CLAMPING JAW ARRANGEMENT FOR A STEPWISE OPERATING HYDRAULIC CABLE TRACTION DEVICE

Abstract: 1. Clamping arrangement for a stepwise operating hydraulic cable traction device for lifting and lowering loads, comprising a pair of clamping jaws (4) movable to and fro by a cylinder and piston unit (1) relatively to a stationary pair of clamping jaws (5), said pairs consisting of wedge-shaped, self-closing clamping jaws (15, 16) which have a rope section groove (18) on their straight side and which are supported by a housing part (9, 10) on their wedge-shaped or tapered side and which have a low-friction bearing arrangement between the wedge-shaped side of the clamping jaws (15, 16) and the housing part (9, 10), each clamping jaw (15, 16) being guided in a form-fit way in the housing part (9, 10) for the opening and closing movements so that the wedge-shaped side of each clamping jaw (15, 16) is held in contact with the bearing path in the housing part (9, 10), characterized in that the actuating elements for hydraulically opening and closing the clamping jaws (15, 16) biased in the closing direction by a spring (17) act on said clamping jaws (15, 16), said actuating elements consisting of hydraulically operated opening and closing pistons (25, 26) which are arranged axially laterally at the housing parts (9, 10), and that the bearing arrangement between the wedge-shaped side of the clamping jaw (15, 16) and a bearing path in the housing part (9, 10) is made of a bearing material with a coefficient of static friction of about 0.04.

Description: Klemmbackenanordnung für eine schrittweise arbeitende hydraulische Seilzugvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmbackenanordnung für eine schrittweise arbeitende hydraulische Seilzugvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei einer bekannten hydraulischen Seilzugvorrichtung gemäss DE-OS 30 36 214 sind die durch Betätigungsorgane auf- und zustossbaren, selbstklemmenden Klemmbackenpaare über Hebelpaare gehaltert. Diese Anordnung ist konstruktiv aufwendig und nachteilig. Wegen der aussermittigen Lagerung der Klemmbacken treten hohe Biegemomente an der Klemmbackenhalterung auf. Die Kraft-Weg-Charakteristik ist degressiv, das heisst, dass bei abgenutztem Seil die Selbstklemmung vermindert oder nicht mehr erreicht wird. Die Hebelanordnung ist ausserdem konstruktiv aufwendig, da zu den zwei Klemmbackenpaaren einer Seil zugvorrichtung zusätzlich acht Hebel und zwölf Lagerbolzen vorgesehen sein müssen. Aus der FR-A-2 498 169 ist eine Klemmbackenanordnung der eingangs genannten Art bei schrittweise arbeitenden hydraulischen Seilzugvorrichtungen bekanntgeworden, bei der zwischen der keilförmigen Seite von keilförmigen Klemmbacken und dem Gehäuseteil eine Lageranordnung vorgesehen ist. Dabei ist jede Keilklemmbacke für ihre Auf- und Zubewegung in dem Gehäuseteil formschlüssig derart zwangsgeführt, dass jede KeilkleJT=backe mit ihrer keilförmigen Seite in Anlage an derlagerbahn im Gehäuse gehalten wird. Bei einer weiteren bekannten hydraulischen Seilzugor richtung (DE-OS 29 29 711) ist zumindest ein stationäres Klemmbackenpaar keilförmig ausgebildet, um mit Hilfe von grossen Federkräften und der Seilreibung Selbstklemmung zu erreichen. Grundsätzlich hat diese Lösung die gewünschte lineare Kraft-Weg-Charakteristik bezüglich der Selbstklemmung. Durch rechnerische Nachprüfung kommt man jedoch zu dem Ergebnis, dass diese Lösung mit herkömmlichen Mitteln praktisch nicht zu realisieren ist, so dass diese bekannte Lösung mit keilförmigem Klemmbackenpaar bisher keine Verwirklichung gefunden hat. Wenn man davon ausgeht, dass der Reibungsbeiwert zwischen Kleminbacken und Seil ji = 0,1 beträgt und der Reibungsbeiwert an den keilförmigen Lagerbahnen im Gehäuseteil bei trockener Haftreibung > = o,2 sein kann, so würde diese Klemmbackenanordnung zu grosse Kräfte, je nach Keilwinkel von 50 - 70 % der Last erfordern. Wenn man weiter davon ausgeht, dass hydraulische Zuhaltekräfte für den drucklosen Betriebsfall nicht zur Verfügung stehen, so müssen zum Beispiel bei einem Gerät für den Zug von 5o.ooo N (5 t) Federkräfte von 25.ooo bis 35.ooo N (2.500 bis 3.500 kp) aufgebracht werden. Geht man weiter von der heute gültigen Bestimmung aus, dass die Selbstklemmung bei einer Seilabnutzung von 20 %, das heisst bei einem Seildurchmesser 20 bis Seildurchmesser 16 voll erhalten bleiben soll, so kommen bei dem vorhandenen kleinen Keilwinkel sehr lange Backenschliesswege und ebenso lange Federwege zustande. Die Problematik der vorgenannten Situation kann dadurch vermindert werden, dass gemäss vorgenanntem Stand der Technik zwischen der keilförmigen Seite der Klemmbacken und dem Gehäuseteil eine Lageranordnung vorgesehen wird, welche den Reibungsbeiwert zwischen diesen Teilen erheblich herabsetzt. Trotzdem bleibt das Problem der relativ hohen Federkräfte und der langen Federwege bestehen, da bis zum Erreichen der haltenden Selbstklemmung zwischen Seil und Klemmbacken mit den wesentlich niedrigeren Reibungsbeiwerten für gleitende Reibung zu rechnen ist. Anzustreben ist der sofortige Erhalt von Haftreibung. Um einerseits die ideale kinematische Anordnung der Klemmbacken zu realisieren und um andererseits die in der Praxis bisher unüberwindlichen Hindernisse zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Keil-Klemmbackenanordnung so zu verbessern, dass eine zuverlässige Selbstklemmung nur durch eine geringe äussere Krafteinwirkung mit Sicherheit bei allen Betriebszuständen erreicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Klemmbackenanordnung für eine schrittweise arbeitende hydraulische Seilzugvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art vorgeschlagen, dass Betätigungsorgane zum hydraulischen Öffnen und Schliessen der durch eine Feder in Schliessrichtung vorgespannten Xlemmbacken an den Klemmbacken angreifen und dass die Lageranordnung als Gleitlager ausgebildet ist. In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung ist die Lageranordnung als Gleitlager mit zwischen der keilförmigen Seite der Keiiklemmbacke und einer Lagerbahn im Gehäuseteil angeordnetem Lagerwerkstoff mit geringstmöglichem Trockenlaufreibwert und Stick-Slipfreien Eigenschaften. Der wesentliche Erfindungsgedanke ist in der Kombination einer Keil-Klemmbackenanordnung mit einer Gleitlageranordnung zwischen Keilklemmbacken und Gehäuse in Verbindung mit der Zwangs führung und der Zwangsbewegung der Keilklemmbacken durch die Betätigungsorgane zu sehen. Zwischen Seil und Klemmbacken tritt sofort Haftreibung ein und es kann mit den dafür geltenden wesentlich höheren Reibbeiwerten gerechnet werden. Die Ausbildung der Lageranordnung als Gleitlager ermöglicht durch die heute zur Verfügung stehenden Gleitlagermaterialien mit extrem niedrigem Haftreibungsbeiwert bei trockener Haftreibung und auch bei hohen Lasten die Reibungsbeiwerte zwischen den Keilflächen der Klemmbacken und dem Gehäuse auf F = o,o4 zu drücken. Vergleichsweise wird dadurch eine Verbesserung gegenüber einer bisher bekannten Materialpaarung Stahl auf Stahl auf 500 % und selbst gegenüber herkömmlichen Gleitlager Pb-Sn-Legierungen eine Verbesserung um ca. 375 % erreicht. Hinzukommt, dass bei herkömmlichen Gleitmaterialien der sogenannte Stick-Slip-Effekt auftritt. Im Gegensatz dazu ist das erfindungsgemässe Gleitlager auf PTFE-Basis mit aussergewöhnlich guten Trockenlaufeigenschaften versehen und Stick-Slip-frei. Um die Funktionstüchtigkeit der Lageranordnung zu gewährleisten, ist die Zwangsführung für die formschlüssige Offnungs- und Schliessbewegung vorgesehen. Dies ist besonders im Hinblick auf den bei sehr hoher Seilverpressung sich ergebenden Klebeeffekt der Klemmbacken am Seil wichtig. Zusätzlich zur formschlüssigen Zwangsführung wird zweckmässig eine kraftschlüssige Lagervorspannung durch eine quer zu den Klemmbacken liegende Feder, welche für eine Anpassung der Klemmbackenlage an die Lagerbahn des Gehäuses sorgt, vorgenommen. Für Gleitlager ist diese Vorspannung deshalb von Bedeutung, da anderenfalls die Verschmutzungsgefahr durch Eindringen von Staub zwischen den Lagerbahnen sehr nachteilige Folgen für die Lagerlebensdauer hätte. Erst die erfindungsgemässe Anordnung der Lager durch formschlüssige Zwangsführung und kraftschlüssige Lagervorspannung macht eine Verwendung solcher Lager für die Praxis im Rahmen der genannten Klelmtibackenanordnungen möglich. Durch die Gleitlagerung mit weit kleinerem Reibfaktor gegenüber der Seilreibung an den Klemmbacken, wobei darauf geachtet ist, dass stets möglichst Haftreibung auftritt, ist die Möglichkeit gegeben, ein einfaches und relativ billiges Klemmbackensystem mit sicherer Selbstklemmung bei schon geringer Zuhaltekraft zu verwirklichen. Dadurch ist es möglich, ein einfaches relativ kleines, schrittweise arbeitendes Serienhebezeug zu bauen. In weiterer Folge hat ein Gerät mit der erfindungsgemässen Klemmbackenanordnung auch beste kinematische Voraussetzungen, um statt eines Seiles einen Stab als Lastaufnahmemittel einzulegen und das Gerat zum Drücken oder Klettern zu verwenden. Diese universelle Anwendbarkeit des Gerätes ergibt sich aus der syx etrischen Anordnung der Keilklemmbacken, bei der im Gegensatz zu den Klemmbackenanordnungen bei den eingangs genannten bekannten Seilzuggeräten die Mittellinie bzw. Klemmebene nicht verschoben wird. Zweckmässige konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Beispielsweise Ausführungsformen werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 schematisch teilweise im Schnitt die Klemmbacken- anordnungen einer hydraulischen Seilzugvorrichtung mit Zylinder-Kolben-Einheit, Fig. 2 ebenfalls schematisch im Schnitt eine Seitenansicht der Fig. 1, für die bewegliche Klemmbackenanordnung als Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht von oben nach Fig.1 Fig. 4 schematisch in vergrösserter Darstellung im Schnitt entlang der Linie E-F in Fig. 6 eine Klemabackenan- ordnung, Fig. 5 eine Schnittansicht der Klemmbackenanordnung entlang der Linie G-H in Fig. 4, Fig. 6 eine Schnittansicht der Klemmbackenanordnung ent lang der Linie C-D in Fig. 4 und Fig. 7 schematisch eine weitere Ausführungsform der Klemm backen mit Zwischenkeil. Die Steuerungstechnik und die Arbeitsweise eines Seilzuggeräte, wie in DE-OS 30 36 214 beschrieben, ist unabhängig von der verwendeten Kemmbackenanordnung. Sie werden als bekannt vorausgesetzt und hier nicht nochmals beschrieben. Die Seilzugvorrichtung umfasst eine insgesamt mit 1 bezeichnete Zylinder-Kolben Einheit mit einer Durchführung 2 für das Seil 3. Weiter umfasst die Seilzugvorrichtung eine insgesamt mit 4 bezeichnete hin- und herbewegbare Klemmbackenanordnung und eine insgesamt mit 5 be zeichnet stationäre Klemmbackenanordnung. Die hin- und herbewegbare Klemmbackenanordnung 4 ist mit der Kolbenstange des Kolbens 6 der Zylinder-Kolben-Einheit verbunden. Die stationäre Klemmbackenanordnung ist mit dem Zylinder 7 der Zylinder-Kolben Einheit 1 mittels Bolzen 8 fest verbunden. Jede der Klemmbackenanordnungen 4 und 5 umfasst ein im wesentlichen geschlossenes Gehäuse 9 bzw. 10, welches an der Innenseite keilförmig zulaufende, gegenüberliegende Lagerbahnen bildet. An den oberen bzw. unteren Stirnseiten 11 bzw. 12 der Gehäuse 9, 10 sind Durchtrittsöffnungen 13, 14 für das Seil oder. die Stange 3 vorhanden. Innerhalb der Gehäuse 9, 10 ist jeweils ein Klemmbackenpaar 15, 16 angeordnet und durch Federn 17 in Schliessrichtung zur Klemmung des Seiles mit ihren Seilprofilrillen 18 (Fig. 6) vorgespannt. In Fig. 1 sind die Lageranordnungen zwischen jeweils der Rveilklemmbacke 15 um dem Gehäuse 9, 10 als Nadellager 19 und zwischen den Keilklemmbacken 16 und dem Gehäuse 9, 10 als Gleitlager 20 dargestellt. Jede der Klemmbacken 15, 16 trägt einen Führungsstift 21 welche durch Längsschlitze 22, die parallel zu den Keilflächen liegen, durch Seitenwände der Gehäuse 9, 10 nach aussen ragen. Die Füh rungsstifte 21 sind jeweils aussen an den Gehäusen 9, 10 durch Queranker 23 überbrückt, wobei in den hohlen Querankern 23 Federn 24 angeordnet sind, welche die Führungsstifte 21 und damit die Klemmbacken 15, 16 auseinanderdrücken in kraftschlüssige Anlage und Vorspannung der Lageranordnungen 19 oder 20. An den Querankern 23 greifen aussen an den Gehäusen 9 bzw. 10 angeordnete Betätigungsorgane an, welche aus Hydraulikkolben 25, 26 bestehen, die als Aufstoss- bzw. Schliesskolben für die Klemmbacken 15, 16 dienen. Die Funktion der Vorrichtung ist derart, dass beim Heben der am Seil 3 befindlichen Last die hin- und hergehende Klemmbackenanordnung 4 geschlossen ist, und zwar durch die Federn 17, welche die Klemmbacken 15, 16 nach unten und mit den Seilprofilrillen 18 gegen das Seil 3 drücken, und durch die an den Querankern 23 angreifenden hydraulischen Schliesskolben 25. Die stationäre Klemmbackenanordnung 5 wird durch die Reibung des Seiles 3 in den Seilprofilrillen 18 der Klemmbacken 15, 16 geöffnet (der Hydraulikkolben 6 der Zylinder-Kolben-Einheit bewegt sich im stationären Zylinder 7 nach oben). Der Rücklauf des Kolbens 6 nach unten wird durch die wegabhängige Umsteuerung 27 am Steuerblock 28 eingeleitet und bewirkt ein Schliessen der stationären Klemmbackenanordnung 5 durch die Kraft der Federn 17. Die zurücklaufende Klemmbackenanordnung 4 bzw. deren Klemmbacken 15, 16 werden durch die Reibung der Klemmbacken am Seil 3 geöffnet. Beim Senken einer am Seil 3 angreifenden Last wird die stationäre Klemmbackenanordnung 5 durch die Aufstosskolben 26 geöffnet, wodurch die Last über das durch die Feder 17 und die Schliesskolben 25 geschlossene Klemmbackenpaar 4 abgesenkt werden kann. Das Nachgreifen beim Senken einer Last erfolgt durch öffnen der Klemmbackenanordnung 4 mittels der Aufstosskolhen 26. Während dieser Zeit wird die Last durch die stationäre Klemmbackenanordnung 5, welche durch die Kraft der Federn 17 und die Zustosskolben 25 geschlossen ist, gehalten. Die in den Gehäusen 9 und 10 der Klemmbackenanordnungen 4 und 5 vorgesehenen Längsschlitze 22 und die darin geführten Führungsstifte 21 sorgen für ein zwan,sweises öffnen der Klemmbacken 15, 16 beim Aufstossen durch die Kolben 26. Die Federn 24 sorgen zusätzlich für eine kraftschlüssige Anlage der Klemmbacken am Wälz- bzw. Gleitlager 19, 20. Als Abwandlung, die nicht dargestellt ist, wäre auch eine Lösung mit zwei in Längsrichtung der Längsschlitze 22 nebeneinander angeordneten Führungsstiften pro Klemmbacke denkbar, um eine noch bessere formschlüssige Führung zu erreichen. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Verwendung von Gleitlagern 20 ein kleinerer Keilwinkel vorzusehen ist als bei Verwendung eines hinsichlich der Reibwerte günstigeren Nadellagers. Eine Möglichkeit,wie bei Verwendung eines kleineren Keilwinkels bei Gleitlagern die sich ergebenden langen Backenschliesswege verkürzt werden können, ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Zur Verkürzung des Backenschliessweges sind als Übersetzung Zwischenkeile 29 angeordnet mit einem zweiten kleineren Keilwinkel. Dadurch-addieren sich die Schliesswege S1 und S2 der 15 und 29 bzw. 16 und 29.

Claims: A N S P R U C H E 1. Klemmbackenanordnung für eine schrittweise arbeitende hydraulische Seil zugvorrichtung zum Heben und Senken von Lasten mit einer durch eine Zylinder Kolben-Einheit gegenüber einem stationären Klemeb2cken- paar hin- und herbewegbaren Klemmbackenpaar, von denen mindestens eines der Klemmbackenpaare aus keilförmig ausgebildeten, selbstklemmenden Keilklemmbacken besteht, die auf ihrer geraden Seite eine Seilprofilrille und auf ihrer keil- oder kegelförmigen Seite an einem Gehäuseteil abgestützt sind und bei denen zwischen der keilförmigen Seite der Keilklenmbacken und dem Gehäuseteil eine Lageranordnung vorgesehen ist und jede Keilklemmbacke für ihre Auf- und Zubewegung in dem Gehäuseteil formschlüssig derart zwangsgeführt ist, dass jede Keilklemmbacke mit ihrer keilförmigen Seite in Anlage an der Lagerbahn im Gehäuse gehalten wird, dadurch.ge- kennzeichnet, dass Betätigungsorgane (25, 26) zum hydraulischen öffnen und Schliessen der durch eine Feder (17) in Schliessrichtung vorgespannten Klemmbacken (15, 16) an den Klemmbacken (15, 16) angreifen und dass die Lageranordnung als Gleitlager (20) ausgebildet ist. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung als Gleitlager (20) mit zwischen der keilförmigen Seite der Keilklemmbacke (15, 16) und einer Lagerbahn im Gehäuseteil (9, 10) angeordneten Lagerwerkstoff mit geringstmöglichem Trockenlaufreibwert und Stick-Slip-freien Eigenschaften ausgebildet ist. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Keilklemmbacken (15, 16) eine Feder (24) angeordnet ist, welche die Keilklemmbacken kraftschlüssig gegen das Gehäuseteil (9, 10) drückt. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als formschlüssige Zwangsführung für die Keilklemmbacken (15, 16) in Seitenwänden aes Gehäuses (9, lo) zu den keilförmig zulaufenden Lagerbahnen parallele Längsschlitze (22) angeordnet sind, durch welche an den Keilklemmbacken befestigte Führungsstifte (21) ragen, und dass die zwischen den Keilklemmbacken (15, 16) angeordnete Feder (24) zwischen den Führungsstiften (21) angeordnet ist. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsorgane (25, 26) für das Öffnen und Schliessen der Klemmbacken (15, 16) an den Führungsstiften (21) angreifen. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsorgane aus hydraulisch betätigten Zustoss- und Aufstosskolben (25, 26) bestehen, die seitlich aussen an dem Gehäuse (9, 1c) angeordnet sind. 7. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstifte (21) gegenüberliegender Klemmbacken (15, 16) durch einen Queranker (23) miteinander in Verbindung stehen, der Queranker die zwischen den Führungsstiften (21) wirkende Feder (24) aufnimmt und an dem Queranker die Betätigungsorgane angreifen. 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil als die Keilklemmbacken (15, 16) eines Klemmbackenpaares im wesentlichen vollständig umgebendes, geschlossenes Gehäuse (9, 1o) ausgebildet ist, welches an seiner Innenseite gegenüberliegend die keilförmig zulaufenden Lagerbahnen für die beiden Keilklemmbacken und an seiner oberen und unteren Stirnseite je eine Öffnung (13, 14) für den Durchtritt des Seiles (3) oder Stabes aufweist.

Inventors: STUMPMEIER, FRITZ
Applicants: STUMPMEIER, FRITZ
Application year: 1984
Main classification: B66D3
IPC codes: B66D3