DE19901349C2 - Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus - Google Patents
Fluiddruckzylinder mit VerriegelungsmechanismusInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluiddruck
zylinder mit Verriegelungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Verriegelungsmechanismen werden bei Fluiddruckzylindern dazu
eingesetzt, die Kolbenstange an einer bestimmten Position
anzuhalten. Bei einem aus der DE 85 05 101 U1 bekannten
Mechanismus wird ein Bremsschuh über Kugeln gegen die
Kolbenstange gepreßt. Mit einer Bremsfeder drückt der
Verriegelungsmechanismus einen Ring mit konischem Innengewinde
in die Bremsrichtung, um die Kolbenstange über die Kugeln zu
verriegeln. Der konische Ring wird in einer entriegelten
Position durch einen Freigabekolben gehalten, der über einen
Verriegelungsfreigabeluftdruck angetrieben wird.
Aus der DE 39 31 014 A1 und der US 5,791,230 sind ähnliche
Verriegelungsmechanismen bekannt, bei denen eine Verriegelung
der Kolbenstange jeweils mittels einer über einen Kraftüber
tragungsmechanismus auf ein Bremselement einwirkenden
Bremsfeder erreicht wird und die Entriegelung mittels eines
fluiddruckbetriebenen Entriegelungskolben erfolgt.
Da ein Fluiddruckzylinder mit einem solchen Verriegelungs
mechanismus unter Verwendung von Luftdruck angetrieben wird
und da auch die Deaktivierung unter Verwendung von Luftdruck
erfolgt, muß eine Vielzahl von Rohrleitungen mit Ventilsteuerung
für die Zufuhr bzw. Abfuhr von Luft zu/von dem
Zylinder an dem Zylinder angeschlossen werden. Wird eine
Gruppe von Ventilen, die eine Vielzahl solcher Fluiddruck
zylinder steuert, installiert und als Einheit durch eine
Steuerung gesteuert, so ist die Vielzahl von Luftrohrleitungen
lediglich mit den Fluiddruckzylindern verbunden. Wenn die
Zylinder aber separat verwendet werden, es notwendig ist,
festzustellen, welches Ventil zu welchem Fluiddruckzylinder
gehört, oder wenn die Kapazität des Durchflußkanals strom
abwärts des Ventils verringert werden muß, um die Reaktions
geschwindigkeit des Verriegelungsmechanismus zu erhöhen oder
dgl., sollte das Ventil an dem Fluiddruckzylinder installiert
werden.
Bei einem einen solchen Verriegelungsmechanismus aufweisenden
Fluiddruckzylinder muß eine stangenseitige Abdeckung aber mit
einem stangenseitigen Zylinderanschluß versehen werden, durch
welchen Luftdruck zugeführt oder abgelassen wird, um den
Kolben anzutreiben. Gegebenenfalls muß ein Dämpfungsventil zum
Dämpfen des Kolbens vorgesehen sein. Zusätzlich muß der
Fluiddruckzylinder einen Entriegelungsanschluß aufweisen, der
Luftdruck zuführt, um die durch den Verriegelungsmechanismus
verriegelte Kolbenstange freizugeben, oder ein manuelles
Entriegelungsstellglied, das der manuellen Entriegelung der
Kolbenstange dient, wenn Luftdruck zur Entriegelung der
Kolbenstange nicht zugeführt werden kann. Außerdem muß eine
Klammer an dem Zylinder befestigt werden, um diesen an einer
Vorrichtung anzubringen. Schließlich muß der Verriegelungs
mechanismus so klein wie möglich sein. Diese Erfordernisse
machen es schwierig, den Freiraum vorzusehen, an dem die
Ventile an der stangenseitigen Abdeckung des Zylinders mit
Verriegelungsmechanismus angebracht werden können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ausreichenden Platz für Ventile an der stangenseitigen
Abdeckung eines Fluiddruckzylinders mit Verriegelungsmecha
nismus zu ermöglichen. Außerdem soll der Fluiddruckzylinder
mit Verriegelungsmechanismus eine gute Reaktionsgeschwindig
keit und stabile Bremskraft aufweisen.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen durch
einen Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus gemäß
Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter
ansprüchen.
Der Zylinder wird durch die Zufuhr von Druckluft durch einen
Zylinderanschluß zu Druckkammern auf beiden Seiten eines
Kolbens oder durch das Abführen von Druckluft aus diesen
Kammern angetrieben, und der Mechanismus verriegelt die
Kolbenstange, indem er an ihr angreift.
Der Verriegelungsmechanismus weist Bremsschuhe innerhalb einer
Verriegelunsmechanismusabdeckung auf, die die Kolbenstange
anhalten, indem sie an ihr angreifen. Ein Schuhhalter bringt
eine Bremskraft auf die Bremsschuhe auf, so dass eine Bewegung
des Halters in Richtung der Achse der Kolbenstange verhindert
wird. Ein Freigabekolben gleitet in der Verriegelungsmecha
nismusabdeckung, um die Endfläche eines konischen Ringes, der
um den Schuhhalter angeordnet ist, in Kontakt mit der
Kolbenoberfläche an der Seite des Zylinders zu bringen. Eine
Bremsfeder wirkt auf den Freigabekolben um den konischen Ring.
Eine Druckkammer ist gegenüber der Oberfläche des Freigabekol
bens, die auf der Seite des Zylinders ist, ausgebildet. Die
Innenfläche des konischen Ringes ist so konisch ausgebildet,
dass der Innendurchmesser des Ringes auf der Seite des
Freigabekolbens größer ist als auf der gegenüberliegenden
Seite. Eine Vielzahl von Kugeln, die über einen Rückhalter
gehalten werden, ist zwischen dem Umfang des Schuhhalters und
der konischen Fläche angeordnet. Der Rückhalter wird unter
Verwendung einer Vorspannfeder in einer solchen Richtung
gedrückt, dass die durch den Rückhalter gehaltenen Kugeln in
Kontakt mit der Innenfläche des konischen Ringes gebracht
werden. An der Verriegelungsmechanismusabdeckung ist ferner
ein Stellglied zur manuellen Öffnung vorgesehen, das von der
Seite der Druckkammer gegen den Freigabekolben drückt, wenn
es betätigt wird.
Bei dem Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus ist
eine Zylinderöffnung für die Zufuhr oder Abfuhr von Druckluft
zum Antrieb des Kolbens an der Zylinderseite der Verriege
lungsmechanismusabdeckung vorgesehen. Ein zu der Druckkammer
führender Entriegelungsanschluß ist gegenüber der Zylindersei
te der Verriegelungsmechanismusabdeckung angeordnet. Das
Stellglied zum manuellen Öffnen ist angebracht und ein flacher
Bereich ist um den Entriegelungsabschnitt der Verriegelungs
mechanismusabdeckung vorgesehen, um Ventile anzubringen, die
die durch den Entriegelungsanschluß zugeführte Druckluft
steuern.
Bei einem Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus
gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt die Zufuhr von
Druckluft durch den Entriegelungsanschluß zu der Druckkammer
an einer Seite des Freigabekolbens den Antrieb des Freigabe
kolbens entgegen der Kraft der Bremsfeder durch die Antriebs
kraft der Druckluft. Somit drückt der konische Ring nicht
gegen die Kugeln, so dass die Bremsschuhe die Kolbenstange
freigeben und dadurch die Kolbenstange aus dem Verriegelungs
mechanismus befreien. Das Ablassen von Druckluft durch den
Entriegelungsanschluß aus der Druckkammer bewirkt die
Rückführung des Freigabekolbens zu der Seite der Druckkammer
durch die Kraft der Bremsfeder. Gleichzeitig drückt die
konische Fläche der konischen Feder gegen die Kugeln, welche
wiederum die Bremsschuhe über einen Schuhhalter gegen die
Kolbenstange pressen und dadurch die Kolbenstange verriegeln.
Da der Freigabekolben ebenso wie die Druckkammer, die den
Freigabekolben antreibt, auf der Seite des äußeren Endes der
Verriegelungsmechanismusabdeckung vorgesehen ist, können ein
Zylinderanschluß, durch welchen Druckluft zugeführt oder
abgeführt wird, um den Kolben anzutreiben, und ein Dämpfungs
ventil zum Dämpfen des Kolbens nahe dem Zylinder an der
Verriegelungsmechanismusabdeckung angeordnet werden. Der
Entriegelungsanschluß, durch den Druckluft zugeführt wird, um
die Kolbenstange zu entriegeln, und ein Stellglied zum
manuellen Öffnen können auf der Seite des äußeren Endes dieser
Abdeckung angebracht werden. Dies wiederum bedeutet, dass die
Öffnungen auf der Verriegelungsmechanismusabdeckung verteilt
werden können, so dass ein flacher Bereich in der Nähe der
Entriegelungsöffnung für Ventile vorgesehen sein kann, die den
Zylinder und den Verriegelungsmechanismus steuern. Dies
schließt einen Bereich an der Verriegelungsmechanismus
abdeckung nahe der Zylinderöffnung ein, um die Ventile zu
installieren. Als Folge hiervon ergibt sich ein Fluiddruck
zylinder mit einem Verriegelungsmechanismus, der Vorteie
aufweist, wenn der Zylinder separat verwendet wird, wenn es
notwendig ist, festzustellen, welches Ventil mit welchem
Fluiddruckzylinder zusammenwirkt, oder wenn die Reaktions
geschwindigkeit des Verriegelungsmechanismus erhöht werden
soll.
Bei dem Verriegelungsmechanismus sind die Bremsschuhe und der
Schuhhalter innerhalb der Verriegelungsmechanismusabdeckung
so vorgesehen, dass die Schuhe und der Halter radial gleiten
können. Der konische Ring und der Rückhalter sind radial
schwimmend gelagert. Viele Aufnahmetaschen zur Aufnahme der
Kugeln sind in zwei Reihen um den Rückhalter angeordnet, wobei
die Aufnahmetaschen auf der Seite des Freigabekolbens Kugeln
mit einem großen Durchmesser und die Aufnahmetaschen auf der
gegenüberliegenden Seite Kugeln mit einem kleinen Durchmesser
aufnehmen. Ein elastischer Ring ist in einer an einer Seite
des äußeren Umfangs der beiden Seiten von Taschen um den
Rückhalter ausgebildeten V-förmigen Nut gewunden, um ein
Herausfallen der Kugeln zu verhindern und diese in einer
Richtung tangential zu dem Außenumfang des Schuhhalters zu
drücken, so dass eine wohl ausbalancierte schnell reagierende
und stabile Bremskraft entsprechend der Exzentrizität auf die
Kolbenstange aufgebracht werden kann.
Ein solcher Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus
gemäß der vorliegenden Erfindung ermögicht es, an der
Verriegelungsmechanismusabdeckung einen Bereich zum Anbringen
von Ventilen zur Steuerung des Zylinders und des Verriegelung
mechanismus vorzusehen. Diese Ausgestaltung bietet Vorteile,
wenn der Zylinder separat eingesetzt wird, wenn es notwendig
ist, festzustellen, welches Ventil zu welchen Fluiddruck
zylinder gehört, oder wenn die Reaktionsgeschwindigkeit des
Verriegelungsmechanismus erhöht werden muß. Die vorliegende
Erfindung schafft einen Fluiddruckzylinder mit einem sehr
schnell reagierenden Verriegelungsmechanismus und einer
hochstabilen Bremskraft.
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Fluiddruckzylinders mit Verriege
lungsmechanismus,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Fig.
1,
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Anordnung
eines Stellgliedes zur manuellen Entriegelung,
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht auf eine
Anordnung eines Dämpfungsventils,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Hauptkomponenten des
Fluiddruckzylinders mit Verriegelungsmechanismus,
wobei der Zylinder mit einem Ventil versehen ist,
Fig. 6 eine Seitenansicht auf den Fluiddruckzylinder gemäß
Fig. 5,
Fig. 7 eine symbolhafte Darstellung zur Veranschaulichung
der Verbindungen zwischen dem Fluiddruckzylinder
und dem Ventil.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform eines Fluiddruck
zylinders mit einem Verriegelungsmechanismus gemäß der
vorliegenden Erfindung. Der Zylinder 1 weist ein Zylinderrohr
2, eine Stangenabdeckung 3 und eine Kopfabdeckung 4 auf,
welche an beiden Enden des Zylinderrohres 2 angebracht sind,
einen Kolben 5, der in dem Rohr 2 gleitet, und eine Kolben
stange 6, die mit dem Kolben 5 verbunden ist und durch die
Stangenabdeckung 3 durchgeführt ist. Der Zylinder soll durch
in der Stangenabdeckung 3 bzw. der Kopfabdeckung 4 vorgesehene
Zylinderöffnungen 8 und 9 Druckluft zu Druckkammern auf beiden
Seiten des Kolbens 5 zuführen bzw. von den Kammern abführen.
Der Zylinder 1 weist außerdem einen herkömmlichen Luftdämp
fungsmechanismus auf, der den Kolben 5 dämpft. Hierzu sind
Dämpfungsringe 11 und 12 auf beiden Seiten des Kolbens 5 über
die Kolbenstange 6 geschoben und Aussparungen 13 und 14, in
welche die Dämpfungsringe 11 und 12 am Ende des Hubes zusammen
mit der Kolbenstange 6 eintreten, sind in der Stangenabdeckung
3 bzw. der Kopfabdeckung 4 ausgebildet. Dämpfungsdichtungen
15 und 16, die den Raum zwischen den Dämpfungsringen 11 und
12 und den Aussparungen 13 und 14 abdichten, wenn die
Dämpfungsringe in die Aussparungen 13 und 14 eingesetzt sind,
sind in die Einlaßkanten der Aussparungen eingesetzt.
Zylinderöffnungen 8 und 9, durch die Druckluft zu bzw. von den
Druckkammern auf beiden Seiten des Kolbens zugeführt bzw.
abgeführt wird, stehen über die Aussparungen 13 und 14 mit den
entsprechenden Druckkammern in Verbindung. Dämpfungskanäle
(nicht dargestellt) sind ebenfalls vorgesehen. Diese Kanäle
stehen über Dämpfungsventile 17 und 18 (Fig. 2 und 3) mit den
Zylinderöffnungen 8 und 9 in Verbindung.
Ein an dem Zylinder 1 angebrachter Verriegelungsmechanismus
20 weist eine Endabdeckung 22 auf, die eine mit der Stangen
abdeckung 3 einstückige Verriegelungsmechanismusabdeckung 21
bildet. Die Kolbenstange 6 in dem Zylinder 1 ist so ausgestal
tet, dass sie über eine Dichtung hermetisch abgedichtet die
Mitte der Abdeckung 21 durchtritt und nach außen führt. Wie
in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist die Verriegelungs
mechanismusabdeckung 21, d. h. die Stangenabdeckung 3 und die
Endabdeckung 22, als beinahe rechteckiges Rohr einstückig mit
der Kopfabdeckung 4 ausgebildet, so dass die Oberseiten der
Stangenabdeckung 3 und der Endabdeckung 22 flach ausgebildet
sind, um das Anbringen des Ventiles 60 (Fig. 5 und 6) zu
ermöglichen.
Durch Ausbilden eines Schlitzes in einem Teil eines zylin
drischen Elements, das um die Kolbenstange 6 angeordnet ist,
sind Bremsschuhe 24, die an der Kolbenstange 6 zwischen der
Stangenabdeckung 3 und der Endabdeckung 22 angreifen, um die
Stange zu stoppen, so angeordnet, dass ihr Durchmesser
reduziert werden kann. Auf ähnliche Weise ist ein Schuhhalter
25, der die Bremsschuhe 24 in sich hält und eine Bremskraft
auf sie ausübt, mit einem Schlitz versehen, so dass sein
Durchmesser reduziert werden kann, um die Schuhe 24 auf der
inneren Fläche zu halten. Die Bremsschuhe 24 und der Schuhhal
ter 25 sind zwischen dem Bereich um die Stangenöffnung in der
Stangenabdeckung 3 und der Kolbenführung 26, die durch die
Endabdeckung 22 gehalten wird, aufgenommen. Auf diese Weise
kann die Kolbenstange sich axial (d. h. in Belastungsrichtung)
nicht bewegen, aber sie kann radial gleiten.
Eine Umfangsfläche der Kolbenführung 26 ist als gleichmäßige
Gleitfläche ausgebildet, über die ein Freigabekolben 28 über
eine Dichtung hermetisch abgedichtet gleitet. Der Freigabekol
ben 28 gleitet abgedichtet zwischen der inneren Umfangsfläche
der Endabdeckung 22 und der Umfangsfläche der Kolbenführung
26. In dem Freigabekolben 28 berührt eine Endfläche eines
konischen Ringes 30, die sich zu der Seite des Zylinders 1
(auf der Seite der Stangenabdeckung 3) erstreckt und um den
Schuhhalter angeordnet ist, eine Oberfläche auf der Seite des
Zylinders 1. Um den konischen Ring 30 drückt der Freigabekol
ben 28 außerdem eine Bremsfeder 31 zwischen einem Stoppring,
der über den konischen Ring eingesetzt ist, und einer
Federaufnahme auf der Seite der Stangenabdeckung 3 zusammen,
um den Freigabekolben 28 zur Seite der Endabdeckung 22 zu
drücken, d. h., in der Richtung, in welcher die Bremsen
betätigt werden. Der konische Ring 30, dessen innere Ober
fläche konisch ausgebildet ist, so dass der Innendurchmesser
des Ringes an der Seite des Freigabekolbens 28 größer ist als
auf der gegenüberliegenden Seite, wird an einer radialen
Bewegung nicht gehindert sondern schwimmt, wobei seine
Endfläche in Kontakt mit dem konischen Ring 30 steht.
Eine Druckkammer 33 ist an der Seite des Freigabekolbens 28,
die dem Zylinder 1 gegenüberliegt, ausgebildet, d. h. zwischen
dem Freigabekolben 28 und der Endabdeckung 22. Durch die
Zufuhr von Druckluft zu der Druckkammer 33 wird der Freigabe
kolben 28 entgegen der Vorspannkraft der Feder 31 zur Seite
der Stangenabdeckung 3 gedrückt und dadurch entriegelt. Zu
diesem Zweck ist eine Entriegelungsöffung 34 (Fig. 2), die mit
der Druckkammer 33 in Verbindung steht, an der Endabdeckung
22 vorgesehen. Der Raum zwischen dem Freigabekolben 28 und der
Stangenabdeckung 3 ist über eine Ventilationsöffnung (nicht
dargestellt) an der Stangenabdeckung 3 nach außen geöffnet.
Viele Taschen 38a und 38b zur Aufnahme von Kugeln 36a und 36b
sind in zwei Reihen um einen Rückhalter 38 vorgesehen, der die
Kugeln 36a und 36b um den Schuhhalter hält. Die Aufnahmeta
schen 38a auf der Seite des Freigabekolbens 28 nehmen die
Kugeln 36a mit einem großen Durchmesser auf, während die
Aufnahmetaschen 36b auf der gegenüberliegenden Seite die
Kugeln 36b mit einem kleinen Durchmesser aufnehmen, um die
Kugeln 36a und 36b in den entsprechenden Taschen 38a und 38b
in Kontakt mit der Oberfläche des Schuhhalters 25 zu bringen
und die Kugeln 36a und 36b gegenüber der Innenfläche des
konischen Ringes 30 anzuordnen. Durch Ausbilden des Rückhal
ters 38 aus Kunstharz als einem einzigen Teil kann der Abstand
zwischen den Kugeln konstant gehalten werden, so dass sie
korrekt positioniert werden können.
Eine V-förmige Nut ist an einer Seite des Außenumfangs jeder
der beiden Reihen von Taschen 38a und 38b in dem Rückhalter
38 ausgebildet. Elastische Ringe 40a und 40b sind um die V-
förmigen Nuten gewunden, um ein Herausfallen der Kugeln zu
verhindern und die großen und kleinen Kugeln immer in einer
solchen Richtung vorzuspannen, dass sie in Kontakt mit dem
Außenumfang des Schuhhalters 25 kommen. Eine Vorspannfeder 41,
die zu einem Konus gewunden ist, ist unter Vorspannung
zwischen dem Rückhalter und einem Stoppring angeordnet, der
in einer inneren Nut des konischen Ringes 30 angebracht ist.
Die Feder 41 wird dazu verwendet, den Rückhalter 38 und die
durch den Rückhalter gehaltenen Kugeln 36a und 36b in einer
solchen Richtung vorzuspannen, dass der Rückhalter und die
Kugeln gegen die Innenfläche des konischen Ringes 30 drücken.
Um die Kolbenstange 6 im Falle eines Stromausfalls oder eines
anderen Unfalls, bei dem keine Druckluft von einer Druckluft
zufuhrquelle zugeführt wird, manuell entriegeln zu können, ist
ein Stellglied 45 zum manuellen Öffnen vorgesehen, das im
Detail in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Das Stellglied 45
ermöglicht es, durch Betätigung von außerhalb der Endabdeckung
22 von der Seite der Druckkammer 33 gegen den Freigabekolben
28 zu drücken. Das Stellglied 45 zur manuellen Betätigung hat
einen Betätigungskopf 45a, der hermetisch abgedichtet aus der
Endabdeckung 22 vorsteht und mit einem üblichen Werkzeug
gedreht werden kann. Der Betätigungskopf 45a weist eine Nocke
45b auf, die bei Drehung des Betätigungskopfes 45a gegen den
Freigabekolben 28 in der Druckkammer 33 drückt. Das Stellglied
ist so angeordnet, dass es die Kolbenstange 6 in entriegeltem
Zustand hält, während die Nocke 45b aufgrund der Drehung des
Betätigungskopfes 45a gegen den Freigabekolben 28 drückt, und
dass die Vorspannkraft der Bremsfeder 31 eine Rückführung der
Nocke 45b zu ihrer Ursprungsposition bewirkt, so dass der
Verriegelungsmechanismus erneut betätigt wird, wenn die
Drehung des Betätigungskopfes 45a gestoppt wird.
Wie oben beschrieben, sind an der Verriegelungsmechanismus
abdeckung 21 eine stangenseitige Zylinderöffnung 8, durch die
Druckluft zum Antrieb des Kolbens 5 zugeführt oder abgeführt
wird, ein Dämpfungsventil 17 zum Dämpfen des Kolbens 5, eine
Entriegelungsöffnung 34, durch die Druckluft zur Entriegelung
des Kolbens 6 zugeführt wird, und das Stellglied 45 zur
manuellen Öffnung, das verwendet wird, wenn unter Druck
stehende Luft zum Entriegeln der Kolbenstange 6 nicht
zugeführt werden kann, angebracht (vgl. Fig. 2). Da der
Freigabekolben 28 an der Seite der Endabdeckung 22 vorgesehen
ist und da die Druckkammer 33, der Druckluft zum Antrieb des
Freigabekolbens 28 zugeführt wird, in der äußeren Endseite der
Verriegelungsmechanismusabdeckung 21 angebracht sind, versteht
es sich, dass die Entriegelungsöffnung 34 und das Stellglied
45 zur manuellen Öffnung an der anderen Endseite der End
abdeckung 22 angeordnet sein sollten, und dass die Zylinder
öffnung 8 und das Dämpfungsventil 17 nahe einem Zylinderrohr
2 innerhalb der Stangenabdeckung 3 angeordnet sein sollten.
Somit sind die Öffnungen über die Verriegelungsmechanismus
abdeckung 21 verteilt. Diese Anordnung ermöglicht es in
Verbindung mit der Tatsache, dass die Verriegelungsmecha
nismusabdeckung 21, d. h. die Stangenabdeckung 3 und die
Endabdeckung 22, als beinahe rechteckiges Rohr ausgebildet
sind, in der Nähe der Entriegelungsöffnung 34 einschließlich
eines Bereiches nahe der Zylinderöffnung 8 an der Verriege
lungsmechanismusabdeckung 21 einen flachen Bereich 48
vorzusehen, an dem Umschaltventile zur Steuerung des Zylin
ders 1 und des Verriegelungsmechanismus 20 angebracht werden
können. Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, kann ein
Umschaltventil 60 in dem flachen Bereich angebracht werden.
Das Umschaltventil 60, das aus einem elektromagnetisch
angetriebenen 3-Wege-Ventil besteht, dessen Ausgangsöffnung
mit der Entriegelungsöffnung 34 des Verriegelungsmechanismus
20 verbunden ist (vgl. Fig. 7), wird so geschaltet, dass es
Druckluft von einer Druckquelle zu der Entriegelungsöffnung
34 zuführt, wenn das Umschaltventil 60 angetrieben wird. Die
Druckluft wird dagegen aus der Druckkammer 33 über die
Entriegelungsöffnung 34 abgelassen, wenn das Ventil 60
abgeschaltet wird.
In den Fig. 5 und 6 bezeichnen die Bezugszeichen 61 und 62 die
Zufuhröffnung bzw. die Ablaßöffnung des Schaltventiles 60. Das
Bezugszeichen 63 bezeichnet einen Betätigungsanschluß zum
Antreiben des Schaltventils 60. Das Bezugszeichen 64 bezeichnet
eine Einstellschraube, die zum Befestigen des Ventils 60
an der Endabdeckung 22 verwendet wird.
Das Installieren des Schaltventils 60 auf diese Weise hat
Vorteile, wenn der Zylinder separat verwendet wird, wenn es
notwendig ist, festzustellen, welches Ventil welchem Fluid
druckzylinder zugeordnet ist, oder wenn die Reaktions
geschwindigkeit des Verriegelungsmechanismus erhöht werden
soll. Das gleiche gilt für die Kopfabdeckung 4. Da an der
Seite der Kopfabdeckung 4 kein Verriegelungsmechanismus
vorgesehen ist, tritt kein besonderes Problem auf. Hinsicht
lich der Befestigung der Klammer zum Installieren des
Fluiddruckzylinders mit Verriegelungsmechanismus an einer
anderen Vorrichtung, ist es schwierig, den Boden oder die
Endflächen der Abdeckungen auf beiden Seiten zu verwenden, um
eine Fläche zu sichern, an der das Ventil 60 befestigt ist.
Andererseits ist es nicht zweckmäßig, ein Ventil weit weg von
den Anschlüssen 8 unnd 34 anzubringen.
In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 50 einen
Dämpfer, mit dem der konische Ring 30 in Kontakt tritt, wenn
er durch den Freigabekolben 28 gedrückt wird. Das Bezugs
zeichen 51 bezeichnet eine Zugstange, die das Zylinderrohr 2,
die Stangenabdeckung 3 und die Kopfabdeckung 4 verbindet. Das
Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Zugstangenmutter und das
Bezugszeichen 53 ist ein Befestigungsbolzen zur Verbindung der
Stangenabdeckung 3 und der Endabdeckung 22.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Fluiddruckzylinders mit
Verriegelungsmechanismus erläutert.
Fig. 1 zeigt den Fluiddruckzylinder, wobei Druckluft zum
Entriegeln durch den Entriegelungsanschluß 34 in die Druckkam
mer 33 eingeführt wird. Da die in die Druckkammer 33 einge
führte Druckluft den Freigabekolben 28 gegen die Vorspannkraft
der Bremsfeder 31 drückt bis der Kolben 28 sein Hubende an der
Seite der Stangenabdeckung 3 erreicht, wird der konische Ring
30 gegen den Dämpfer 50 gedrückt und das Ende des Rückhalters
38 wird gegen die Stangenabdeckung 3 gedrückt. Der konische
Ring 30 wird nicht gegen die von dem Rückhalter 38 gehaltenen
Kugeln 36a und 36b gedrückt, so dass die Bremsschuhe 34 die
Kolbenstange 6 freigeben und der Verriegelungsmechanismus 20
die Stange 6 entriegelt.
Wenn Druckluft durch die Entriegelungsöffnung 34 aus der
Druckkammer 33 abgelassen wird, bewirkt die Kraft der
Bremsfeder 31 die Rückkehr des Freigabekolbens 28 zur Seite
der Druckkammer 33. Gleichzeitig drückt die Innenfläche des
konischen Ringes 30 gegen die Kugeln 36a und 36b, so dass die
Bremsschuhe 24 über die Kugeln gegen die Stange 6 gepreßt
werden. In diesem Fall werden der Freigabekolben 28 und der
konische Ring 30 voneinander getrennt, der Ring 30 wird nicht
an einer radialen Bewegung gehindert, sondern verbleibt
schwebend und die Bremsschuhe 24 und der Schuhhalter 25 sind
so angebracht, dass die Schuhe und der Halter radial gleiten
können. Somit kann eine gut ausbalancierte Bremskraft auf den
Kolben 6 entsprechend der Exzentrizität aufgebracht werden.
Eine Vorspannung des Rückhalters 38 und der durch den
Rückhalter 38 gehaltenen Kugeln 36a und 36b mittels einer
Vorspannfeder 41 minimiert den Freiraum um den Kolben 6, die
Bremsschuhe 24, den Schuhhalter 25 und die Kugeln und
ermöglicht den Kugeln an dem Schuhhalter 25 ohne Fehler zu
rollen, so dass umgehend eine Bremskraft aufgebracht wird.
Aufgrund seines Aufbaus ist der Fluiddruckzylinder mit
Verriegelungsmechanismus so ausgebildet, dass eine in der
Richtung, in der die Kolbenstange 6 vorsteht, ausgeübte
Bremskraft größer ist als die in entgegengesetzter Richtung
wirkende Kraft. Bei dem in der Zeichnung dargestellten
Zylinder 1, bei dem die Kolbenstange 6 an einer Seite
vorsteht, bewirkt der Flächenunterschied zwischen den
Druckkammern auf beiden Seiten des Kolbens 5, dass eine
Antriebskraft auf der Seite der vorstehenden Kolbenstange 6
größer ist als die auf der gegenüberliegenden Seite. Als Folge
hiervon entspricht der Verriegelungsmechanismus 20 einer
solchen Antriebskraft des Kolbens 5. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf einen Kolben beschränkt, dessen Kolben
stange zu einer Seite vorsteht.
Bei dem Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus ist
es wünschenswert, dass der konische Ring 30 aus einem einzigen
Material geformt ist, um seine Genauigkeit zu verbessern, dass
die Genauigkeit (Oberflächenrauheit, Abweichung von der
Kreisform, Abweichung von der Zylindrizität, etc.) des
Schuhhalters 25 erhöht ist und dass der Neigungswinkel des
konischen Ringes 30 gleich oder größer ist als der Reibungs
winkel.
Claims (5)
1. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus (20), der
durch Zufuhr von unter Druck stehender Luft durch eine
Zylinderöffnung zu Druckkammern auf beiden Seiten eines
Kolbens (5) angetrieben wird, wobei der Verriegelungsmecha
nismus (20) in einer Verriegelungsmechanismusabdeckung (21)
Bremsschuhe (24) aufweist, um die Kolbenstange (6) durch
Angreifen an ihr zu stoppen, einen Schuhhalter (25), der eine
Bremskraft auf die Bremsschuhe (24) ausübt, so dass der
Schuhhalter (25) an einer Bewegung in Richtung der Achse der
Kolbenstange (6) gehindert ist, einen in die Verriegelungs
mechanismusabdeckung(21)gleitend eingesetzten Freigabekolben
(28), um eine Endfläche eines konischen Ringes (30), der um
den Schuhhalter (25) angeordnet ist, mit einer Oberfläche des
Freigabekolbens (28) in Kontakt zu bringen, eine auf diese
Oberfläche des Freigabekolbens (28) wirkende Bremsfeder (31),
eine Druckkammer (33) auf der anderen Seite des Freigabekol
bens (28), wobei die Innenfläche des konischen Ringes (30) so
konisch ausgebildet ist, dass der Innendurchmesser des Ringes
(30) auf der Seite des Freigabekolbens (28) größer ist als auf
der gegenüberliegenden Seite, eine Vielzahl von Kugeln (36a,
36b), zwischen dem Umfang des Schuhhalters (25) und der
konischen Innenfläche des konischen Rings (30), eine Zylinder
öffnung (8), die Druckluft zuführt oder abführt, um den Kolben
(5) anzutreiben, sowie eine Entriegelungsöffnung (34), die zu
der Druckkammer (33) führt,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied (45) zum manuellen Öffnen an der dem Zylinder abgewandten Seite der Verriege lungsmechanismusabdeckung (21) angebracht ist, und von der Seite der Druckkammer (33) gegen den Freigabekolben (28) drückt, wenn es von außen betätigt wird,
dass die Zylinderöffnung (8) an der der Verriegelungsmecha nismusabdeckung (21) zugewandten Seite des Zylinders vor gesehen ist,
dass die Druckkammer (33) und die Entriegelungsöffnung (34) an der dem Zylinder abgewandten Seite der Verriegelungsmecha nismusabdeckung (21) vorgesehen sind, wobei der Freigabekolben (28) zwischen der Druckkammer (33) und dem konischen Ring (30) angeordnet ist, und
dass um die Entriegelungsöffnung (34) an der Verriegelungs mechanismusabdeckung (21) eine flache Fläche (48) vorgesehen ist, so dass Schaltventile (60) zur Steuerung von durch die Entriegelungsöffnung (34) zugeführter, unter Druck stehender Luft angebracht werden können.
dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied (45) zum manuellen Öffnen an der dem Zylinder abgewandten Seite der Verriege lungsmechanismusabdeckung (21) angebracht ist, und von der Seite der Druckkammer (33) gegen den Freigabekolben (28) drückt, wenn es von außen betätigt wird,
dass die Zylinderöffnung (8) an der der Verriegelungsmecha nismusabdeckung (21) zugewandten Seite des Zylinders vor gesehen ist,
dass die Druckkammer (33) und die Entriegelungsöffnung (34) an der dem Zylinder abgewandten Seite der Verriegelungsmecha nismusabdeckung (21) vorgesehen sind, wobei der Freigabekolben (28) zwischen der Druckkammer (33) und dem konischen Ring (30) angeordnet ist, und
dass um die Entriegelungsöffnung (34) an der Verriegelungs mechanismusabdeckung (21) eine flache Fläche (48) vorgesehen ist, so dass Schaltventile (60) zur Steuerung von durch die Entriegelungsöffnung (34) zugeführter, unter Druck stehender Luft angebracht werden können.
2. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsfeder (31)
um den konischen Ring (30) herum angeordnet ist.
3. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln
(36a, 36b) durch einen Rückhalter (38) gehalten werden, wobei
eine Vorspannfeder (41) den Rückhalter (38) in einer solchen
Richtung vorspannt, dass die von dem Rückhalter (38) gehalte
nen Kugeln (36a, 36b) in Kontakt mit der Innenfläche des
konischen Ringes (30) treten.
4. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bremsschuhe (24) und der Schuhhalter (25) in der
Verriegelungsmechanismusabdeckung (21) so vorgesehen sind,
dass die Bremsschuhe (24) und der Schuhhalter (25) radial
gleiten können, wobei der konische Ring (30) und der Rückhal
ter (38) radial schwimmend vorgesehen sind, und dass viele
Aufnahmetaschen (38a, 38b) zur Aufnahme der Kugeln (36a, 36b)
in zwei Reihen um den Rückhalter (38) vorgesehen sind, wobei
die Aufnahmetaschen (38a) auf der, Seite des Freigabekolbens
(28) Kugeln (36a) mit einem großen Durchmesser aufnehmen und
wobei die Aufnahmetaschen (38b) auf der gegenüberliegenden
Seite Kugeln (36b) mit einem kleinen Durchmesser aufnehmen,
und wobei ein elastischer Ring (40a, 40b) um eine an einer
Seite des Außenumfangs jeder der beiden Reihen von Auf
nahmetaschen (38a, 38b) ausgebildeten V-förmigen Nut gewunden
ist, um ein Herausfallen der Kugeln (36a, 36b) zu verhindern
und sie in der Richtung tangential zu dem Außenumfang des
Schuhhalters (25) vorzuspannen.
5. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Schaltventil (60), das unter Druck stehende Luft zu
bzw. von dem Verriegelungsmechanismus (20) zuführt bzw.
abführt, in der flachen Fläche (48), in dem Ventile an
gebracht sind, angebracht ist.
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