DE102005015216B4 - Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe - Google Patents
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Abstract
Dämpfungseinrichtung
für Linearantriebe,
mit axialverstellbar außen
am Linearantrieb angeordneten Dämpfungsmitteln,
die in Wirkverbindung mit mindestens einem ebenfalls außenliegenden
Hub-Anschlag (7) des Linearantriebes stehen, wobei der Dämpfungshub über das
gedämpfte
Einfahren einer Kolbenstange (2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Dämpfungshub
aufgrund einer pneumatischen Dämpfung
erfolgt, und der Rückhub über einen
in der Kolbenstange (2) stirnseitig integrierten Magnet (6) erfolgt,
welcher an dem Anschlag (7) des Linearantriebes magnetisch kraftschlüssig gehalten
und mitgenommen wird (2 ).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe gemäß dem jeweils gleichlautenden Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 bis 5.
- Aus der
EP 1 460 276 A2 ist ein Pneumatikzylinder bekannt, bei welchem zur Dämpfung der Bewegung im Bereich der Endlagen, in den Enddeckeln geeignete Dämpfungsmittel integriert sind. Diese bestehen aus einem Drosselsystem, welches die Abluft nahe den vom Kolben erreichten Endlagen nur verzögert an die Atmosphäre abgibt. Ein solches Endlagendämpfungssystem eignet sich im Prinzip für pneumatische Arbeitszylinder jeglicher Art, so auch für die hier interessierenden Linearantriebe. - In Linearantrieben können Kolben-Zylinder-Einheiten mit und ohne Kolbenstange verwendet werden. Die durch das antreibende Druckmittel am Kolben erzeugte Kraft wird über die Kolbenstange bzw. einen dieselbe Funktion ausübenden Mitnehmer auf einen Schlitten des Linearantriebes übertragen, der entlang einer ortsfest zur Kolben-Zylinder-Einheit angeordneten Linearführung verfahrbar ist. Als Linearantriebe der hier interessierenden Art kommen jedoch auch Linearantriebe mit anderer Antriebsenergie, wie insbesondere hydraulisch oder elektromagnetisch angetriebene Linearantriebe in Frage.
- Die konstruktive Integration einer Dämpfungseinrichtung der eingangs vorgestellten Art in einen derartig kompakt bauenden Linearantrieb ist jedoch schwierig. Insbesondere lässt eine integrierte Dämpfungseinrichtung eine Verstellung der Dämpfungslänge und des Dämpfungsgrades – wenn überhaupt – nur sehr aufwendig zu. Häufig ist eine teilweise Demontage des Linearantriebes erforderlich.
- Aus dem allgemeinen Stand der Technik gehen auch außen an einem Linearantrieb angebrachte, und daher einfacher austauschbare Dämpfungsmittel hervor. Diese sind jedoch meist nur in Form passiv wirkender Elastomerelemente ausgebildet, so dass eine Verstellung der Dämpfungslänge und des Dämpfungsgrades nur sehr begrenzt im Rahmen eines Austausches des Elastomerelements möglich ist.
- Aus der
DE 88 07 514 U1 geht eine aktive Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe hervor. Diese Dämpfungseinrichtung ist außen an einem in seiner Bewegung zu dämpfendes Maschinenteil montierbar und hinsichtlich der Dämpfungslänge einstellbar. Dies erfolgt über ein Ein- oder Ausschrauben eines mit einem Außengewinde versehenen Dämpfergehäuses relativ zu einem ortsfest gegenüber dem Maschinenteil angebrachten Festanschlags, welcher mit einem korrespondierenden Innengewinde versehen ist. Die Endlagendämpfung ist hier also lediglich hinsichtlich der Dämpfungslänge einstellbar. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine außen an einem Linearantrieb angebrachte gut zugängliche Dämpfungseinrichtung zu schaffen, deren Dämpfungsfunktion komfortabel einstellbar ist.
- Die gestellte Aufgabe wird bei einer Dämpfungseinrichtung der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Die Erfindung besteht dabei im Kern darin, dass aktive pneumatische Dämpfungsmittel im Bereich der äußeren Anschläge eines Linearantriebes derart austauschbar angeordnet sind, und dass sowohl die Dämpfung als solche als auch ein rückstellender Rückhub aus jeweils demselben Dämpfungshub bewirkt werden.
- Gemäß einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe, mit axialverstellbar außen am Linearantrieb angeordneten Dämpfungsmitteln, die in Wirkverbindung mit mindestens einem ebenfalls außenliegenden Hub-Anschlag des Linearantriebes stehen, wobei der Dämpfungshub über das gedämpfte Einfahren einer Kolbenstange erfolgt, wird der Rückhub über einen in der Kolbenstange stirnseitig integrierten Magnet realisiert, welcher an dem Anschlag des Linearantriebes magnetisch kraftschlüssig gehalten und mitgenommen wird.
- Zur Bewerkstelligung des Rückhubes ist hier also eine Magnetanordnung wirksam, die an einem der Endanschläge mit magnetischer Haltekraft anhaftet. Wenn nach erfolgtem Endanschlag in Dämpfungsrichtung der Kolben-Zylinder-Anordnung, die Dämpfungseinrichtung zusammengefahren ist und über eine Entlüftungsschraube das pneumatische Dämpfungskissen entlüftet wurde, dann wird beim Arbeitshub des Arbeitszylinders des Antriebes die ebenfalls aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung bestehenden Dämpfungseinrichtung wieder auseinandergezogen, indem der Kolben bzw. die Kolbenstange der Dämpfungseinrichtung über die magnetische Haltekraft wieder in die Ursprungsstellung zurückgezogen wird.
- Alternativ dazu kann gemäß einer zweiten Ausführungsform der Rückhub auch über eine im Innenraumraum integrierte Druckfeder erfolgen, die beim Dämpfungshub komprimiert wird und durch Rückfederung die Kolbenstange wieder in die Ausgangslage bringt. Hierbei wird die Dämpfung wie gehabt pneumatisch durch die Kompression durch den Kolben im Druckmittelraum des Dämpfungszylinders im Endlagenbereich bewirkt. Bei Bewegungsumkehr des Linearantriebes wird die Kolbenstange wieder in die ursprüngliche Stellung gebracht, indem die zuvor ebenfalls komprimierte Druckfeder diesen wieder zurückbewegt.
- Alternativ dazu wird gemäß einer dritten Ausführungsform der Rückhub der Kolbenstange über eine Gegenbelüftung des Innenraums realisiert. Somit wird die Kolbenstange nach dem Dämpfungshub wieder in die Ausgangsstellung vor dem Dämpfungseingriff zurückgefahren.
- Gemäß einer vierten alternativen Ausführungsform wird der Rückhub der Kolbenstange über ein am Hub-Anschlag des Linearantriebes angeordnetes axial elastisches Element bewirkt, das in der Endanschlagsposition stirnseitig auf die Kolbenstange wirkt.
- Schließlich wird gemäß einer fünften Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Hub-Anschlag des Linearantriebes im Bereich der Endanschlagsposition formschlüssig mit dem stirnseitigen Ende der Kolbenstange zum Eingriff kommt, wobei der Rückhub durch formschlüssige Bewegungsmitnahme der Kolbenstange erfolgt.
- Aus diesen alternativen Ausführungsformen der Erfindung können für einen Linearantrieb Dämpfungsmittel je nach technischen und dynamischen Anforderungen ausgewählt werden.
- Wichtig in allen dargestellten Ausführungsformen ist, dass zusätzlich zur einstellbaren Dämpfung hiermit auch ein einstellbarer Rückhub nach Dämpfung erfolgen kann, um den Linearantrieb aus seiner Endlagen wieder herauszubringen. Dies alles erfolgt aus jeweils einem Arbeitshub des Linearantriebes heraus. Im Übrigen sind durch die externe Anbringbarkeit der Dämpfungsmittel, dieselben auch je nach gewünschtem Dämpfungs- und Rückstellverhalten austauschbar.
- Bei den unterschiedlicher Ausgestaltungen besteht die Dämpfungsfunktion als solche aber grundsätzlich immer aus einer pneumatischen Endlagendämpfung. Vorzugsweise ist die Entlüftungsschraube einer zylinderbodenseitigen Abluftdrossel einstellbar und so lässt sich der Dämpfungsgrad von außen her einstellen. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass der Grad der pneumatischen Dämpfung über eine feste Abluftblende oder eine Drosselbohrung in einem zylinderbodenseitigen Endstück der Dämpfungseinrichtung vorgegeben ist, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum und der Atmosphäre herstellt.
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachfolgend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
-
1 : einen Linearantrieb mit einer Dämpfungseinrichtung, -
2 : eine magnetische Rückhublösung für die Dämpfungseinrichtung, -
3 : eine Rückhublösung für die Dämpfungseinrichtung durch integrierte Feder, -
4 : eine Rückhublösung für die Dämpfungseinrichtung durch Gegenbelüftung, -
5 : eine Rückhublösung für die Dämpfungseinrichtung durch elastisches Element, -
6 : eine Rückhublösung für die Dämpfungseinrichtung durch Endanschlag mit Kolbenstange, und -
7 und8 : je ein Ausführungsbeispiel einer nicht einstellbaren Dämpfung. -
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des besagten Linearantriebes, in dem die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung zum Einsatz kommt. Der Linearantrieb besteht im wesentlichen aus einem unteren feststehenden Teil als Unterschlitten20 und einen darauf geführten beweglichen Teil nach Art eines Oberschlittens21 . Innerhalb des Unterschlittens20 sind zwei – nicht im Einzelnen erkennbare – Arbeitzylinder integriert, die den Oberschlitten21 auf dem Unterschlitten20 des Linearantriebes infolge Druckmittelbeaufschlagung hin und her bewegen. - Darüber liegend, d.h. im direkten Eingriff des Oberschlittens
21 , befindet sich eine Dämpfungseinrichtung30a mit einem Hub-Anschlag7 in einer Endlagenposition, der durch den Unterschlitten20 des Linearantriebs gebildet wird, welcher in den Wirkbereich des Oberschlittens21 hineinragt. Eine weitere Dämpfungseinrichtung30b für die andere Endlagenposition ist ortsfest zum Unterschlitten20 angeordnet, wogegen der korrespondierende – nicht weiter erkennbare – Hub-Anschlag seitens des Oberschlittens21 ausgebildet ist. - Die Dämpfungseinrichtungen
30a und30b sind von außen her zugänglich, stirnseitig an den Linearantrieb angebracht, so dass die gewünschte Dämpfungsfunktion leicht von außen her einstellbar ist. -
2 zeigt eine Ausführungsform einer dabei verwendeten Dämpfungseinrichtung30 . Dabei besteht die Dämpfungseinrichtung30 aus einem patronenartigen Zylindergehäuse1 , in welchem an einem Ende eine Einstellschraube5 einer Abluftdrossel platziert ist. Die Kolbenstange2 mit einem zylinderinnenseitigen Kolbenabschnitt ragt dabei über eine Führung3 im Bereich der Öffnung des Zylindergehäuses1 nach außen. Die Abdichtung dieser Kolben-Zylinder-Anordnung erfolgt über eine Kolbendichtung4 am Kolbenabschnitt der Kolbenstange2 . - Am distalen Ende der Kolbenstange
2 ist ein Magnet6 stirnseitig angeordnet. Dieser ist als Permanentmagnet ausgestaltet. Es ist aber auch denkbar diesen als Elektromagnet mit schaltbarer Magnetkraft auszubilden. - Ist diese Dämpfungseinrichtung
30 wie in1 gezeigt eingebaut, so erfolgt beim Verfahren des Oberschlittens21 des Linearantriebes eine Kompression, die im Bereich nahe dem Endanschlag aufgrund des Eindringens der Kolbenstange2 in das Gehäuse1 ganz erheblich wird und das Anfahren dieser Endlage entsprechend dämpft. Die Dämpfung als solche lässt sich dabei über die Einstellschraube5 einstellen, über den der Entlastungsdruck im Endvolumen einstellbar ist. - Um nun die Kolbenstange
2 wieder aus dieser Endlage zurückzustellen in die hier dargestellte Ausgangslage, muss die Kolbenstange2 vom Schlitten oder von einem Hub- Anschlag7 (gemäß1 ) des Schlittens bei der Umkehrbewegung wieder mitgenommen werden. - Dies erfolgt indem der Anschlag des Schlittens, der an der Kolbenstange
2 anliegt, in magnetischen Halteschluss miteinander verbunden bleiben, so dass die Kolbenstange bei einer Umkehrbewegung wieder mit in die Ausgangsstellung genommen wird. Natürlich setzt dies voraus, dass der Hub-Anschlag7 eisenmetallisch ist. -
3 zeigt ein Beispiel, bei dem innerhalb der Kolben-Zylinder-Anordnung einer Dämpfungseinrichtung30' eine Druckfeder8 in den Innenraum9 integriert ist. Der Innenraum9 hat aus diesem Grund an dem dämpfungsseitigen Anschlag eine zylinderringförmige Vertiefung einerseits und im Kolbenbereich der Kolbenstange2 eine zylinderringförmige Vertiefung andererseits. Die Druckfeder8 wird in beiden Räumen geführt, so dass diese im maximalen Endanschlag im Innenraum9 nicht über den Hookeschen Bereich hinaus komprimiert werden kann. - Wird nun die Kolbenstange
2 durch Einwirkung des einen mitnehmenden Hub-Anschlages bis in den Endanschlagbereich gefahren, dann erfolgt dort wie in den obigen Beispielen eine pneumatische Dämpfung, die über die Einstellschraube5 einstellbar ist. Die Einstellschraube5 gibt dabei mehr oder weniger des Querschnittes des Entlüftungskanals frei. - Ist der Endanschlag erreicht und erfolgt eine Bewegungsumkehr des Linearantriebes, dann wird die Kolbenstange
2 vom Schlitten nicht mitgenommen, sondern die integrierte Druckfeder8 bewirkt eine Rückstellung in die Ursprungslage. -
4 zeigt eine Dämpfungseinrichtung30'' , bei der in der Dämpfung die Kolbenstange2 tief in das Zylindergehäuse1 , also den Innenraum9 geschoben wird, und sich der Druck innerhalb desselben erhöht, so dass auch hier – wie bei allen anderen Beispielen – eine pneumatische Dämpfung wirksam wird. Am anschlagseitigen Ende des Innenraumes9 ist zur gedrosselten Entlüftung wieder eine Einstellschraube5 vorgesehen, über welche der Entlastungsdruck und damit die letztendliche Dämpfungswirkung einstellbar ist. - Ebenfalls in diesem Bereich ist ein Rückschlagventil angeordnet, das eine Kugel
12 über eine Federscheibe11 auf eine Kugelbuchse10 drückt, wenn sich der Innendruck in Dämpfungs richtung erhöht, und eine ungewollte Entlüftung über diesen Druckmittelanschluss verhindert. - Ist die Dämpfung erfolgt, so wird auch bei diesem Ausgestaltungsbeispiel die Kolbenstange
2 nicht vom rückbewegenden Schlitten mitgenommen, sondern über das Rückschlagventil erfolgt eine gezielte gesteuerte Belüftung von außen, so dass die Kolbenstange2 hierüber in die Ausgangsstellung zurückgetrieben wird. -
5 zeigt eine Dämpfungseinrichtung30''' , bei der die Rückstellung nach erfolgter oben bereits beschriebener pneumatischer Dämpfung durch eine Kopplung der Kolbenstange2 mit dem mitnehmenden bzw. rücknehmenden Hub-Anschlag7 erfolgt, indem dieser mit der Kolbenstange2 über elastische Elemente13 , wie durch ein expandiertes Gummiband zurückgeholt wird. Dieses elastische Element13 wird expandiert durch den Dämpfungshub und holt die Kolbenstange2 sodann nach erfolgter Dämpfung wieder zurück. Hierbei besteht das elastische Element13 aus zwei Partien, von denen das eine fest mit dem Hub-Anschlag7 des Schlittens verbunden ist und das andere gegenüberliegend mit der Kolbenstange2 . Die beiden, das elastische Element13 bildenden Partien werden dann über konische, komplementäre Elemente miteinander verklemmt und ergeben somit zusammen die Rückholfederung nach Art des elastischen Bandes. -
6 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel einer Dämpfungseinrichtung30 bei der eine Kolbenstange samt Kolbenbereich Bestandteil des Hub-Anschlags7 des Schlittens ist. Man könnte auch sagen, der Hub-Anschlag7 enthält einen Kolben der in einen einseitig offenen und mit einem gegenüberliegenden Hub-Anschlag7 verbunden Zylindergehäuse1 eintaucht. Die Dämpfung erfolgt dabei in der gleichen Weise wie oben beschrieben pneumatisch, aber die Rückholung in die Ursprungslage erfolgt direkt durch die Umkehrbewegung des Schlittens. - Gemäß
7 ist der Grad der pneumatischen Dämpfung über eine austauschbare Abluftblende14 fest vorgegeben, die zwischen einem zylinderbodenseitigen Endstück15 mit Dichtring16 und dem Zylindergehäuse1 angeordnet ist, um eine Verbindung zwischen einem Innenraum9 und der Atmosphäre herzustellen. - Gemäß
8 ist der Grad der pneumatischen Dämpfung über eine Drosselbohrung17 im zylinderbodenseitigen Endstück15 realisiert, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum9 und der Atmosphäre herzustellt. Die Drosselbohrung17 ist gleichzeitig auch Sitz einer Rückschlagventilanordnung18 , so dass sich insgesamt die Funktion eines Drosselrückschlagventils ergibt. - In allen Fällen ist die Dämpfungseinrichtung
30 –30'''' von außen am Linearantrieb angebaut und damit auch zugänglich, um die Dämpfung einfach auswählen oder verstellen zu können. -
- 1
- Zylindergehäuse
- 2
- Kolbenstange
- 3
- Führungsbuchse
- 4
- Kolbendichtung
- 5
- Einstellschraube
- 6
- Magnet
- 7
- Hub-Anschlag
- 8
- Druckfeder
- 9
- Innenraum
- 10
- Kugelbuchse
- 11
- Federscheibe
- 12
- Kugel
- 13
- elastisches Element
- 14
- Abluftblende
- 15
- Endstück
- 16
- Dichtring
- 17
- Drosselbohrung
- 18
- Rückschlagventilanordnung
- 20
- Unterschlitten des Linearantriebes
- 21
- Oberschlitten des Linearantriebes
- 30, 30a, 30b
- Dämpfungseinrichtung
Claims (10)
- Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe, mit axialverstellbar außen am Linearantrieb angeordneten Dämpfungsmitteln, die in Wirkverbindung mit mindestens einem ebenfalls außenliegenden Hub-Anschlag (
7 ) des Linearantriebes stehen, wobei der Dämpfungshub über das gedämpfte Einfahren einer Kolbenstange (2 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungshub aufgrund einer pneumatischen Dämpfung erfolgt, und der Rückhub über einen in der Kolbenstange (2 ) stirnseitig integrierten Magnet (6 ) erfolgt, welcher an dem Anschlag (7 ) des Linearantriebes magnetisch kraftschlüssig gehalten und mitgenommen wird (2 ). - Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe, mit axialverstellbar außen am Linearantrieb angeordneten Dämpfungsmitteln, die in Wirkverbindung mit mindestens einem ebenfalls außenliegenden Hub-Anschlag (
7 ) des Linearantriebes stehen, wobei der Dämpfungshub über das gedämpfte Einfahren einer Kolbenstange (2 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungshub aufgrund einer pneumatischen Dämpfung erfolgt, und der Rückhub über eine im Innenraumraum (9 ) integrierte Druckfeder (8 ) erfolgt, die beim Dämpfungshub komprimiert wird und durch Rückfederung die Kolbenstange (2 ) wieder in die Ausgangslage bringt (3 ). - Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe, mit axialverstellbar außen am Linearantrieb angeordneten Dämpfungsmitteln, die in Wirkverbindung mit mindestens einem ebenfalls außenliegenden Hub-Anschlag (
7 ) des Linearantriebes stehen, wobei der Dämpfungshub über das gedämpfte Einfahren einer Kolbenstange (2 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungshub aufgrund einer pneumatischen Dämpfung erfolgt, und der Rückhub des Kolbenstange (2 ) über eine Gegenbelüftung des Innenraums (9 ) erfolgt (4 ). - Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe, mit axialverstellbar außen am Linearantrieb angeordneten Dämpfungsmitteln, die in Wirkverbindung mit mindestens einem ebenfalls außenliegenden Hub-Anschlag (
7 ) des Linearantriebes stehen, wobei der Dämpfungshub über das gedämpfte Einfahren einer Kolbenstange (2 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungshub aufgrund einer pneumatischen Dämpfung erfolgt, und der Rückhub der Kolbenstange (2 ) über ein am Hub-Anschlag (7 ) des Linearantriebes angeordnetes axial elastisches Element (13 ) erfolgt, das in der Endanschlagsposition stirnseitig mit der Kolbenstange (2 ) zusammenwirkt (5 ). - Dämpfungseinrichtung für Linearantriebe, mit axialverstellbar außen am Linearantrieb angeordneten Dämpfungsmitteln, die in Wirkverbindung mit mindestens einem ebenfalls außenliegenden Hub-Anschlag (
7 ) des Linearantriebes stehen, wobei der Dämpfungshub über das gedämpfte Einfahren einer Kolbenstange (2 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungshub aufgrund einer pneumatischen Dämpfung erfolgt, und am Hub-Anschlag (7 ) des Linearantriebes im Bereich der Endanschlagsposition eine Kolbenstange angeordnet ist, wobei der Rückhub durch Bewegungsmitnahme der in den Innenraum des Zylindergehäuses (1 ) hineinragenden Kolbenstange des Hub-Anschlags (7 ) erfolgt (6 ). - Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der pneumatischen Dämpfung über eine Einstellschraube (
5 ) einer Abluftdrossel einstellbar ist, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum (9 ) und der Atmosphäre herstellt. - Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der pneumatischen Dämpfung über eine Abluftblende (
14 ) oder eine Drosselbohrung (17 ) in oder an einem zylinderbodenseitigen Endstück (15 ) vorgegeben ist, die eine Verbindung zwischen einem Innenraum (9 ) und der Atmosphäre herstellt. - Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (
9 ) über ein parallel geschaltetes Rückschlagventil (10 ,11 ,12 ) druckmittelmäßig abgeschlossen ist (4 ). - Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Art des Rückhubes der Kolbenstange (
2 ) über die Austauschbarkeit von Dämpfungsmitteln wählbar ist. - Verwendung einer Dämpfungseinrichtung nach einem der 1 bis 9 Ansprüche zur Endlagendämpfung bei einem pneumatischen, hydraulischen oder elektromagnetischen Linearantrieb.
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