DE2636117A1

DE2636117A1 - Druckmittelantrieb mit gegenlaeufig arbeitenden kolben

Info

Publication number: DE2636117A1
Application number: DE19762636117
Authority: DE
Inventors: Jean Gachot
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-12
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1977-02-24
Also published as: FR2321059B1; BE877460Q; FR2321059A1

Description

SOISY-SOUS-MONTMORENCY^ VaI d'Oise / Frankreich

Unser Zeichen: G 1597

Druckmittelantrieb mit gegenläufig arbeitenden Kolben

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Antrieb mit gegenläufig arbeitenden Kolben. Darunter· ist eine durch Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Medium in Bewegung s"etzbare Vorrichtung zu verstehen, die einen Hauptzylinder besitzt, in dem zwei Kolben verschiebbar angeordnet sind und sich entgegengesetzt zueinander bewegen. Die beiden Kolben sind mit einem System zur Bewegungsübertragung und Bewegungsumformung verbunden, durch das die hin und her gehende Kolbenbewegung in eine Drehbewegung einer Abtriebswelle um-

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formbar ist, die wiederum zur Übertragung der Antriebsbewegung auf ein Steuerorgan dient.

Derartige Druckluftantriebe mit zwei gegenläufig zueinander arbeitenden Kolben sind bereits bekannt. So sind verschiedene Ausführungsformen solcher Antriebe in der französischen Patent schrift 69 4Λ 82I und insbesondere in der zugehörigen Zusatzpatentschrift 7o 25 5^ beschrieben.

Bei einfach ausgebildeten Antrieben erfolgt der Arbeitshub der Kolben durch die Druckluft nur in einer Richtung, so daß außenliegende Mittel zur anschließenden Rückführung der Kolben und damit auch der vom Antrieb aus gesteuerten Organe in die Ausgangslage vorgesehen werden müssen.

Die Verwendung von Druckluft hierzu stellt die Rückführung bei Unterbrechungen oder zufälligen Druckverringerungen nicht sicher, obgleich eine solche Rückführung aus Sicherheitsgründen oft erforderlich ist. Es wird daher in der Regel vorgezogen, den Antrieb mit federnden Rückführungsorganen auszustatten, die die Rückführung bei einem Druckluftabfall jederzeit sicherstellen. Der erfindungsgemäße Antrieb gehört zu der Gattung, bei der solche federnden Rückführungsorgane vorgesehen sind.

Es ist ein Antrieb dieser Bauart bekannt, bei dem das federnde Organ aus einer Spiralfeder besteht, die zwischen einem festen Widerlager und der Außenseite des Antriebskolbens zusammendrückbar ist. Sobald der Steuerdruck aufgebracht wird, bewirkt die entsprechende Schubwirkung eine Verschiebung des Kolbens und damit eine Kompression der Feder. Wird dieser Druck aufgehoben, entspannt sich die Feder und führt den Kolben auf seinen Ausgangspunkt zurück.

Bei einer anderen, geringfügig abweichenden, jedoch in analoger Weise arbeitenden Ausführungsform ist zwischen den Kolben und

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die Feder ein Stößel eingeordnet, der den Zylinderboden des Antriebs durchdringt.

Diese Rückführungsmittel haben den Nachteil, daß sie die effektive Leistung des Antriebs verringern, da die Gegenkraft des federnden Organs der Schubkraft der Druckluft direkt entgegenwirkt. Falls die erforderliche Rückführungskraft beträchtlich ist, kann die Leistung wesentlich verringert werden. Man ist daher gezwungen, die Vorrichtung entweder überzudimensio-■ nieren, was erhöhte Kosten, ein größeres Gewicht und einen erhöhten Platzbedarf zur Folge hat, oder den Betriebsdruck zu verstärken, wodurch sich mechanische Festigkeitsprobleme ergeben und die Einrichtungen zur Druckluftversorgung kompliziert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile einen Antrieb zu schaffen, bei dessen Rückführungseinrichtung federnde Organe Verwendung finden, ohne daß deren Druck zu einer Verringerung der Motorleistung des Antriebs führt.

Erfindungsgemäß besitzt der Druckluftantrieb einen Hauptzylinder, in dem auf beiden Seiten einer zentralen Druckkammer zwei gegenläufig verschiebbare Kolben druckdicht angeordnet sind, die durch ein Gelenk mit einer drehbaren Abtriebswelle und mit wenigstens einer Rückführungseinrichtung verbunden sind, die ein federnd zusammendrückbares Organ umfaßt, das unter Einschaltung eines Stößels auf einen der beiden Kolben einwirkt, wobei mit der zentralen Druckkammer in Verbindung stehende pneumatische Mittel vorgesehen sind, mit denen die federnden Organe zusammendrückbar sind, wenn die Kammer unter Druck steht. Diese Ausbildung ermöglicht den Wegfall der Gegenkraft des federnden Organes, wenn der Antrieb mit Druck beaufschlagt wird und eine Antriebsleistung erbringen muß.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die pneumatischen Mittel einen mit dem Hauptzylinder verbundenen und in dessen Verlängerung angeordneten Druckzylinder, der einen in seinem Inneren druckdicht verschiebbaren, den federnden Rückführungsorganen entgegenwirkenden beweglichen Kolbenteil enthält, wobei zwischen dem Antriebskolben und dem beweglichen Teil des Druckzylinders die zentrale Arbeitskammer des Antriebs sowie mechanische Verbindungsorgane angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform ist der Innenquerschnitt des Druckzylinders vorteilhaft größer als der Innenquerschnitt des Arbeitszylinders·

Der Druckzylinder besitzt außerdem eine beträchtliche Druckfläche, die die Kompression eines kräftigen Federorgans sicherstellt, wobei ein minimaler Vorsprung gegenüber dem Hauptzylinder erforderlich ist·

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ferner der Stößel von einer axialen zylindrischen Stange gebildet, die mit dem entsprechenden Kolben des Antriebs in Verbindung steht und die druckdicht in einem Durchgang gleitet, der quer durch die Wand des angrenzenden Druckzylinders führt, wobei die Stange einen Längskanal aufweist, der an seinem einen Ende in die zentrale Arbeitskammer mündet und an dem anderen Ende über eine seitliche Öffnung in die Druckkammer des Druckzylinders mündet.

Mit Hilfe eines einzigen Stößels wird auf diese Weise sowohl die mechanische Verbindung zwischen dem Kolben und dem beweglichen Teil des Druckzylinders als auch die pneumatische Verbindung zwischen den Druckkammern des Antriebs- und des Druckzylinders hergestellt.

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Bei einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Federorgan aus einer Vielzahl von Spiralfedern gebildet, die kranzförmig im Inneren des Druckzylinders angeordnet sind, wodurch sich eine besonders einfache und wirtschaftliche Lösung ergibt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsform. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Antriebs mit an jeder Seite des Hauptzylinders angeordneten Druckzylindern,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie H-II der Fig. 1 bei einer Betriebsstellung, in der der Kolben und der zugeordnete bewegliche Teil sich am Ende des in Richtung der zentralen Arbeitskammer ausgeführten Kolbenhubs befinden,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt, jedoch bei einer Betriebsstellung, bei der sich der Kolben und der zugeordnete bewegliche Teil in der Endlage des entgegengesetzt gerichteten Kolbenhubs liegen, und

Fig. k einen Schnitt durch den Antrieb entsprechend der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3.

Bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Hauptzylinder'1 mit viereckigem Querschnitt (Fig. 4) vorgesehen, in dem zwei Kolben 2 druckdicht verschiebbar sind, die gegenläufig arbeiten und über Rollen ko eine drehbare Mitnehmerscheibe 3o antreiben, die zu diesem Zweck Ausnehmungen 3oa aufweist und die drehfest mit einer Abtriebswelle 3^t in Verbindung steht. Zwischen den beiden Kolben 2 ist eine Arbeitskammer 3 vorgesehen, deren

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Volumen in Abhängigkeit von der Lage der Kolben 2 veränderlich ist. Die Arbeitskammer 3 wird über eine nach außen führende Öffnung k mit Druckluft versorgt.

Bei der in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Antrieb auf beiden Seiten der zentralen Arbeitskammer 3 gleich ausgebildet. Der Einfachheit halber werden daher nachfolgend nur die auf einer Seite angeordneten Elemente beschrieben.

Die Enden des Hauptzylinders 1 sind geöffnet ausgebildet und weisen jeweils eine genau senkrecht zur Achse liegende Auflagefläche 5 auf, auf die der Boden 6 eines pneumatischen Druckkolbens. 7 für die Verbindung der Rückführungsfedern 27 mit dem Kolben 2 aufgesetzt ist. Die Befestigung des Druckzylinders 7 erfolgt durch die Bolzen 8 mit vorspringenden Köpfen 8a. Ein dem Boden 6 zugehöriger Flansch 17 stellt die Zentrierung des Druckzylinders 7 gegenüber dem Hauptzylinder 1 sicher. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Druckzylinders 7 größer als der des Arbeitszylinders 1.

Der Druckzylinder 7 weist einen beweglichen Teil 9 auf, der in der Zylinderbohrung 18 verschiebbar ist und einen Kolben 9a mit einer einen Dichtring Io tragenden Kolbenringnut sowie eine axiale Führungsstange 9b umfaßt. Der Kolben 9a begrenzt die Druckkammer 15 des Druckzylinders 7» die außerdem durch den Boden 6 und die Zylinderbohrung 18 bestimmt ist.

Der Kolben 2 trägt auf seiner Außenseite einen Stößel 11, der durch eine mit einer Dichtung lA versehene Bohrung hindurch den Boden 6 des Druckzylinders durchgreift und einen beweglichen Anschlag bildet, der die Verschiebbarkeit des beweglichen Teils 9 begrenzt. Die Länge des Stößels 11 ist so gewählt, daß dieser bei einer Betriebsstellung, bei der der

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Kolben 2 am Ende des Hubs auf der Innenseite des Antriebs liegt, weniger über den Boden 6 hinausragt als die Köpfe 8a der Bolzen 8, die als Anschlag für den Kolben 9a dienen und das Ende des Stößels 11 schützen·

Die beiden Druckkammern, nämlich die zentrale Arbeitskammer 3 und die Kammer 15 des Druckzylinders 7j stehen durch eine Leitung 12 miteinander in Verbindung, die den Kolben 2 durchquert und der Achse des Stößel 11 folgt· Am Ende des Stößels 11 ist die Bohrung 12 blind ausgebildet und durch eine oder mehrere seitliche Öffnungen 16 zur Kammer 15 hin offen.

Am anderen Ende des Druckzylinders 7 ist in der Zylinderbohrung 18 ein Zylinderboden 21 zentriert und durch einen Sicherungsring 31 befestigt. Der Zylinderboden weist eine axiale zylindrische Aufnahme 22 auf, die mit einem Gleitring 23 versehen ist und in der die Stange 9b des beweglichen Teils 9 eingreift und gleitet. Der Bohrung des Gleitrings 23 folgt ein Durchgang 32, dessen Grund ein einstellbarer schraubenartiger Anschlag 33 zugeordnet ist, der in eine Gewindebohrung 26 eingeschraubt und in der gewählten Einstellung durch eine Kontermutter 25 festgelegt ist, wodurch er den Hub des beweglichen Teils 9 ebenfalls begrenzt.

Der bewegliche Teil 9 wird durch die von den Spiralfedern 27 gebildeten elastischen Rückführungsorgane belastet, die kranzförmig um die Achse des Druckzylinders 7 angeordnet und zwischen dem mobilen Teil sowie dem festen Zylinderboden 21 eingespannt sind. Jede der Federn 27 sitzt einerends in einer Schale 28 mit ebenem Boden, die um die Stange 9b herum in den Kolben 9a eingearbeitet sind, und andernends in einer ähnlichen, jedoch viel tieferen Schale 29 des Zylinderbodens 21. Einige der Schalen 29 stehen durch Entlüftungslöcher 35 mit dem Außenraum in Verbindung.

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Der erfindungsgeraäße Antrieb arbeitet folgendermaßen:

In der Ruhestellung des Antriebs befinden sich die verschiedenen beweglichen Organe in der in der Fig. 2 dargestellten Stellung, wobei sich der Kolben 2 am Ende des Kolbenhubes in Richtung der zentralen Druckkammer 3 liegend befindet, während das Teil 9 durch die Federn 27 gegen die Köpfe 8a der Bolzen 8 bis nahe an das Ende des Stößels 11 gedruckt ist.

Zum Betrieb des Antriebs wird die zentrale Druckkammer 3 über eine an die Öffnung 4 angeschlossene Leitung mit Druck beaufschlagt. Der Druck steigt dann in dieser Kammer 3 sowie in der damit durch die Bohrung 12 und die Öffnung 16 verbundenen Kammer 15 des Druckkolbens 7 an.

Unter der Einwirkung des Druckes wird der bewegliche Teil 9 unter Kompression der Federn 27 zurückgeschoben, bis die Stange 9b an dem Anschlag 33 anstößt, wobei die durch die Verlagerung bewegte Luft durch die Luftaustrittsoffnungen 35 entweicht. Diese Rückführung befreit den Stößel und den Kolben 2 von dem Druck der Federn, wodurch die gesamte, durch die Druckluft in der zentralen Kammer 3 auf den Kolben 2 ausgeübte Kraft zum Antrieb der Welle 3^t verfügbar ist.

Es ist auch erkennbar, daß bei der Druckbeaufschlagung des Antriebs die Federn 27 keine nachteilige Wirkung ausüben und die an der Abtriebswelle verfügbare Leistung nicht schmälern.

Am Ende dieser Betriebsphase befinden sich die beweglichen Organe in der in der Fig. 3 dargestellten Lage, wobei der bewegliche Teil 9 sich am Ende des von der zentralen Druckkammer 3 weggerichteten Hubes befindet und durch den Anschlag 33 gestoppt ist, während der Kolben 2 am Ende des in der gleichen Richtung ausgeführten Hubes durch die Abstützung des Stößels 11 gegen den beweglichen Teil 9 gestoppt ist.

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Sobald die Druckluftversorgung unterbrochen wird und die an die Öffnung k angeschlossenen Außenleitungen entlüftet ist, sinkt der Druck in den Kammern 3 und 15 schlagartig ab. Damit ist keine Kraft mehr vorhanden, die die Kraft der Federn 27 ausgleicht, so daß diese den Teil 9 und über den Stößel auch den Kolben 2 in die Ausgangs- bzw· Ruhelage zurückdrückt,

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß, da der Querschnitt des Druckzylinders 7 größer ist als der des Zylinders 1, die Kompressionskraft der Federn 27 viel stärker sein kann als die motorische Kraft des Antriebs, die der durch die Druckluft auf den Kolben 2 ausgeübten Kraft entspricht. Auf diese Weise besteht keinerlei Begrenzung der Rückführungsarbeit durch die Federn 27» die gegebenenfalls größer seih kann als die motorische Arbeit des Druckzylinders in der entgegengesetzten Richtung.

Es versteht sich, daß die beschriebene Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung ist, in deren Rahmen noch vielerlei Änderungen und abweichende Ausführungen möglich sind. So können gegebenenfalls die Federn 27 durch eine einzige Spiralfeder ersetzt werden, die in der Zylinderbohrung 18 des Druckkolbens 7 angeordnet ist. Andererseits können die regelbaren Anschläge 33 wahlweise vorgesehen werden.

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Claims

- Io -

Ansprüche :

1· ' Druckmittelantrieb, insbesondere Druckluftantrieb, mit einem druckdichten Hauptzylinder, in dem auf beiden Seiten einer zentralen Druckkammer zwei Kolben druckdicht und gegenläufig zueinander verschiebbar angeordnet und über ein Gelenk mit einer Abtriebswelle verbunden sind, wobei wenigstens eine Rückführungsvorrichtung vorgesehen ist, die ein federnd zusammendrückbares Organ aufweist, das durch einen Stößel auf einen der Kolben 'einwirkt, gekennzeichnet durch pneumatische, mit der zentralen Druckkammer in Verbindung stehende Mittel zur Kompression des elastischen Organs bei Druckbeaufschlagung der zentralen Druckkammer.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Mittel einen mit dem Hauptzylinder verbundenen und in dessen Verlängerung angeordneten Druckzylinder umfassen, der einen beweglichen, in seinem Inneren druckdicht und gegen die federnden Rückführungsorgane verschiebbaren Kolbenteil enthält, wobei die Druckkammer des Druckzylinders mit der zentralen Druckkammer des Antriebs in Verbindung steht und zwischen dem Kolben des Antriebs sowie dem beweglichen Teil des Druckzylinders mechanische Verbindungsorgane angeordnet sind.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenquerschnitt des Druckzylinders größer ist als der des Hauptzylinders·
4. Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der bewegliche Toil des Druck-

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Zylinders an seiner Außenseite mit einer Stange versehen ist, die in einer in einem Zylinderboden am Außenende des Druckzylinders ausgebildeten Führung verschiebbar ist.
5· Antrieb nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung in einem einstellbaren Anschlag endet.
6· Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Stößel aus einer axialen Stange gebildet ist, die mit dem zugeordneten Kolben des Antriebs verbunden ist und druckdicht in einem die Wand des angrenzenden Druckzylinders durchquerenden Durchbruch verschiebbar ist, wobei die Stange einen Längskanal·aufweist, der an ihrem einen Ende in die zentrale Druckkammer und am anderen Ende über eine seitliche Öffnung in die Druckkammer des Druckkolbens mündet·
7. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn ze i chne t , daß das federnde Organ aus wenigstens einer Spiralfeder besteht, die auf die Außenfläche des beweglichen Teils einwirkt.
8· Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Spiralfedern vorgesehen und kranzförmig im Inneren des Druckzylxnderkörpers angeordnet ist.
9. Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e η η • zeichnet , daß die Enden der Federn in Schalen eingesetzt sind, die kranzförmig auf der Außenseite des Kolbens in dem Druckzylinder angeordnet sind.

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lo. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9s dadurch gekennzeichnet , daß der Druckzylinderkörper an dem Antriebskörper durch vorspringende Kopfbolzen befestigt ist, die zugleich als Anschlag für den bextfeglichen Teil dieses Kolbens dienen, wobei der Vorsprung der Bolzenköpfe den Vorsprung der hohlen Axial stange des Antriebskolbens in seiner Lage am Ende des nach innen gerichteten Kolbenhubes überschreitet.

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