal diameter of the rod holder (22).
  • a hydraulic connection (13) is arranged on the housing (21). It is also conceivable to arrange two hydraulic connections (13) on the housing (21). These can be arranged on one or on the two opposite end faces (23, 24) of the housing (21) or on the outer surface (25). In the exemplary embodiment, the hydraulic connection (13) sits in the edge area (32) of a cover part (31) of the housing (21). Instead of at least one hydraulic connection (13), at least one pneumatic connection can be provided on the housing (21).
  • the housing (21) comprises a bottom part (51) and the cover part (31) joined to it. In the exemplary embodiment, the parts (31, 51) are screwed together.
  • the fastening screws (26) are inserted into the base part (51) and screwed into threads (33) arranged in the cover part (31).
  • the two parts (31, 51) can, however, also be cohesively connected to one another, for example by means of a welded connection or non-positively and / or positively, for example by means of a screw connection or by means of locking elements.
  • Three locking screws (16) are arranged in the cover part (31) between the edge area (32) and the rod holder (22).
  • the bottom part (51), see FIG. 2, is designed in the shape of a ring pot. It has a base (52), an inner wall (61) adjoining the rod receptacle (22) and an outer wall (81).
  • the bottom (52) has the shape of a circular ring plate. Its inside (53) pointing in the direction of the housing interior (27) has four circumferential oil channels (54, 55).
  • the outer three of these oil channels (54) are connected to one another by means of a radially oriented oil distribution channel (56).
  • This oil distribution channel (56) is connected in the outer wall (81) to an oil channel (82) introduced there.
  • the outer wall (81) is designed in the shape of a cylinder jacket. It has a constant thickness and a constant height along the circumference. In the longitudinal direction (15) through bores (83) penetrate the outer wall (81). Sit in these the fastening screws (26). Furthermore, centering pin receptacles (85) are placed on the upper side (84) facing the cover part (31).
  • the inner wall (61) has a cylinder jacket area (62) adjoining the base (52) and a clamping area (71).
  • the inner wall (61) delimits the rod receptacle (22).
  • the cross section of the inner wall (61) in a plane normal to the longitudinal axis (14) is, for example, a closed ring in each sectional plane.
  • the cylinder jacket area (62) has a constant wall thickness.
  • the inner diameter of the cylinder jacket region (62) is, for example, 0.2% larger than the nominal diameter of the ring clamping element (10).
  • the length of the cylinder jacket region (62) in the longitudinal direction (15) is 58% of the length of the inner wall (61) in this direction.
  • This side comprises a guide section (63) adjoining the base (52), for example.
  • the guide section (63) has a cylinder jacket-shaped shape with a circular cross-sectional area.
  • the geometric center axis of the guide section (63) coincides with the longitudinal axis (14).
  • the clamping area (71) forms an area of the inner wall (61) which protrudes upward in the representations of FIGS. 1, 2, 8 and 9. In these representations, it sits free-standing on the cylinder jacket area (62).
  • its inner surface (72) delimits the envelope contour of the rod receptacle (22).
  • the clamping area (71) has a multiplicity of clamping contact plates (73) and an equal number of relief plates (74).
  • the ring clamping element (10) has 12 clamping contact plates (73).
  • the ring clamping element (10) can have a minimum of two clamping contact plates (73). All clamping contact plates (73) have the same geometric shape in the exemplary embodiment. They are arranged uniformly along a pitch circle around the longitudinal axis (14). Each clamping contact plate (73) covers e.g. a sector of 18 degrees.
  • the individual clamping contact plate (73) has a cylindrical sleeve-shaped gripping surface (75) oriented to the longitudinal axis and a flat outer surface (76).
  • the outer surface (76) is referred to below as the rolling surface (76).
  • the rolling surfaces (76) form tangential planes on an imaginary cylinder, the center line of which coincides with the longitudinal axis (14).
  • the minimum thickness of the individual clamping contact plate (73) is two thirds of the wall thickness of the cylinder jacket area (62).
  • the individual rolling surface (76) can also be designed in the shape of a channel.
  • the individual channel then has, for example, a constant cross section and is oriented in the longitudinal direction (15).
  • an imaginary cylinder whose center line coincides with the longitudinal axis (14) is touched by all rolling surfaces. This contact takes place in the surface lines of the cylinder.
  • the Curvature center lines of the rolling surfaces are, for example, on radial planes to the longitudinal axis (14).
  • the individual clamping contact plates (73) are connected to one another, for example, by means of the relief plates (74).
  • all relief plates (74) have the same geometrical shape. In a plane normal to the longitudinal axis (14), its free surface (77) pointing to the longitudinal axis (14) has a radius which is e.g. 15% of the radius of the gripping surfaces (75) of the clamping contact plates (73) in the same plane.
  • the minimum thickness of the individual relief plate (74) is for example 50% of the minimum thickness of the individual Klemmkon contact plate (73).
  • the inner wall (61) can also be designed without relief plates (74). For example, the clamping contact plates (73) are then spaced apart from one another.
  • Figures 1 and 3 show the cover part (31).
  • the cover part (31) is annular.
  • the inside diameter corresponds, for example, to the inside diameter of the cylinder jacket region (62).
  • a cover part (31) stiffening the inner ring (34) of the cover part (31) is formed without depressions or elevations.
  • the cover part (31) has a support ring (35) on its circumference. In the support ring (35) the threaded holes (33) for the fastening screws (26) and the Bolzenaufnah men (36) for the centering bolts (28) are arranged. Furthermore, a channel section (37) of the hydraulic channel (37, 82) penetrates the support ring (35).
  • Spring receptacles (39) are arranged in the central area (38) of the cover part (31) surrounded by the support ring (35).
  • the cover part (31) has nine spring receptacles men (39), which are arranged evenly on a common pitch circle. All of these spring receptacles (39) have the same geometric dimensions.
  • the cover part (31) can also be designed without spring receptacles (39).
  • annular piston (91) is shown in an isometric view and in a cross section.
  • the illustrated annular piston (91) has an envelope contour in the shape of a cylinder jacket in its lower region (92) facing the base (52).
  • Its upper area (101) is frustoconical.
  • the upper area (101) can also have a cylindrical envelope-shaped envelope contour.
  • the annular piston (91) has a sealing ring receptacle (94) on its outer surface (93).
  • a sealing ring (95) e.g. an O-ring (95) sits in this when the ring clamping element (10) is installed.
  • This sealing ring (95) seals the Ringkol ben (91) against the outer wall (81) of the bottom part (51).
  • the maximum outer diameter of the annular piston (91) is in the exemplary embodiment from two tenths of a millimeter smaller than the inner diameter of the outer wall (81) of the bottom part (51).
  • the area of the maximum outside diameter is designed, for example, as a circumferential, arched annular collar (96).
  • the upper area (101) has spring element receptacles (102) arranged on a common pitch circle.
  • the diameter of the pitch circle, the number of spring element receptacles (102) and their diameter corresponds to the arrangement of the Federaufnah men (39) in the cover part (31).
  • the depth of the individual spring element receptacles (102) corresponds, for example, to 80% of the length of the annular piston (91) in the longitudinal direction (15).
  • the inner contour of the annular piston (91) has a guide area (111) and a wedge section (121).
  • the 5.3be rich (111) has a guide collar (112) and a sealing ring holder (113).
  • the guide collar (112) has a cylindrical shape.
  • the guide collar (112) engages the cylinder jacket area (62) of the bottom part (51).
  • Its inner diameter is, for example, five hundredths of a millimeter larger than the outer diameter of the guide section (63) of the bottom part (51).
  • the sealing ring receptacle (113) is designed circumferentially.
  • a sealing ring (114) e.g. in the form of an O-ring (114), seals it against the inner wall (61) of the bottom part (51).
  • the wedge section (121) sits above the guide area (111) in the illustrations. It delimits an imaginary body designed in the shape of a truncated pyramid.
  • the number of boundary surfaces of the truncated pyramid-shaped body corresponds to the number of wedge surfaces (122) of the wedge section (121). In the exemplary embodiment, this number is identical to the number of rolling surfaces (76) of the bottom part (51).
  • the minimum number of wedge surfaces (122) is two.
  • the imaginary tip of the truncated pyramid shaped Kör pers and its center line lie on a straight line containing the longitudinal axis (14). In the exemplary embodiment, the tip lies above the cover part (31). In the illustrated ring clamping element (10), all wedge surfaces (122) lie in tangential planes on an imaginary cone with a circular base.
  • the individual wedge surface (122) forms an angle of three degrees with the longitudinal axis (14), for example. This angle is greater than zero degrees and less than 45 degrees.
  • the angle swept by the individual wedge surface (122) in a plane normal to the longitudinal axis (14) is in the exemplary embodiment a third greater than the angle swept over by the individual rolling surface (76) of the bottom part (51) in the same plane.
  • the transitions (123) between the individual wedge surfaces (122) are designed as curved surfaces,
  • the wedge surfaces (122) are flat surfaces.
  • the wedge surfaces (122) can, however, also be designed as channel-shaped curved surfaces.
  • the individual channel then has a constant cross section along its length, for example.
  • the center line of the Wölbungsra dien a channel lie in a common radial plane to the longitudinal axis (14). In this case, all wedge surfaces (122) touch an imaginary cone with the properties mentioned above, each in a surface line.
  • the wedge section (121) merges into the guide area (111) in transition surfaces (124).
  • a single wedge surface (122) with a transition surface (124) forms a right angle.
  • Rolling bodies (131) are arranged between the rolling surfaces (76) and the wedge surfaces (122). In the illustrated game, these are cylindrical rollers (131), the axes of which lie in a plane normal to the longitudinal axis (14).
  • the number of rolling elements (131) corresponds to the number of rolling surfaces (76).
  • a rolling element (131) and a wedge surface (122) are assigned to each rolling surface (76).
  • the ring clamping element (10) can, however, also be designed so that the number of rolling elements (131) is less than the number of rolling surfaces (73) and / or the the wedge surfaces (122).
  • the ring clamping element (10) has at least two rolling elements (131).
  • All of the rolling elements (131) are held, for example, in a common ring cage (141).
  • FIG. 6 shows such an annular cage (141).
  • the ring cage (141) has a circumferential support ring (142) and arranged on this Wälz Eisennah men (143).
  • the rolling element receptacles (143) each consist of a vertical web (144) and two receptacle webs (145) protruding from this in the circumferential direction.
  • Balls can also be used as rolling elements (131).
  • the rolling surfaces (76) and the wedge surfaces (122) can be designed either as planes or as grooves.
  • Some rolling elements (131) can also be designed as cylinder rollers (131) and others as balls.
  • the spring receptacles (39) of the cover part (31) are offset in the longitudinal direction (15) with respect to the spring element receptacles (102) of the annular piston (91).
  • a spring receptacle (39) of the cover part (31) is assigned to a spring element receptacle (102) of the ring piston (91).
  • Both spring elements (151, 152) are designed as compression springs (151, 152).
  • An outer compression spring (151) surrounds an inner compression spring (152).
  • All inner compression springs (152) and all outer compression springs (151) are connected in parallel to one another.
  • the slope directions of the inner compression springs (152) and the outer compression springs (151) are directed differently, for example.
  • the outer diameter of the outer compression springs (151) is generally management example 1.54 times the outer diameter of the in neren compression springs (152).
  • the wire diameter of the outer compression springs (151) is, for example, 1.3 times the wire diameter of the inner compression springs (152).
  • all spring elements (151, 152) have the same number of turns.
  • the ring clamping element (10) can also be designed without spring elements (151, 152).
  • the space delimited by the cover part (31) and the annular piston (91) can then be used for a pneumatic or hydraulic medium.
  • Figure 7 shows the ring clamping element (10) without the cover part (31).
  • the rolling elements (131) are held in the ring cage (141), the support ring (142) of the ring cage (141) being oriented in the direction of the cover part (31).
  • the rolling elements (131) lie on both the rolling surfaces (76) and the wedge surfaces (122).
  • the annular piston (91) is in the effetsab section (63) of the inner wall (61) of the bottom part (51) in the longitudinal direction (15). In the housing (21), the base (52) and the annular piston (91) delimit the displacement space (17).
  • the oil distribution channel (56) connects the displacement space (17) with the wall-side hydraulic channel (37, 82).
  • the annular piston (91) is, for example, in an upper end position.
  • the spring elements (151, 152) are shown compressed in this illustration.
  • the inner wall (61), the annular piston (91) and the rolling elements (131) arranged between them form a multi-wedge gear (41).
  • the frame of this splined gear (41) is the rigid cylinder jacket area (62) of the inner wall (61).
  • the annular piston (91) is guided in a first stroke direction (125) and in a second stroke direction (126) along the effetsab section (63) of the cylinder jacket region (62) in the longitudinal direction (15).
  • a first stroke direction (125) directed towards the ventilated position (11) of the small ring element (10).
  • the second stroke direction (126) is directed in the direction of the clamping position (12) of the ring clamping element (10). It is also conceivable to orient the second stroke direction (126) in the direction of the ventilated position (11) and the first stroke direction (125) in the direction of the clamping position (12).
  • the multi-spline gear (41) can also be designed so that the surfaces of the ring piston (91) designated as wedge surfaces (122) touch an imaginary common cylinder in each case on a surface line.
  • the rolling surfaces (76) of the clamping contact plates (73) touch an imaginary cone with a circular base, the center line of which lies on a straight line containing the longitudinal axis.
  • Both the wedge surfaces (122) and the rolling surfaces can also touch imaginary cones with a circular base, the center line of which contains the longitudinal axis (14).
  • the angle of inclination of both cones can be identical or different.
  • the rolling elements (131) arranged between the annular piston (91) and the clamping contact plates (73) enable low-wear operation of the Ringklemmele element (10).
  • All rolling surfaces (76) thus touch an imaginary first geometric body with a circular base in a surface line.
  • This base area is oriented normal to the longitudinal axis (14).
  • the center line of this first geometric body lies on a straight line which contains the longitudinal axis (14).
  • All wedge surfaces (122) touch an imaginary second geometric body.
  • the second geometric body also has a circular base which is normal to the longitudinal axis (14).
  • the center line of the second geometric body lies on the same straight line as the center line of the first geometric body.
  • At least one of the two geometric Kör is conical in shape.
  • the maximum angle of inclination of the surface lines of the body relative to the longitudinal axis (14) corresponds to the abovementioned critical angle of the wedge surfaces (122).
  • the ring cage (141) with the rolling elements (131) inserted therein is first inserted into the ring piston (91).
  • the spring elements (151, 152) are placed in the spring element receptacles (102) of the annular piston (91) and then the cover part (31) is placed on the annular piston (91).
  • the spring elements (151, 152) are compressed and the locking screws (16) are screwed through the cover part (31) into the locking threads (103) of the annular piston (91).
  • This unit is inserted into the base part (51) after the sealing elements (95, 114) have been installed. Then the cover part (31) and the bottom part (51) are screwed together ver. A different order of assembly is also conceivable.
  • the relaxing spring elements (151, 152) press the annular piston (91) in the second stroke direction (126) into a lower end position (97), see FIG (13), for example, a hydraulic line is connected via a 3/2-way valve.
  • the displacement space (17) is enlarged.
  • the annular piston (91) is displaced into an upper end position (98) in the first stroke direction (125) under compression of the spring elements (151, 152), see FIG. 8.His guide collar (112) slides along the guide section (63) ) of the cylinder jacket area (62).
  • the ring clamping element (10) be pushed up on a rod with a circular cross-sectional area.
  • the ring clamping element (10) engages around the rod.
  • the rod is fixed by means of the ring clamping element (10).
  • the clamp is therefore closed without pressure and is self-locking.
  • the annular piston (91) can be moved in both directions by means of the medium. It is also conceivable for the Ringkol ben (91) to be spring-loaded only in the release direction. In this case, the ring clamping element (10) is used, for example, as a service brake.
  • FIG. 8 shows a cross section of the ring clamping element (10) in the released position (11).
  • the displacement space (17) has its maximum volume.
  • the annular piston (91) is in its upper end position (98).
  • the spring elements (151, 152) are compressed.
  • the rolling elements (131) are located in the lower region of the wedge surfaces (122) and in the upper region of the rolling surfaces (76).
  • the gripping surfaces (75) delimit an imaginary cylinder whose center line coincides with the longitudinal axis (14).
  • the inner wall (61) has its original, undeformed shape.
  • the ring clamping element (10) is shown in the clamping position (12).
  • the displacement space (17) has its minimal volume.
  • the annular piston (91) is in its lower end position (97).
  • the spring elements (151, 152) are relieved.
  • the rolling elements (131) are located in the upper area of the wedge surfaces (122) and in the lower area of the rolling surfaces (76).
  • the inner wall (61) is elastically deformed radially in the area of the clamping contact plates (73) in the direction of the longitudinal axis (14).
  • the thin relief plates (74) are also deformed.
  • the gripping surfaces (75) delimit an imaginary truncated cone, the tip of which lies on the longitudinal axis (14). The tip of the truncated cone is oriented towards the tip of the truncated pyramid of the wedge section (121).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ringklemmelement (10) mit einem ringförmigen, mindestens einen pneumatischen oder hydraulischen Anschluss (13) aufweisenden Gehäuse (21) und mit einem in Richtung seiner Längsrichtung in zwei Hubrichtungen bewegbaren Ringkolben (91). Das Gehäuse hat eine, eine in der Längsrichtung orientierte Längsachse umgreifende, einen starren Zylindermantelbereich (62) mit einem Führungsabschnitt (63) und mindestens zwei Klemm kontaktplatten (73) aufweisende, freistehende Innenwandung (61). Jede Klemm kontaktplatte hat an ihrer Außenseite eine Wälzfläche (76). Die Innenwandung, der Ringkolben und mindestens zwei, zwischen jeweils einer einzelnen Wälzfläche und dem Ringkolben gelagerte Wälzkörper (131) bilden ein Vielkeilgetriebe, dessen Gestell der Zylindermantelbereich ist. Bei einer entlang des Führungsabschnitts geführten Bewegung des Ringkolbens in einer seiner Hubrichtungen wird die Innenwandung im Bereich der Klemm kontaktplatten gegen eine interne Rückstellkraft der Innenwandung radial zur Längsachse hin verformt. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein zum Bremsen und/oder Fixieren einsetzbares Ringklemmelement hoher Lebensdauer offenbart.

Description

Ringklemmelement mit Vielkeilgetriebe
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft ein Ringklemmelement mit einem ringför migen, mindestens einen pneumatischen oder hydraulischen An schluss aufweisenden Gehäuse und mit einem in Richtung seiner Längsrichtung in zwei Hubrichtungen bewegbaren Ringkolben.
Aus der DE 102008 054 140 Al ist eine Spannvorrichtung mit radial bewegbaren Spannelementen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, ein zum Bremsen und/oder Fixieren einsetzbares Ringklemmele ment hoher Lebensdauer zu entwickeln.
BESTATIGUNGSKOPIE Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspru- ches gelöst. Dazu hat das Gehäuse eine, eine in der Längsrich tung orientierte Längsachse umgreifende, einen starren Zylin dermantelbereich mit einem Führungsabschnitt und mindestens zwei Klemmkontaktplatten aufweisende, freistehende Innenwan dung. Jede Klemmkontaktplatte hat an ihrer Außenseite eine Wälzfläche. Die Innenwandung, der Ringkolben und mindestens zwei, zwischen jeweils einer einzelnen Wälzfläche und dem Ringkolben gelagerte Wälzkörper bilden ein Vielkeilgetriebe, dessen Gestell der Zylindermantelbereich ist. Bei einer ent lang des Führungsabschnitts geführten Bewegung des Ringkolbens in einer seiner Hubrichtungen wird die Innenwandung im Bereich der Klemmkontaktplatten gegen eine interne Rückstellkraft der Innenwandung radial zur Längsachse hin verformt.
Das Ringklemmelement wird zum Umgreifen und zum Klemmen einer Stange mit kreisförmiger Querschnittsfläche eingesetzt. Die
Mittellinie der Stange liegt auf der Längsachse des Ringklemm elements. Das Ringklemmelement weist ein Gehäuse hoher Stei figkeit auf. Die zur Stange hin orientierte Innenwandung des Gehäuses ist als bereichsweise elastisch verformbarer Klemmbe- reich ausgebildet. Der Klemmbereich hat z.B. eine Vielzahl von Klemmkontaktplatten, die beim Klemmen an die Stange angepresst werden. Zum Antrieb des Ringklemmelements dient ein in Längs richtung des Ringklemmelements verstellbarer Ringkolben, der mittels einer Vielzahl von gleichzeitig betätigten Keilgetrie- ben mit zwischengelagerten Wälzkörpern die Klemmkontaktplatten betätigt. Die Anzahl der Keilgetriebe entspricht der Anzahl der Klemmkontaktplatten. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dar gestellter Ausführungsformen.
Figur 1 : Ringklemmelement; Figur 2 : Bodenteil des Ringklemmelements; Figur 3 : Deckelteil des Ringklemmelements; Figur 4 : Ringkolben; Figur 5 : Querschnitt des Ringkolbens; Figur 6 : Wälzkörperkäfig; Figur 7 : Isometrischer Querschnitt des Ringklemmelements ohne Deckelteil;
Figur 8 : Schnitt des Ringklemmelements in der gelüfteten Stellung;
Figur 9 : Schnitt des Ringklemmelements in der Klemmstellung.
Die Figuren 1 - 9 zeigen ein Ringklemmelement (10). Derartige Ringklemmelemente (10) werden beispielsweise an Werkzeugma schinen eingesetzt, um Schlitten relativ zu Stangen, z.B. Füh rungsstangen, abzubremsen und/oder zu fixieren. Das Ringklemm element (10) umgreift beim Einsatz die FührungsStange voll ständig in radialer Richtung. Es hat zwei Betriebszustände. Ein Betriebszustand ist eine gelüftete oder gelöste Stel lung (11), in der das Ringklemmelement (10) entlang der Füh rungsstange verschiebbar ist, vgl. Figur 8. Der andere Be triebszustand ist eine Klemmstellung (12), in der das Ring klemmelement (10) zum Bremsen und/oder zum Blockieren an der FührungsStange klemmend anliegt. In der Figur 9 ist die Klemm stellung (12) ohne die Stange dargestellt. Das in den Figuren dargestellte Ringklemmelement (10) hat ein ringförmiges Gehäuse (21) mit einer z.B. zentralen Stangenauf nahme (22). Die Stangenaufnahme (22) hat eine kreisförmige Querschnittsfläche. Diese Querschnittsfläche ist normal zur Längsrichtung (15) des Ringklemmelements (10) orientiert. Eine in der Längsrichtung (15) orientierte Längsachse (14) des Ringklemmelements (10) bildet die Mittellinie der Stangenauf nahme (22). Die Stangenaufnahme (22) hat im Ausführungsbei spiel einen Nenndurchmesser von 50 Millimetern. Dieser Nenn- durchmesser entspricht dem Außendurchmesser der in der Stan genaufnahme (22) aufnehmbaren Führungsstange. Der Durchmesser der Stangenaufnahme (22) ist bei gelüftetem Ringklemmelement beispielsweise um 0,06 % größer als der Nenndurchmesser. Die Stangenaufnahme (22) hat damit bei gelüftetem Ringklemmele- ment (10) eine Spielpassung zur Führungsstange. Beispielsweise liegt der Durchmesser der Stangenaufnahme (22) im Toleranz feld H8 nach ISO 286. In der Klemmstellung (12) kann - bei nicht eingesetzter Führungsstange - der Durchmesser z.B. bis auf 96 % des Nenndurchmessers reduziert sein. Der Außendurch- messer des Ringklemmelements (10) beträgt im Ausführungsbei spiel das 2,9-fache des Nenndurchmessers. Die Länge des Ring klemmelements (10) beträgt beispielsweise 44 % des Nenndurch messers. Die Länge des Ringklemmelements (10) ist damit klei ner als 50 % des Nenndurchmessers der Stangenaufnahme (22).
Am Gehäuse (21) ist im Ausführungsbeispiel ein hydraulischer Anschluss (13) angeordnet. Es ist auch denkbar, am Ge häuse (21) zwei hydraulische Anschlüsse (13) anzuordnen. Diese können an einer oder an den beiden einander abgewandten Stirn- seiten (23, 24) des Gehäuses (21) oder an der Mantelflä che (25) angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel sitzt der hydraulische Anschluss (13) im Randbereich (32) eines Deckel- teils (31) des Gehäuses (21). Anstatt mindestens eines hydrau lischen Anschlusses (13) kann mindestens ein pneumatischer An schluss am Gehäuse (21) vorgesehen sein. Das Gehäuse (21) umfasst ein Bodenteil (51) und das mit diesem gefügte Deckelteil (31). Im Ausführungsbeispiel sind die bei den Teile (31, 51) miteinander verschraubt. Hierbei sind die Befestigungsschrauben (26) in das Bodenteil (51) eingesetzt und in im Deckelteil (31) angeordneten Gewinden (33) einge- schraubt. Die beiden Teile (31, 51) können aber auch miteinan der stoffschlüssig, z.B. mittels einer Schweißverbindung oder kraft- und/oder formschlüssig, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung oder mittels Verriegelungselementen, verbun den sein. Drei Sicherungsschrauben (16) sind im Deckel- teil (31) zwischen dem Randbereich (32) und der Stangenauf nahme (22) angeordnet.
Das Bodenteil (51), vgl. Figur 2, ist ringtopfförmig ausgebil det. Es hat einen Boden (52), eine an die Stangenaufnahme (22) angrenzende Innenwandung (61) und eine Außenwandung (81). Der Boden (52) hat die Gestalt einer Kreisringplatte. Seine in Richtung des Gehäuseinnenraums (27) zeigende Innenseite (53) hat vier umlaufende Ölrinnen (54, 55). Die äußeren drei dieser Ölrinnen (54) sind miteinander mittels eines radial orientier- ten Ölverteilkanals (56) verbunden. Dieser Ölverteilkanal (56) ist in der Außenwandung (81) mit einem dort eingebrachten Öl kanal (82) verbunden.
Die Außenwandung (81) ist Zylindermantelförmig ausgebildet. Sie hat entlang des Umfangs eine konstante Dicke und eine kon stante Höhe. In der Längsrichtung (15) durchdringen Durch gangsbohrungen (83) die Außenwandung (81). In diesen sitzen die Befestigungsschrauben (26). Weiterhin sind an der dem De ckelteil (31) zugewandten Oberseite (84) Zentrierbolzenaufnah men (85) eingebracht. Die Innenwandung (61) hat einen an den Boden (52) angrenzenden Zylindermantelbereich (62) und einen Klemmbereich (71). Die Innenwandung (61) begrenzt die Stangenaufnahme (22). Der Quer schnitt der Innenwandung (61) in einer Ebene normal zur Längs achse (14) ist beispielsweise in jeder Schnittebene ein ge- schlossener Ring. Die Ringe im Zylindermantelbereich (62) he ben beispielsweise eine andere Gestalt als die Ringe im Klemm bereich (71).
Der Zylindermantelbereich (62) hat eine konstante Wandstärke. Der Innendurchmesser des Zylindermantelbereichs (62) ist bei spielsweise um 0,2 % größer als der Nenndurchmesser des Ring klemmelements (10). Bei eingesetzter FührungsStange besteht zwischen der FührungsStange und dem Zylindermantelbereich (62) ein umlaufender Ringspalt. Die Länge des Zylindermantelbe- reichs (62) in der Längsrichtung (15) beträgt im Ausführungs beispiel 58 % der Länge der Innenwandung (61) in dieser Rich tung .
Die der Längsachse (14) abgewandte Seite des Zylindermantelbe- reichs (62) begrenzt bei montiertem Ringklemmelement (10) ei nen Verdrängungsraum (17). Diese Seite umfasst einen z.B. an den Boden (52) angrenzenden Führungsabschnitt (63). Der Füh rungsabschnitt (63) hat eine zylindermantelförmige Gestalt mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche. Die geometrische Mit- telachse des Führungsabschnitts (63) fällt mit der Längs achse (14) zusammen. Der Klemmbereich (71) bildet einen in den Darstellungen der Figuren 1, 2, 8 und 9 nach oben auskragenden Bereich der In nenwandung (61). Er sitzt in diesen Darstellungen freistehend auf dem Zylindermantelbereich (62) auf. Beispielsweise be- grenzt seine Innenfläche (72) die Hüllkontur der Stangenauf nahme (22).
Der Klemmbereich (71) hat eine Vielzahl von Klemmkontaktplat ten (73) und eine gleichgroße Anzahl von Entlastungsplat- ten (74). Im Ausführungsbeispiel hat das Ringklemmelement (10) 12 Klemmkontaktplatten (73). Das Ringklemmelement (10) kann minimal zwei Klemmkontaktplatten (73) aufweisen. Alle Klemm kontaktplatten (73) haben im Ausführungsbeispiel die gleiche geometrische Gestalt. Sie sind gleichmäßig entlang eines Teil- kreises um die Längsachse (14) herum angeordnet. Jede Klemm kontaktplatte (73) überdeckt z.B. einen Sektor von 18 Grad.
Die einzelne Klemmkontaktplatte (73) hat im dargestellten Aus führungsbeispiel eine zur Längsachse orientierte zylinderman telförmige Greiffläche (75) und eine ebene Außenfläche (76). Die Außenfläche (76) ist im Folgenden als Wälzfläche (76) be zeichnet. Die Wälzflächen (76) bilden in der Darstellung der Figuren 2 und 8 Tangentialebenen an einen gedachten Zylinder, dessen Mittellinie mit der Längsachse (14) zusammenfällt. Die minimale Dicke der einzelnen Klemmkontaktplattes (73) beträgt zwei Drittel der Wandstärke des Zylindermantelbereichs (62).
Die einzelne Wälzfläche (76) kann auch rinnenförmig ausgebil det sein. Die einzelne Rinne hat dann beispielsweise einen konstanten Querschnitt und ist in der Längsrichtung (15) ori- entiert. In diesem Fall wird bei gelüftetem Ringklemmele ment (10) ein gedachter Zylinder, dessen Mittellinie mit der Längsachse (14) zusammenfällt, von allen Wälzflächen berührt. Diese Berührung erfolgt in Mantellinien des Zylinders. Die Krümmungsmittellinien der Wälzflächen liegen dabei beispiels weise auf Radialebenen zur Längsachse (14).
Die einzelnen Klemmkontaktplatten (73) sind beispielsweise mittels der Entlastungsplatten (74) miteinander verbunden.
Alle Entlastungsplatten (74) haben z.B. die gleiche geometri sche Gestalt. In einer Ebene normal zur Längsachse (14) hat ihre zur Längsachse (14) zeigende Freifläche (77) einen Ra dius, der z.B. 15 % des Radius der Greifflächen (75) der Klemmkontaktplatten (73) in derselben Ebene beträgt. Die mini male Dicke der einzelnen Entlastungsplatte (74) beträgt bei spielsweise 50 % der minimalen Dicke der einzelnen Klemmkon taktplatte (73). Die Innenwandung (61) kann auch ohne Entlas tungsplatten (74) ausgebildet sein. Beispielsweise sind dann die Klemmkontaktplatten (73) voneinander beabstandet.
Die Figuren 1 und 3 zeigen das Deckelteil (31). Das Deckel teil (31) ist ringförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser entspricht beispielsweise dem Innendurchmesser des Zylinder- mantelbereichs (62). Ein das Deckelteil (31) versteifender In nenring (34) des Deckelteils (31) ist ohne Einsenkungen oder Erhebungen ausgebildet.
An seinem Umfang hat das Deckelteil (31) einen Auflage- ring (35). Im Auflagering (35) sind die Gewindebohrungen (33) für die Befestigungsschrauben (26) und die Bolzenaufnah men (36) für die Zentrierbolzen (28) angeordnet. Weiterhin durchdringt ein Kanalabschnitt (37) des Hydraulikkanals (37, 82) den Auflagering (35). ln dem vom Auflagering (35) umgebenen zentralen Bereich (38) des Deckelteils (31) sind Federaufnahmen (39) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel hat das Deckelteil (31) neun Federaufnah- men (39), die gleichmäßig auf einem gemeinsamen Teilkreis an geordnet sind. Alle diese Federaufnahmen (39) haben dieselben geometrischen Abmessungen. Das Deckelteil (31) kann auch ohne Federaufnahmen (39) ausgebildet sein.
In den Figuren 4 und 5 ist ein Ringkolben (91) in einer iso metrischen Ansicht und in einem Querschnitt dargestellt. Der dargestellte Ringkolben (91) hat in seinem dem Boden (52) zu gewandten unteren Bereich (92) eine Zylindermantelförmige Hüllkontur. Sein oberer Bereich (101) ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Auch der obere Bereich (101) kann eine zylinder mantelförmige Hüllkontur haben.
Im unteren Bereich (92) hat der Ringkolben (91) an seiner Au ßenfläche (93) eine Dichtringaufnahme (94). In dieser sitzt bei montiertem Ringklemmelement (10) ein Dichtring (95), z.B. ein O-Ring (95). Dieser Dichtring (95) dichtet den Ringkol ben (91) gegen die Außenwandung (81) des Bodenteils (51) ab. Der maximale Außendurchmesser des Ringkolbens (91) ist im Aus führungsbeispiel um zwei Zehntel Millimeter kleiner als der Innendurchmesser der Außenwandung (81) des Bodenteils (51).
Der Bereich des maximalen Außendurchmessers ist beispielsweise als umlaufender gewölbter Ringbund (96) ausgebildet.
Der obere Bereich (101) hat auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnete Federelementaufnahmen (102). Der Durchmesser des Teilkreises, die Anzahl der Federeiementaufnahmen (102) und deren Durchmesser stimmt mit der Anordnung der Federaufnah men (39) im Deckelteil (31) überein. Die Tiefe der einzelnen Federelementaufnähme (102) entspricht beispielsweise 80 % der Länge des Ringkolbens (91) in der Längsrichtung (15). Die Innenkontur des Ringkolbens (91) weist einen Führungsbe reich (111) und einen Keilabschnitt (121) auf. Der Führungsbe reich (111) hat einen Führungsbund (112) und eine Dichtring aufnahme (113). Der Führungsbund (112) hat eine zylindrische Gestalt. Seine Mittellinie fällt mit der Längsachse (14) des Ringklemmelements (10) zusammen. Im montierten Zustand um greift der Führungsbund (112) den Zylindermantelbereich (62) des Bodenteils (51). Sein Innendurchmesser ist beispielsweise um fünf Hundertstel Millimeter größer als der Außendurchmesser des Führungsabschnitts (63) des Bodenteils (51).
Die Dichtringaufnähme (113) ist umlaufend ausgebildet. Bei montiertem Ringkolben (91) dichtet ein Dichtring (114) z.B. in der Bauform eines O-Rings (114) diesen gegen die Innenwan- düng (61) des Bodenteils (51) ab.
Der Keilabschnitt (121) sitzt in den Darstellungen oberhalb des Führungsbereichs (111). Er begrenzt einen pyramidenstumpf- förmig ausgebildeten gedachten Körper. Die Anzahl der Begren- zungsflächen des pyramidenstumpfförmig ausgebildeten Körpers entspricht der Anzahl der Keilflächen (122) des Keilab schnitts (121). Diese Anzahl ist im Ausführungsbeispiel iden tisch mit der Anzahl der Wälzflächen (76) des Bodenteils (51). Die minimale Anzahl der Keilflächen (122) beträgt zwei. Die gedachte Spitze des pyramidenstumpfförmig ausgebildeten Kör pers und seine Mittellinie liegen auf einer Geraden, die die Längsachse (14) enthält. Im Ausführungsbeispiel liegt die Spitze oberhalb des Deckelteils (31). Im dargestellten Ring klemmelement (10) liegen alle Keilflächen (122) in Tangential- ebenen an einen gedachten Kegel mit kreisförmiger Grundfläche. Sie berühren den Kegel in jeweils einer Mantellinie. Die Mit tellinie und die Steigung dieses Kegels stimmen mit den ent sprechenden Größen des Pyramidenstumpfs überein. Die einzelne Keilfläche (122) schließt mit der Längsachse (14) z.B. einen Winkel von drei Grad ein. Dieser Winkel ist größer als Null Grad und kleiner als 45 Grad. Der in einer Normalen ebene zur Längsachse (14) von der einzelnen Keilfläche (122) überstrichene Winkel ist im Ausführungsbeispiel um ein Drittel größer als der von der einzelnen Wälzfläche (76) des Boden teils (51) überstrichene Winkel in derselben Ebene. Die Über gänge (123) zwischen den einzelnen Keilflächen (122) sind als gewölbte Flächen ausgebildet,
In den Darstellungen der Figuren 4, 5, 8 und 9 sind die Keil flächen (122) ebene Flächen. Die Keilflächen (122) können je doch auch als rinnenförmig gewölbte Flächen ausgebildet sein. Die einzelne Rinne hat dann beispielsweise entlang ihrer Länge einen konstanten Querschnitt. Die Mittellinie der Wölbungsra dien einer Rinne liegen in einer gemeinsamen Radialebene zur Längsachse (14). In diesem Fall berühren alle Keilflä chen (122) einen gedachten Kegel mit den oben genannten Eigen schaften in jeweils einer Mantellinie.
Der Keilabschnitt (121) geht in Übergangsflächen (124) in den Führungsbereich (111) über. Beispielsweise schließt eine ein zelne Keilfläche (122) mit einer Übergangsfläche (124) einen rechten Winkel ein.
Zwischen den Wälzflächen (76) und den Keilflächen (122) sind Wälzkörper (131) angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbei spiel sind dies Zylinderrollen (131), deren Achsen in einer Normalenebene zur Längsachse (14) liegen. Die Anzahl der Wälz- körper (131) entspricht der Anzahl der Wälzflächen (76). Jeder Wälzfläche (76) ist ein Wälzkörper (131) und eine Keilflä che (122) zugeordnet. Das Ringklemmelement (10) kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass die Anzahl der Wälzkörper (131) geringer ist als die Anzahl der Wälzflächen (73) und/oder der der Keilflächen (122). Das Ringklemmelement (10) hat mindes tens zwei Wälzkörper (131).
Alle Wälzkörper (131) sind beispielsweise in einem gemeinsamen Ringkäfig (141) gehalten. Die Figur 6 zeigt einen derartigen Ringkäfig (141). Der Ringkäfig (141) hat einen umlaufenden Tragring (142) und an diesem angeordnete Wälzkörperaufnah men (143). Die Wälzkörperaufnahmen (143) bestehen jeweils aus einem Vertikalsteg (144) und zwei an diesem in Umfangsrichtung herausstehenden Aufnähmestegen (145).
Als Wälzkörper (131) können auch Kugeln eingesetzt sein. In diesem Fall können die Wälzflächen (76) und die Keilflä chen (122) entweder als Ebenen oder als Rinnen ausgebildet sein. Auch können einige Wälzkörper (131) als Zylinderrol len (131) und andere als Kugeln ausgebildet sein.
Beim montiertem Ringklemmelement (10) liegen die Federaufnah men (39) des Deckelteils (31) in der Längsrichtung (15) ver- setzt zu den Federelementaufnahmen (102) des Ringkolbens (91). Hierbei ist jeweils eine Federaufnahme (39) des Deckel teils (31) einer Federelementaufnahme (102) des Ringkol bens (91) zugeordnet. In den einander zugeordneten Federauf nahmen (39, 102) sitzen im Ausführungsbeispiel jeweils zwei Federelemente (151, 152). Beide Federelemente (151, 152) sind als Druckfedern (151, 152) ausgebildet. Hierbei umgibt eine äußere Druckfeder (151) eine innere Druckfeder (152).
Alle inneren Druckfedern (152) und alle äußeren Druckfe- dern (151) sind parallel zueinander geschaltet. Die Steigungs richtungen der inneren Druckfedern (152) und der äußeren Druckfedern (151) sind z.B. unterschiedlich gerichtet. Der Au ßendurchmesser der äußeren Druckfedern (151) beträgt im Aus- führungsbeispiel das 1,54-fache des Außendurchmessers der in neren Druckfedern (152). Der Drahtdurchmesser der äußeren Druckfedern (151) beträgt z.B. das 1,3-fache des Drahtdurch messers der inneren Druckfedern (152). Beispielsweise haben alle Federelemente (151, 152) die gleiche Windungszahl.
Das Ringklemmelement (10) kann auch ohne Federelemente (151, 152) ausgebildet sein. Beispielsweise ist dann der vom Deckel teil (31) und vom Ringkolben (91) begrenzte Raum für ein pneu- matisches oder hydraulisches Medium einsetzbar.
Die Figur 7 zeigt das Ringklemmelement (10) ohne das Deckel teil (31). Die Wälzkörper (131) sind im Ringkäfig (141) gehal ten, wobei der Tragring (142) des Ringkäfigs (141) in Richtung des Deckelteils (31) orientiert ist. Die Wälzkörper (131) lie gen sowohl an den Wälzflächen (76) als auch an den Keilflä chen (122) an. Der Ringkolben (91) ist im Führungsab schnitt (63) der Innenwandung (61) des Bodenteils (51) in der Längsrichtung (15) geführt. Im Gehäuse (21) begrenzen der Bo- den (52) und der Ringkolben (91) den Verdrängungsraum (17).
Der Ölverteilkanal (56) verbindet den Verdrängungsraum (17) mit dem wandseitigen Hydraulikkanal (37, 82). In der Darstel lung der Figur 7 steht der Ringkolben (91) beispielsweise in einer oberen Endlage. Die Federelemente (151, 152) sind in dieser Darstellung komprimiert dargestellt.
Die Innenwandung (61), der Ringkolben (91) und die dazwischen angeordneten Wälzkörper (131) bilden ein Vielkeilge triebe (41). Das Gestell dieses Vielkeilgetriebes (41) ist der starre Zylindermantelbereich (62) der Innenwandung (61). Der Ringkolben (91) ist in einer ersten Hubrichtung (125) und in einer zweiten Hubrichtung (126) entlang des Führungsab schnitts (63) des Zylindermantelbereichs (62) in der Längs richtung (15) geführt. In der Darstellung der Figur 7 ist eine erste Hubrichtung (125) in Richtung der gelüfteteten Stel lung (11) des Ringkleinmelements (10) gerichtet. Die zweite Hubrichtung (126) ist in Richtung der Klemmstellung (12) des Ringklemmelements (10) gerichtet. Es ist auch denkbar, die zweite Hubrichtung (126) in Richtung der gelüfteten Stel lung (11) und die erste Hubrichtung (125) in Richtung der Klemmstellung (12) zu orientieren.
Das Vielkeilgetriebe (41) kann auch so ausgebildet sein, dass die als Keilflächen (122) bezeichneten Flächen des Ringkol bens (91) einen gedachten gemeinsamen Zylinder in jeweils ei ner Mantellinie berühren. In diesem Fall berühren die Wälzflä chen (76) der Klemmkontaktplatten (73) einen gedachten Kegel mit kreisförmiger Grundfläche, dessen Mittellinie auf einer die Längsachse enthaltenden Gerade liegt.
Auch können sowohl die Keilflächen (122) als auch die Wälzflä chen gedachte Kegel mit kreisförmiger Grundfläche berühren, deren Mittellinie die Längsachse (14) enthält. Der Steigungs- winkel beider Kegel kann hierbei identisch oder unterschied lich ausgebildet sein. Die zwischen dem Ringkolben (91) und den Klemmkontaktplatten (73) angeordneten Wälzkörper (131) er möglichen einen verschleißarmen Betrieb des Ringklemmele ments (10).
Alle Wälzflächen (76) berühren damit einen gedachten ersten geometrischen Körper mit kreisförmiger Grundfläche in einer Mantellinie. Diese Grundfläche ist normal zur Längsachse (14) orientiert. Die Mittellinie dieses ersten geometrischen Kör- pers liegt auf einer Geraden, die die Längsachse (14) enthalt. Alle Keilflächen (122) berühren einen gedachten zweiten geo metrischen Körper. Auch der zweite geometrische Körper hat eine kreisförmige Grundfläche, die normal zur Längsachse (14) liegt. Die Mittellinie des zweiten geometrischen Körpers liegt auf der gleichen Gerade wie die Mittellinie des ersten geomet rischen Körpers. Zumindest einer der beiden geometrischen Kör per ist kegelförmig ausgebildet. Der maximale Steigungswinkel der Mantellinien des Körpers relativ zur Längsachse (14) ent- spricht dem oben genannten Grenzwinkel der Keilflächen (122).
Beim Zusammenbau des Ringklemmelements (10) wird beispiels weise zunächst der Ringkäfig (141) mit den darin eingesetzten Wälzkörpern (131) in den Ringkolben (91) eingesetzt. Die Fe- derelemente (151, 152) werden in die Federelementaufnah men (102) des Ringkolbens (91) gesetzt und anschließend das Deckelteil (31) auf den Ringkolben (91) aufgesetzt. Die Fe derelemente (151, 152) werden komprimiert und die Sicherungs schrauben (16) durch das Deckelteil (31) hindurch in die Si- cherungsgewinde (103) des Ringkolbens (91) eingeschraubt.
Diese Einheit wird nach dem Montieren der Dichtelemente (95, 114) in das Bodenteil (51) eingesetzt. Anschließend werden das Deckelteil (31) und das Bodenteil (51) miteinander ver schraubt. Auch eine andere Reihenfolge der Montage ist denk- bar.
Nach dem Entfernen der Sicherungsschrauben (16) drücken die sich entspannenden Federelemente (151, 152) den Ringkol ben (91) in der zweiten Hubrichtung (126) in eine untere End- läge (97), vgl. Figur 9. An den hydraulischen Anschluss (13) wird beispielsweise eine hydraulische Leitung über ein 3/2- Wegeventil angeschlossen. Nach dem Beaufschlagen mit hydrauli schem Fluid wird der Verdrängungsraum (17) vergrößert. Der Ringkolben (91) wird unter Kompression der Federelemente (151, 152) in der ersten Hubrichtung (125) in eine obere End lage (98) verschoben, vgl. Figur 8. Hierbei gleitet mit seinem Führungsbund (112) entlang des Führungsabschnitts (63) des Zy lindermantelbereichs (62). Nun kann das Ringklemmelement (10) auf eine Stange mit kreisförmiger Querschnittsfläche aufge schoben werden. Das Ringklemmelement (10) umgreift die Stange. Sobald der hydraulische Druck im Verdrängungsraum (17) verrin gert wird, wird die Stange mittels des Ringklemmelements (10) fixiert. Die Klemmung ist somit drucklos geschlossen und selbstsichernd.
Bei einer beidseitigen hydraulischen oder pneumatischen Betä tigung kann der Ringkolben (91) mittels des Mediums in beide Richtungen verfahren werden. Es ist auch denkbar, den Ringkol ben (91) nur in der Löserichtung federbelastet auszubilden. In diesem Fall wird das Ringklemmelement (10) beispielsweise als Betriebsbremse eingesetzt. Die Figur 8 zeigt einen Querschnitt des Ringklemmelements (10) in der gelüfteten Stellung (11). Der Verdrängungsraum (17) hat sein maximales Volumen. Der Ringkolben (91) steht in seiner oberen Endlage (98). Die Federelemente (151, 152) sind kompri miert. Die Wälzkörper (131) liegen im unteren Bereich der Keilflächen (122) und im oberen Bereich der Wälzflächen (76). Die Greifflächen (75) begrenzen einen gedachten Zylinder, des sen Mittellinie mit der Längsachse (14) zusammenfällt. Die In nenwandung (61) hat ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt. In der Figur 9 ist das Ringklemmelement (10) in der Klemmstel lung (12) dargestellt. Der Verdrängungsraum (17) hat sein mi nimales Volumen. Der Ringkolben (91) steht in seiner unteren Endlage (97). Die Federelemente (151, 152) sind entlastet. Die Wälzkörper (131) liegen im oberen Bereich der Keilflä- chen (122) und im unteren Bereich der Wälzflächen (76). Die Innenwandung (61) ist im Bereich der Klemmkontaktplatten (73) radial in Richtung der Längsachse (14) elastisch verformt.
Beim Verformen der Innenwandung (61) wird in der Innenwan dung (61) eine Rückstellkraft als interne Kraft aufgebaut. Auch die dünnen Entlastungsplatten (74) sind verformt. Die Greifflächen (75) begrenzen einen gedachten Kegelstumpf, des sen Spitze auf der Längsachse (14) liegt. Die Spitze des Ke gelstumpfs ist in Richtung der Spitze des Pyramidenstumpfs des Keilabschnitts (121) orientiert.
Beim erneuten Lüften des Ringklemmelements (10) wird der Ring kolben (91) entgegen der Kraftwirkrichtung der Federele mente (151, 152) in die erste Hubrichtung (125) verfahren. Hierbei wird die Innenwandung (61) im Bereich der Klemmkon taktplatten (73) entlastet, sodass die interne Kraft die In nenwandung (61) in ihre unverformte Ausgangslage zurückver formt . Auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele sind denkbar .
Bezugszeichenliste :
10 Ringklemmelement
11 gelüftete Stellung 12 Klemmstellung
13 hydraulischer Anschluss
14 Längsachse
15 Längsrichtung
16 Sieherungssehrauben 17 Verdrängungsraum
21 Gehäuse
22 Stangenaufnahme
23 Stirnseite von (21), deckelteilseitig 24 Stirnseite von (21), bodenteilseitig
25 Mantelfläche
26 Befestigungsschrauben
27 Gehäuseinnenraum
28 Zentrierbolzen
31 Deckelteil
32 Randbereich von (31)
33 Gewinde , Gewindebohrung
34 Innenring 35 Auflagering
36 Bolzenaufnahmen
37 Kanalabschnitt
38 zentraler Bereich von (31)
39 Federaufnahmen
41 Vielkeilgetriebe
51 Bodenteil
52 Boden 53 Innenseite
54 Ölrinnen
55 Ölrinne
56 Ölverteilkanal
61 Innenwandung
62 Zylindermantelbereich
63 Führungsabschni11 71 Klemmbereich
72 Innenfläche
73 Klemmkontaktplatte
74 Entlastungsplatte
75 Greiffläche 76 Außenfläche, Wälzfläche
77 Freifläche
81 Außenwandung
82 Ölkanal 83 Durchgangsbohrungen
84 Oberseite
85 Zentrierbolzenaufnahmen
91 Ringkolben
92 unterer Bereich
93 Außenfläche
94 Dichtringaufnähme
95 Dichtring, O-Ring
96 Ringbund
97 untere Endlage von (91)
98 obere Endlage von (91) 01 oberer Bereich von (91)02 Federeiementaufnahmen 103 Sicherungsgewinde
111 Führungsbereich 112 Führungsbund 113 Dichtringaufnähme
114 Dichtring, O-Ring
121 Keilabschnitt
122 Keilflächen
123 Übergänge
124 Übergangsflächen
125 erste Hubrichtung von (91)
126 zweite Hubrichtung von (91)
131 Wälzkörper, Zylinderrollen
141 Ringkäfig
142 Tragring
143 Wälzkörperaufnahmen 144 Vertikalsteg
145 Aufnahmestege
151 Federelement, äußeres Federelement, Druckfeder
152 Federelement, inneres Federelement, Druckfeder

Claims

Patentansprüche :
1. Ringklemmelement (10) mit einem ringförmigen, mindestens einen pneumatischen oder hydraulischen Anschluss (13) aufwei- senden Gehäuse (21) und mit einem in Richtung seiner Längs richtung (15) in zwei Hubrichtungen (125, 126) bewegbaren Ringkolben (91), dadurch gekennzeichnet,
- dass das Gehäuse (21) eine, eine in der Längsrich tung (15) orientierte Längsachse (14) umgreifende, einen starren Zylindermantelbereich (62) mit einem Führungsab schnitt (63) und mindestens zwei Klemmkontaktplatten (73) aufweisende, freistehende Innenwandung (61) hat,
- dass jede Klemmkontaktplatte (73) an ihrer Außenseite eine Wälzfläche (76) hat,
- dass die Innenwandung (61), der Ringkolben (91) und min destens zwei, zwischen jeweils einer einzelnen Wälzflä- che (76) und dem Ringkolben (91) gelagerte Wälzkör per (131) ein Vielkeilgetriebe (41) bilden, dessen Ge stell der Zylindermantelbereich (62) ist,
- sodass bei einer entlang des Führungsabschnitts (63) ge führten Bewegung des Ringkolbens (91) in einer seiner Hubrichtungen (125; 126) die Innenwandung (61) im Bereich der Klemmkontaktplatten (73) gegen eine interne Rück stellkraft der Innenwandung (61) radial zur Längs achse (14) hin verformt wird.
2. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Ringkolben (91) einen Keilabschnitt (121) mit einer Vielzahl Keilflächen (122) aufweist, wobei die Anzahl der Keilflächen (122) mindestens der Anzahl der Wälzkör per (131) entspricht.
3. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net,
- dass jede Wälzfläche (76) eine Mantellinie eines gemein samen ersten geometrischen Körpers mit kreisförmiger Grundfläche, dessen Mittellinie die Längsachse (14) ent hält, berührt,
- dass jede Keilfläche (122) eine Mantellinie eines gemein samen zweiten geometrischen Körpers mit kreisförmiger Grundfläche, dessen Mittellinie die Längsachse (14) ent hält, berührt, und
- dass der von den Mantellinien des ersten geometrischen Körpers und/oder von den Mantellinien des zweiten geomet rischen Körpers mit einer die Längsachse (14) enthaltenen Geraden einen Winkel einschließt, der größer als Null und kleiner als 45 Grad ist.
4. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Ringkolben (91) innerhalb des Gehäuses (21) an geordnet und geführt ist.
5. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass alle Wälzkörper (131) in einem gemeinsamen, ringför mig ausgebildeten Ringkäfig (141) gelagert sind.
6. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass sowohl die Wälzflächen (76) als auch die Keilflä chen (122) eben ausgebildete Flächen sind.
7. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass zumindest ein Wälzkörper (131) eine Zylinder- rolle (131) ist, deren Achse in einer Normalenebene zur Längs achse (14) liegt und/oder dass mindestens ein Wälzkörper (131) eine in mindestens einer Rinne geführte Kugel ist, wobei die Mittellinie der Wölbungsradien dieser Rinne in einer Radial ebene zur Längsachse (14) liegt.
8. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Klemmbereich (71) zwischen den Klemmkontaktplat ten (73) angeordnete Entlastungsplatten (74) aufweist.
9. Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Ringkolben (91) in einer seiner Hubrichtungen relativ zum Gehäuse (21) federbelastet ist.
10. Ringklemmelement (10) nach den Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der hydraulische oder pneumatische An schluss (13) mit einem im Gehäuse (21) angeordneten, mittels des Ringkolbens (91) begrenzten Verdrängungsraum (17) verbun den ist.
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