DE10057280A1

DE10057280A1 - Doppelhubzylinder

Info

Publication number: DE10057280A1
Application number: DE10057280A
Authority: DE
Inventors: Kenji Iida; Akihiro Hirano
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2001-05-31
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: KR100399312B1; KR20010060364A; TW451030B; US6343537B1; DE10057280C2; JP2001146907A; CN1187533C; JP3124526B1; CN1297114A

Abstract

Bei einem Doppelhubzylinder sind ein Kolben (14), der in einem Zylinder (12) gleitet, eine Stange (16), die an dem Kolben (14) angebracht ist und eine Hülse (15), die auf die Stange (16) aufgesetzt ist und durch eine Stangenöffnung (13) des Zylinders (12) hindurchtritt, vorgesehen. An einem Außenumfang eines vorderen Endabschnittes der Stange (16) ist ein Verriegelungsabschnitt (17) vorgesehen. Die Hülse (15), deren äußere Umfangsfläche luftdicht in der Stangenöffnung (13) gleitet und deren innere Umfangsfläche luftdicht auf einer äußeren Umfangsfläche der Stange (16) gleitet, weist einen Eingriffsabschnitt (22) an einer inneren Endseite für den Eingriff mit einer Innenseite der Stangenöffnung (13) und einen Eingriffsabschnitt (23) an einer äußeren Endseite für den Eingriff mit dem Verriegelungsabschnitt (17) der Stange (16) auf. Zufuhr/Abfuhröffnungen (18A, 19A) für die Zufuhr und Abfuhr von Druckfluid zu und von den Druckkammern (18 und 19) sind an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (14) in dem Zylinder vorgesehen. Durch die Zufuhr und Abfuhr von Druckfluid zu und von den Anschlüssen ist ein Anhalten an einem mittleren Haltepunkt möglich.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Doppel- oder dualen Hubzylin der zum Stoppen eines Kolbens an einer mittleren Position eines Hubes, insbe sondere in einem Fluiddruckzylinder, bei dem eine Last über eine Kolbenstange aufwärts gedrückt oder aufwärts gezogen wird, oder bei dem die Stange das Gewicht der Last nicht direkt aufnimmt.

Stand der Technik

In einem herkömmlichen Fluiddruckzylinder bewegt sich eine Stange in einem einzigen Hub vom Anfang bis zum Ende eines Hubes. Es ist jedoch ggf. er wünscht, dass die Stange an einer mittleren Position des Hubes anhält, wobei dort ein bestimmter Vorgang durchgeführt wird, und dass dann die Stange zu dem Hubende bewegt wird, an dem die nächste Stufe der Betriebsoperation durchgeführt wird.

Wird der Fluiddruckzylinder durch ein Solenoidventil (Magnetventil) gesteuert, kann die Betätigung des Solenoidventiles durch einen unerwarteten Unfall un terbrochen werden. In einem solchen Fall kann die Bedienperson durch ein Werkstück oder dgl. , das an der Stange befestigt ist, am Beginn oder Ende des Stangenhubes eingeklemmt werden. Als Sicherheit zur Verhinderung eines sol chen Problems ist es vorteilhafter, einen Fluiddruckzylinder zu verwenden, bei dem eine Stange an einer mittleren Position, die eine nicht betätigte Basispositi on ist, anhält, als einen Verriegelungsmechanismus oder ein Dreiwegeventil zu verwenden.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Doppelhubzylinders, bei dem eine Stange an einer mittleren Position des Hubes anhalten kann. Bei dem Doppel hubzylinder sind ein erster Zylinder 1A mit einem ersten Kolben 2A mit einem Hub S1 und einer ersten Stange 3A und ein zweiter Zylinder 1B mit einem zwei ten Kolben 2B mit einem Hub S2, der größer ist als der Hub S1, und einer zwei ten Stange 3B konzentrisch in Reihe angeordnet, und ein vorderes Ende der ersten Stange 3A tritt luftdicht durch Abdeckungen der Zylinder 1A und 1B, um in Kontakt mit dem zweiten Kolben 2B zu treten.

Bei diesem Doppelhubzylinder sind in dem in Fig. 8 gezeigten Zustand die ers ten und zweiten Kolben 2A und 2B und die ersten und zweiten Kolbenstangen 3A und 3B in den rückwärtigen Hubendepositionen. Wird nun unter Druck ste hende Luft von einer Anschlussöffnung 5A zu einer kopfseitigen Zylinderkam mer 7A des ersten Kolbens 2A zugeführt, bewegen sich der erste Kolben 2A und die erste Stange 3A in Fig. 8 um den Hub S1 nach links und halten dann an. Der zweite Kolben 2B und die zweite Stange 3B werden durch die erste Stange 3A gedrückt, so dass sie sich um den Hub S1 nach links bewegen.

Wir dann unter Druck stehende Luft von einer Anschlussöffnung 5B zu einer kopfseitigen Zylinderkammer 7B des zweiten Zylinders 1B zugeführt, bewegen sich der zweite Kolben 2B und die zweite Stange 3B um einen Hub (S2 - S1) weiter nach links und halten dann an.

Daher ist es möglich, die Stange 3B des zweiten Zylinders 1B an einer mittleren Position des Hubes S1 anzuhalten.

Wenn unter Druck stehende Luft von einer Anschlussöffnung 2B einer stangen seitigen Zylinderkammer 8B des zweiten Zylinders 1B bzw. von einer An schlussöffnung 6A zu einer stangenseitigen Zylinderkammer 8A des ersten Zy linders 1A zugeführt und wird unter Druck stehende Luft in den kopfseitigen Zy linderkammern 7A und 7B der Zylinder 1A und 1B nach außen abgeführt, bewe gen sich der zweite Kolben 2B und die zweite Stange 3B um den Hub S2 nach rechts, und die erste Stange 3A und der erste Kolben 2A bewegen sich um den Hub S1 nach rechts, so dass sie in den in Fig. 8 gezeigten Zustand zurückkeh ren.

Die Anschlussöffnung 6A an einer Stangenseite des ersten Zylinders 1A kann eine Lüftungsöffnung sein.

Obwohl die Stange 3B bei dem oben beschriebenen Doppelhubzylinder an der mittleren Position des Hubes anhalten kann, wird der Zylinder durch Reihen schaltung der beiden Zylinder 1A und 1B gebildet, was seinen Aufbau kompli ziert und die Zahl der Teile und die Kosten erhöht. Außerdem ist es notwendig, die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu und von wenigstens den Anschlüssen 5A, 5B und 6B der beiden Zylinder 1A und 1B zu steuern. Ein Steuersystem für die Zufuhr der Druckluft einschließlich der erforderlichen Rohrverbindungen ist jedoch kompliziert.

Beschreibung der Erfindung

Es ist daher eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dop pelhubzylinder vorzuschlagen, dessen Aufbau und System zur Steuerung der Zufuhr von Druckluft einfach und dessen Teilezahl gering ist, so dass die Kosten reduziert werden können Ferner soll die Stange bei Zufuhr von Druckluft zu zwei Anschlüssen nicht nur an den Hubendpositionen sondern auch an einer mittleren Halteposition anhal ten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Doppel hubzylinder mit einer Hülse für den mittleren Stop vorgesehen, die gleitend durch eine Stangenöffnung in einem Zylinderkörper tritt, wobei eine Stange glei tend durch die Hülse hindurchtritt.

Ein Basisendabschnitt der Hülse ist in einer stangenseitigen Druckkammer an geordnet und weist einen Druckaufnahmeabschnitt mit einem kleineren Durch messer auf als dem des Kolbens. Die Hülse wird über Haltemittel angehalten, wenn sich die Hülse zu einem vorderen Ende bewegt. Zwischen der Stange und der Hülse sind erste Verriegelungsmittel zur gegenseitigen Verriegelung der Stange und der Hülse an einem hinteren Ende, wenn die Stange sich relativ zu der Hülse rückwärts bewegt, und zweite Verriegelungsmittel zur gegenseitigen Verriegelung der Stange und der Hülse an einem vorderen Ende vorgesehen, wenn sich die Stange relativ zu der Hülse vorwärts bewegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Haltemittel ein Flanschabschnitt, der an einem äußeren Umfang des Basisendabschnittes der Hülse ausgebildet ist. Der Flanschabschnitt wird an dem vorderen Ende mit ei nem inneren Ende der Stangenöffnung in dem Zylinderkörper verriegelt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Verriegelungsmittel ein Abschnitt mit großem Durchmesser, der an dem vorde ren Ende der Stange ausgebildet ist, wobei der Abschnitt mit großem Durch messer in Kontakt mit dem vorderen Endabschnitt der Hülse tritt. Das zweite Verriegelungsmittel ist der Kolben, der in Kontakt mit einem hinteren Endab schnitt der Hülse tritt.

Der Doppelhubzylinder kann zum Anheben verwendet werden, so dass eine Last angehoben oder abgesenkt wird, indem die Last durch die Stange aufwärts gedrückt oder aufwärts gezogen wird. Der Doppelhubzylinder kann auch nicht zum Anheben verwendet werden, so dass der Kolben an der mittleren Haltepo sition das Gewicht einer Last nicht direkt aufnimmt.

Wird der Zylinder als Hebemittel zum Aufwärtsdrücken einer Last verwendet, wird Druckfluid mit Gleichdruck durch die Anschlussöffnungen der kopfseitigen Druckkammer und der stangenseitigen Druckkammer zugeführt. Wird der Zy linder als Hebemittel zum Heraufziehen der Last verwendet, wird Druckfluid mit niedrigerem Druck der kopfseitigen Druckkammer zugeführt, während Druckfluid mit höherem Druck der stangenseitigen Druckkammer zugeführt wird, wobei die Druckdifferenz zwischen den Drücken des Fluides so eingestellt wird, dass der Kolben an der mittleren Halteposition anhalten kann. Wird der Zylinder nicht zum Anheben verwendet, wird das Druckfluid mit niedrigerem Druck der kopfsei tigen Druckkammer zugeführt, während das Druckfluid mit höherem Druck der stangenseitigen Druckkammer zugeführt wird, wobei die Differenz zwischen den Fluiddrücken so eingestellt wird, dass der Kolben an der mittleren Halteposition anhalten kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung in einem Zustand, in dem ein Kolben und eine Stange an ei nem hinteren Ende angeordnet sind.

Fig. 2 ist ein Schnitt in einem Zustand, in dem der Kolben und die Stange an einer mittleren Halteposition angeordnet sind.

Fig. 3 ist ein Schnitt in einem Zustand, in dem der Kolben und die Stange an einem vorderen Ende angeordnet sind.

Fig. 4A bis 4D sind beispielhafte Darstellungen beim Aufwärtsdrücken einer Last, wenn ein Doppelhubzylinder als Hebevorrichtung zum Aufwärts drücken der Last mit Hilfe einer nach oben gerichteten Stange ver wendet wird.

Fig. 5A bis 5D sind beispielhafte Darstellungen eines Absenkvorganges der Last in den Fig. 4A bis 4D.

Fig. 6A bis 6C sind beispielhafte Darstellungen beim Heraufziehen einer Last, wenn der Doppelhubzylinder als Hebemechanismus zum Herauf ziehen der Last über eine nach unten gerichtete Stange verwendet wird.

Fig. 7A bis 7C sind beispielhafte Darstellungen des Absenkvorgangs der Last in den Fig. 6A bis 6C.

Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine obere Hälfte eines bekannten Doppelhub zylinders.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Doppelhubzylinder weist einen Zylinderkörper 11 mit einer Zylinderbohrung 12 sowie einer Stangenöffnung 13 mit kleinem Durchmesser auf, die mit einem En de der Zylinderbohrung 12 verbunden ist. Ein Kolben 14 ist luftdicht gleitend in der Zylinderbohrung 12 aufgenommen und eine Hülse 15 für einen mittleren Halt ist abgedichtet vorwärts und rückwärts beweglich in der Stangenöffnung 13 vorgesehen.

Ein Basisendabschnitt einer Stange 16 ist mit dem Kolben 14 verbunden, und ein vorderes Ende der Stange 16 tritt durch die Hülse 15 hindurch, so dass die Stange 16 abgedichtet relativ zu der Hülse 15 gleiten kann und sich zu einer Außenseite des Zylinderkörpers 11 erstreckt. An dem vorderen Ende der Stange 16 ist ein Abschnitt 17 mit großem Durchmesser vorgesehen, der ein erstes Ver riegelungsmittel zur Verriegelung mit einem vorderen Endabschnitt 23 der Hülse 15 bildet.

Das Innere der Zylinderbohrung 12 wird durch den Kolben 14 in eine kopfseitige Druckkammer 18 und eine stangenseitige Druckkammer 19 unterteilt. An schlussöffnungen 18A und 19A stehen individuell mit den jeweiligen Druckkam mern 18 und 19 in Verbindung und sind an einer Seitenfläche des Zylinderkör pers 11 vorgesehen.

Die Hülse 15, die konzentrisch mit der Stange 16 angeordnet ist, weist einen Basisendabschnitt, der in der stangenseitigen Druckkammer 19 angeordnet ist, und einen vorderen Endabschnitt auf, der sich zu der Außenseite des Zylinder körpers 11 erstreckt. Ein hohler Abschnitt 21 ist in der Hülse 15 an der Seite des Basisendabschnittes ausgebildet. Eine Fläche an der Seite des Basisendab schnitts, die den hohlen Abschnitt 21 umfasst, ist als Druckaufnahmeabschnitt mit einem kleineren Durchmesser als der Kolben 14 ausgebildet.

Zwischen der Hülse 15 und dem Zylinderkörper 11 ist ein Haltemittel zum Anhal ten der Hülse 15 vorgesehen, wenn sich die Hülse 15 zu dem vorderen Ende bewegt. Das Haltemittel ist als Flanschabschnitt 22 ausgebildet, der an einem äußeren Umfang des Basisendabschnittes der Hülse 15 vorgesehen ist. Der Flanschabschnitt 22 greift an einer vorderen Position der Hülse 15 an einem inneren Ende der Stangenöffnung 13 des Zylinderkörpers 11 an, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.

Zwischen der Stange 16 und der Hülse 15 sind erste Verriegelungsmittel zur gegenseitigen Verriegelung von Stange 16 und Hülse 15 an dem hinteren Ende, wenn die Stange 16 sich relativ zu der Hülse 15 nach hinten bewegt, und zweite Verriegelungsmittel zur gegenseitigen Verriegelung von Stange 16 und Hülse 15 an dem vorderen Ende, wenn die Stange 16 sich relativ zu der Hülse 15 vor wärts bewegt, vorgesehen. Das erste Verriegelungsmittel ist ein Abschnitt 17 mit großem Durchmesser, der an dem vorderen Ende der Stange 16 ausgebildet ist. Der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser tritt in Kontakt mit dem vorderen Endabschnitt 23 der Hülse 15, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Das zweite Verriegelungsmittel wird durch den Kolben 14 gebildet, der an dem Hubende in Kontakt mit dem hinteren Endabschnitt der Hülse 15 tritt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Dadurch kann sich die Hülse 15 relativ zu der Stange 16 zwischen dem Ab schnitt 17 mit großem Durchmesser und dem Kolben 14 bewegen.

Der oben beschriebene Doppelhubzylinder 11 kann als Hebemittel zum Anhe ben und Absenken einer Last an dem vorderen Ende der Stange 16 verwendet werden, indem die Last durch die Stange 16 nach oben gedrückt wird, wenn der Doppelhubzylinder 11 vertikal und die Stange 16 nach oben orientiert ist. Der Doppelhubzylinder kann auch als Hebemittel zum Anheben und Absenken einer Last an dem vorderen Ende der Stange 16 durch Hochziehen der Last mit Hilfe der Stange 16 verwendet werden, wenn der Doppelhubzylinder 11 so angeord net ist, dass die Stange 16 nach unten orientiert ist. Außerdem kann der Dop pelhubzylinder 11 nicht zum Anheben verwendet werden, so dass der Kolben 14 ein Gewicht der Last nicht direkt aufnimmt, wenn die Stange 16 horizontal oder in einer anderen beliebigen Richtung orientiert ist.

Es ist jedoch notwendig, den Druck des der kopfseitigen Druckkammer 18 und der stangenseitigen Druckkammer 19 an gegenüberliegenden Seiten des Kol bens 14 zugeführten Fluids einzustellen, soweit dies benötigt wird. Daher wird die Betätigung des Doppelhubzylinders 11, bei dem Druckfluid den jeweiligen Druckkammern 18 und 19 zugeführt wird, nachfolgend beschrieben.

Die Fig. 4A bis 4D und bA bis 5D dienen der Erläuterung des Betriebs in einem Fall, in dem der Fluiddruckzylinder als Hebemittel zum Anheben und Absenken einer Last W an dem vorderen Ende der Stange 16 durch Hochdrücken verwen det wird. Hierbei werden Fluidzufuhrmittel für die Zufuhr von Fluiddruck mit Gleichdruck an die jeweiligen Anschlüsse 18A und 19A angeschlossen. Die Flu idzufuhrmittel können als eine Fluidquelle und ein Schaltventil, das zwischen der Fluidquelle und den beiden Anschlussöffnungen 18A und 19A angeschlossen ist, ausgebildet sein. In den Zeichnungen sind die Betätigungskräfte der einan der aufhebenden Fluiddrücke durch gepunktete Pfeile angedeutet, während die Betätigungskräfte, die wirksam werden, durch durchgezogene Pfeile dargestellt werden.

Die Fig. 4A bis 4D zeigen einen Anhebevorgang, bei dem die Stange 16 die Last W nach oben drückt. In Fig. 4A wird unter Druck stehende Luft von der An schlussöffnung 19A der stangenseitigen Druckkammer 19 zugeführt, Luft in der kopfseitigen Druckkammer 18 wird von der Anschlussöffnung 18A nach außen abgeführt und der Kolben 14 und die Stange 16 liegen durch die Betätigungs kraft des Luftdruckes, der auf die stangenseitige Druckaufnahmefläche 14b des Kolbens 14 wirkt, an dem hinteren Ende. In diesem Fall wird die Hülse 15 durch den Fluiddruck in der Druckkammer 19 nach oben gedrückt. Da der druckauf nehmende Bereich der stangenseitigen Druckaufnahmefläche 14b des Kolbens 14 größer ist als die Druckaufnahmefläche der Hülse 15 und das Gewicht der Last W auch auf die Stange 16 wirkt, hält die Hülse 15 an einer Position an, an der der vorderen Endabschnitt 23 an dem Abschnitt 17 mit großem Durchmes ser der Stange 16 angreift.

In dem in Fig. 4B gezeigten Zustand wirkt die der Querschnittsfläche der Stange 16 entsprechende Luftdruckbetätigungskraft nach oben auf den Kolben 14, wenn unter Druck stehende Luft mit dem gleichen Druck wie in der stangenseiti gen Druckkammer 19 von der Anschlussöffnung 18A der kopfseitigen Druck kammer 18 zugeführt wird, da ein Druckaufnahmebereich einer kopfseitigen Druckaufnahmefläche 14a des Kolbens 14 um die Querschnittsfläche der Stan ge 16 größer ist als die stangenseitige Druckaufnahmefläche 14b. Da die nach oben auf die Hülse 15 wirkende Luftdruckbetätigungskraft der oben genannten Kraft hinzugefügt wird, wird die Last W durch die Summe der Luftdruckbetäti gungskräfte nach oben gedrückt.

Wenn sich der Kolben 14 und die Stange 16 zusammen mit der Hülse 15 nach vorne (oben) bewegen und der Flanschabschnitt 22 der Hülse 15 in Kontakt mit einer Endfläche der stangenseitigen Druckkammer 19 tritt, ist die Betätigungs kraft zur Weiterbewegung der Stange 16 nach oben lediglich der Luftdruck entsprechend der Querschnittsfläche der Stange 16, der auf den Kolben 14 wirkt, wie es in Fig. 4C dargestellt ist. Ist die Luftdruckbetätigungskraft kleiner als das Gewicht der Last W, stoppt daher die Stange 16 an der mittleren Halteposition.

Wird in dem in Fig. 4C gezeigten Zustand unter Druck stehende Luft in der stangenseitigen Druckkammer 19 über die Anschlussöffnung 19A nach außen abgeführt, wirkt lediglich die Betätigungskraft durch den Luftdruck in der kopfsei tigen Druckkammer 18 auf die Stange 16 und drückt die Stange 16 nach oben.

Dadurch bewegen sich, wie in Fig. 4D gezeigt, der Kolben 14 und die Stange 16 weiter in Antriebsrichtung und halten an einem oberen Hubende an, wenn der Kolben 14 in Kontakt mit dem Basisendabschnitt der Hülse 15 tritt.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 5A bis 5D der Absenkvorgang der Last beschrieben.

In dem oben beschriebenen Zustand, in dem der Kolben 14 und die Stange 16 an dem oberen Hubende sind, ist dann, wenn unter Druck stehende Luft von der Anschlussöffnung 19A der stangenseitigen Druckkammer 19 zugeführt wird (vgl. Fig. 5A), die Luftdruckbetätigungskraft, die nach oben auf den Kolben 14 wirkt, lediglich eine der Querschnittsfläche der Stange 16 entsprechende Kraft. Daher bewegt sich die Stange 16 nach unten zu der mittleren Halteposition, an der der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser der Stange 16 mit dem vorderen Endbe reich 23 der Hülse 15 in Eingriff tritt, wie es in Fig. 5B gezeigt ist. In diesem Zu stand sind die Kräfte zum Aufwärtsdrücken der Last W lediglich die Betäti gungskraft des Luftdruckes in der stangenseitigen Druckkammer 19, die auf die Hülse 15 wirkt, und eine Kraft entsprechend der Querschnittsfläche der Stange 16, die auf die kopfseitige Druckaufnahmefläche 14a des Kolbens 14 wirkt, und die Last W hält durch die Betätigungskräfte an der mittleren Position an.

Wird in diesem Zustand unter Druck stehende Luft in der kopfseitigen Druck kammer 18 abgeführt, wie es in Fig. 5C gezeigt ist, bewegt sich die Last W nach unten und hält an einer Endposition des Rückkehrhubes an, wie es in Fig. 5D gezeigt ist, weil die Luftdruckbetätigungskraft, die nach unten auf die stangen seitige Druckaufnahmefläche 14b des Kolbens 14 wirkt, größer ist als die Luft druckbetätigungskraft, die nach oben auf die Hülse 15 wirkt.

Anstelle des beschriebenen Falles, bei dem Druckfluid mit gleichem Druck bei den Zufuhr/Abfuhranschlussöffnungen 18A und 19A zugeführt wird, können die den beiden Anschlüssen zugeführten Drucke auch entsprechend der Last oder dgl. voneinander abweichen. In diesem Fall kann ein Druckregulierventil ver wendet werden, das Fluidquellen mit unterschiedlichen Drücken mit beiden An schlüssen verbindet.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 6A bis 6C und 7A bis 7C der Fall be schrieben, bei dem der Doppelhubzylinder 11 so angeordnet ist, dass die Stan ge 16 nach unten orientiert ist und der Doppelhubzylinder 11 als Hebevorrich tung zum Anheben und Ansenken der Last W an dem vorderen Ende der Stan ge 16 verwendet wird, indem die Last W durch die Stange 16 nach oben gezo gen wird.

In diesem Fall werden Fluidzufuhrmittel, die Druck zu beiden Zu fuhr/Abfuhröffnungen zuführen können, so dass ein Druck P₁ von der stangen seitigen Druckkammer 19 zugeführtem Fluid um eine Druckdifferenz, die not wendig ist, um den Kolben 14 in der mittleren Halteposition zu halten, höher ist als der Druck P₂ von der kopfseitigen Druckkammer 18 zugeführtem Fluid, mit beiden Anschlüssen 18A und 19A verbunden.

Die Fig. 6A bis 6C zeigen den Vorgang des Anhebens zum Hochziehen der Last W mit Hilfe der Stange 16. In Fig. 6A wird Druckluft eines Druckes P₂ von dem Anschluss 18A der kopfseitigen Druckkammer 18 zugeführt, während Luft in der stangenseitigen Druckkammer 19 über den Anschluss 19A nach außen abge führt wird. Der Kolben 14 und die Stange 16 sind durch die Betätigungskraft von Luftdruck, der auf die kopfseitige Druckaufnahmefläche des Kolbens 14 wirkt, in der Endposition eines Absenkhubes.

Wird in diesem Zustand Druckluft eines Druckes P₁ von dem Anschluss 19A der stangenseitigen Druckkammer 19 zugeführt, wird die Last W durch die Differenz zwischen den Betätigungskräften der Luftdrücke, die auf die Kopfseite und die Stangenseite des Kolbens 14 wirken, zu der mittleren Halteposition hochgezo gen (vgl. Fig. 6B). Nachdem der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser an dem vorderen Ende der Stange 16 durch den vorderen Endabschnitt 23 der Hülse 15 verriegelt ist, wirkt der Luftdruck in der stangenseitigen Druckkammer 19, der auf die Hülse 15 wirkt, als Abwärtskraft auf den Abschnitt 17 mit großem Durchmesser, um die Aufwärtsbewegung der Last W zu stoppen.

Wird das Gewicht der Last W durch mg und die Durchmesser des Kolbens 14, der Hülse 15 und der Stange 16 durch D₁, D₂ bzw. D₃ bezeichnet, so ergibt sich die nachfolgende Beziehung zwischen den Drücken P₁ und P₂. Hierbei wird der Widerstand des Kolbens 14 und dergleichen vernachlässigt.

π/4D₁ ²P₂+ mg < π/4(D₁ ² - D₃ ²)P₁

Wird dann der Druck P₂ in der kopfseitigen Druckkammer 18 abgeführt, wie es in Fig. 6C gezeigt ist, wirkt keine Kraft mehr in nach unten gerichteter Richtung auf den Kolben 14. Dadurch wird die Last W durch die Betätigungskraft des Luftdruckes in der stangenseitigen Druckkammer 19 zu einem oberen Hubende hochgezogen und dort gehalten.

In diesem Fall ergibt sich

mg < π/4(D₁ ² - D₂ ²)P₁.

Wird die Last W an dem oberen Hubende, wie in Fig. 7A gezeigt, über die mittle re Halteposition abgesenkt, kann der Luftdruck des Druckes P₂ zu der kopfseiti gen Druckkammer 18 übertragen werden, wie es in Fig. 7B gezeigt ist. Als Folge hiervon hält die Last W an der mittleren Halteposition an.

Wird der Druck P₁ in der stangenseitigen Druckkammer 19 nach außen abge führt, wie es in Fig. 7C gezeigt ist, so bewegt sich die Last W zu dem unteren Hubende und hält dort an.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 die Betätigung in einem Fall be schrieben, bei dem der Doppelhubzylinder nicht zum Anheben in einer beliebi gen Position verwendet wird, in der der Kolben 14 das Gewicht der Last an der mittleren Halteposition nicht direkt aufnimmt und die Stange 16 horizontal oder in einer anderen beliebigen Richtung orientiert ist.

Auch in diesem Fall ist es dann, wenn das Gewicht der Last oder eine dem Ge wicht entsprechende Last auf die Stange 16 wirkt, möglich, den notwendigen Fluiddruck zu und von den Druckkammern 18 und 19 zuzuführen/abzuführen, wobei die oben beschriebenen Fälle des Aufwärtsdrücken der Last über die nach oben gerichtete Stange oder des Heraufziehens der Last über die nach unten gerichtete Stange 16 zu berücksichtigen sind.

Die Fig. 1 zeigt einen Zustand, in dem unter Druck stehende Luft eines Druckes P₁ von dem Anschluss 19A der stangenseitigen Druckkammer 19 zugeführt und Luft in der kopfseitigen Druckkammer 18 über den Anschluss 18A nach außen abgeführt wird. Der Kolben 14 und die Stange 16 sind durch die Betätigungskraft des Luftdruckes, der auf die Druckaufnahmefläche an der Stangenseite des Kolbens 14 wirkt, in der Endposition des Rückkehrhubes.

Andererseits wird die Hülse 15 durch die Betätigungskraft des Luftdruckes, der auf die kopfseitige Druckaufnahmefläche wirkt, in einer Antriebshubrichtung (in Fig. 1 nach links) vorgespannt. Da aber die Druckaufnahmefläche des Kolbens 14 größer ist als die Druckaufnahmefläche der Hülse 15, hält die Hülse 15 an einer Position an, in der der vordere Endbereich 23 mit dem Abschnitt 17 mit großem Durchmesser der Stange 16 in Eingriff tritt.

Wird in diesem Zustand Druckluft eines Druckes P₂, der niedriger ist als der Druck P₁ und entsprechend der Bedingung

π/4(D₂ ² - D₃ ²)P₁ + π/4D₁ ²P₂< π/4(D₁ ² - D₃ ²)P₁

von dem Anschluss 18A der stangenseitigen Druckkammer 18 zugeführt, bewe gen sich der Kolben 14 und die Stange 16 in Antriebsrichtung. Als Folge hiervon bewegt sich auch die Hülse 15 in der gleichen Richtung, der kopfseitige Ein griffsabschnitt 22 tritt in Kontakt mit der Endfläche der stangenseitigen Druck kammer 19 und der Kolben 14 und die Stange 16 halten an der mittleren Positi on an, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Fall ist es grundsätzlich notwendig, einen Druck, der folgenden Bedingungen genügt

π/4D₁ ²P_{1 <} π/4(D₁ ² - D₃ ²)P₁ und

π/4(D₂ ² - D₃ ²)P₁ < π/4(D₁ ² - D₃ ²)P₁ - π/4D₁ ²P₂

in beide Druckkammern 18 und 19 einzuführen. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, den Druck einzustellen, wenn die Stange 16 in dieser Position durch die Reibungskraft oder dgl. anhält.

Wird unter Druck stehende Luft in der stangenseitigen Druckkammer 19 von dem Anschluss 19A in dem in Fig. 2 gezeigtem Zustand nach außen abgeführt, bewegen sich der Kolben 14 und die Stange 16 weiter in Antriebsrichtung und halten an, wenn die Druckaufnahmefläche an der Stangenseite des Kolbens 14 in Kontakt mit dem Flanschabschnitt 22 der Hülse 15 tritt, wie es in Fig. 3 ge zeigt ist.

Wenn es notwendig ist, wird unter Druck stehende Luft zu und von beiden Druckkammern 18 und 19 zu- bzw. abgeführt, um die oben beschriebene Rei henfolge umzukehren, so dass es möglich ist, den Kolben 14, die Stange 16 und die Hülse 15 über die mittlere Halteposition in den in Fig. 1 gezeigten Zustand zurückzuführen.

Obwohl die zum Antrieb der Last notwendige Betätigungskraft bei der obigen Beschreibung nicht berücksichtigt wurde, ist es tatsächlich notwendig, den not wendigen Druck den Druckkammern an der Kopfseite und der Stangenseite des Kolbens 14 unter Berücksichtigung der zum Antrieb der Last auf den Kolben 14 wirkenden Betätigungskraft zuzuführen. Dies gilt auch für den Fall, in dem die Last mit vertikal aufwärts oder abwärts gerichteter Stange auf und ab bewegt wird.

Bei dem Doppelhubzylinder 11 mit dem oben beschriebenen Aufbau ist es mög lich, eine Verbindung von Rohrleitungen mit den Anschlüssen und ein Steuer system zur Steuerung der Betätigung des Zylinders in einfacher und kosten günstiger Weise herzustellen, da lediglich zwei Anschlüsse 18A und 19A an dem Zylinder 12 vorgesehen werden müssen. Da außerdem die Stange 16 an der mittleren Halteposition des Antriebshubes angehalten werden kann, indem unter Druck stehende Luft zu und von den beiden Anschlüssen 18A und 19A zu- /abgeführt wird, kann der Doppelhubzylinder 11 im Wesentlichen in der gleichen Weise wie ein normaler Fluiddruckzylinder betätigt werden.

Claims

1. Doppelhubzylinder mit:
einem Zylinderkörper (11) mit einer Zylinderbohrung (12) und einer Stangenöff nung (13) mit kleinem Durchmesser, die mit einem Ende der Zylinderbohrung (12) verbunden ist,
einem Kolben (14), der abgedichtet in der Zylinderbohrung (12) gleitet,
einer kopfseitigen Druckkammer (18) und einer stangenseitigen Druckkammer (19), die an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (14) angeordnet sind,
einem Paar von Anschlüssen (18A und 19A), die einzeln mit den jeweiligen Druckkammern (18, 19) in Verbindung stehen,
einer Hülse (15), die abgedichtet durch die Stangenöffnung (13) hindurchtritt, um sich vorwärts und rückwärts zu bewegen, und einen Basisendabschnitt, der in der stangenseitigen Druckkammer (19) angeordnet ist, einen vorderen End abschnitt, der sich zu einer Außenseite des Zylinderkörpers (11) erstreckt, und an der Seite des Basisendabschnittes einen Druckaufnahmeabschnitt mit einem kleineren Durchmesser als der Kolben (14) aufweist,
einer Stange (16), die abgedichtet durch die Hülse (15) hindurchtritt und relativ zu der Hülse (15) gleiten kann und einen mit dem Kolben (14) verbundenen Ba sisendabschnitt und einen sich zur Außenseite des Zylinderkörpers (11) erstre ckenden vorderen Endabschnitt aufweist,
Haltemitteln zum Anhalten der Hülse (15) an einem vorderen Ende und ersten Verriegelungsmitteln zur gegenseitigen Verriegelung von Stange (16) und Hülse (15) an einem hinteren Ende, wenn sich die Stange (16) relativ zu der Hülse (15) nach hinten bewegt, und zweiten Verriegelungsmitteln zur gegensei tigen Verriegelung von Stange (16) und Hülse (15) an einem vorderen Ende, wenn sich die Stange relativ zu der Hülse (15) vorwärts bewegt.

2. Doppelhubzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel zum Anhalten der Hülse (15) an dem vorderen Ende ein Flanschabschnitt (22) sind, der an einem äußeren Umfang des Basisendab schnittes der Hülse (15) ausgebildet ist, und dass der Flanschabschnitt (22) an dem vorderen Ende mit einem inneren Ende der Stangenöffnung (13) in dem Zylinderkörper (12) angreift.

3. Doppelhubzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verriegelungsmittel ein Abschnitt (17) mit großem Durchmesser sind, der an dem vorderen Ende der Stange (16) ausgebildet ist, wobei der Ab schnitt (17) mit großem Durchmesser in Kontakt mit dem vorderen Endabschnitt der Hülse (15) tritt, dass die zweiten Verriegelungsmittel der Kolben (14) sind und dass der Kolben (14) in Kontakt mit einem hinteren Endbereich der Hülse (15) tritt.

4. Doppelhubzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubzylinder vertikal angeordnet ist, wobei die Stange (16) nach oben orientiert ist, um eine Last (W) durch Hochdrücken an zuheben und abzusenken, und dass Fluidzufuhrmittel für die Zufuhr von Druckfluid mit gleichem Druck zu beiden Anschlüssen (18A, 19A) mit den bei den Anschlüssen (18A, 19A) verbunden sind.

5. Doppelhubzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Doppelhubzylinder vertikal angeordnet ist, wobei die Stange (16) nach unten orientiert ist, um eine Last (W) durch Heraufziehen anzuheben und abzusenken, dass Fluidzufuhrmittel für die Zufuhr von Druckfluid mit niedri gerem Druck zu dem kopfseitigen Anschluss (18A), der mit der kopfseitigen Druckkammer (18) in Verbindung steht, und von Druckfluid mit höherem Druck zu dem stangenseitigen Anschluss (19A), der mit der stangenseitigen Druck kammer (19) in Verbindung steht, mit den beiden Anschlüssen (18A, 19A) ver bunden sind, und dass ein Unterschied zwischen den Drücken des Druckfluides eine Druckdifferenz ist, die notwendig ist, um den Kolben (14) an einer mittleren Halteposition zu halten.

6. Doppelhubzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Doppelhubzylinder so angeordnet ist, dass der Kolben (14) das Gewicht einer Last (W) an einer mittleren Halteposition nicht direkt auf nimmt, dass Fluidzufuhrmittel für die Zufuhr von Druckfluid mit niedrigerem Druck zu dem kopfseitigen Anschluss (18A), der mit der kopfseitigen Druck kammer (18) in Verbindung steht, und von Druckfluid mit höherem Druck zu dem stangenseitigen Anschluss (19A), der mit der stangenseitigen Druckkam mer (19) in Verbindung steht, mit den beiden Anschlüssen (18A, 19A) verbun den sind, und dass ein Unterschied zwischen den Drücken des Druckfluids eine Druckdifferenz ist, die notwendig ist, um den Kolben (14) an einer mittleren Hal teposition anzuhalten.