DE2945133C2

DE2945133C2 - Bremseinrichtung für fluidgetriebene, kolbenstangenlose Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE2945133C2
Application number: DE2945133A
Authority: DE
Inventors: Oskar Dipl.-Ing. Dr. 7481 Bingen Peter; Anton 8000 München Stahr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1983-09-01
Also published as: ATE4741T1; SU1064875A3; YU285580A; EP0029188A2; EP0029188B1; ZA806848B; DE2945133A1; CA1145687A; US4419924A; EP0029188A3; DE3064973D1; JPS56134605A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremseinrichtung für fluidgetriebene. kolbenstangenlose Arbeitszylinder, bei denen ein in einem Zylinderrohr gleitender Kolben mittels eines umlaufenden Übertragungsgliedes oder direkt mit einer außen auf dem Zylinderrohr oder in Ger Zylinderwandung geführten Kraftabnahme verbunden ist. «

Unter kolbenstangenlosen Arbeitszylindern, für die der mit der Erfindung vorgeschlagene Gegenstand besonders geeignet ist. werden solche Antriebe verstanden, bei denen die Kraft des Zylinders, d. h. des Antriebselementes, entweder über eine Kraftbrücke w durch einen Schlitz im Zylinderrohr oder über Magnete oder über umlaufende Stahlbänder. Stahlseile, Kunststoffbänder oder Kombinationen davon vom Kolben nach außen übertragen wird.

Antriebe allgemein, so auch fluidgetriebene kolben- >i stzngeitlose Antriebe, wie sie beispielsweise aus der FR-PS 23 52 186 bekannt sind, sollten gezielt angehalten, festgehalten und auch positioniert, d. h. nach entsprechendem Programm verfahren werden können, sollen sie einer Vielzahl von Aufgaben gerecht werden. t>o Das gezielte Verfahren eines solchen Arbeitszylinders ist praktisch schwierig zu lösen. Dies liegt in der Natur dieser Antriebe bedingt, vor allem, wenn das Antriebsmittel ein kompressibles Fluid, z. B. ein Gas ist und außerdem sich noch ändernde Belastungen des Antrie- <« bes zusätzlich auswirken. so besonders bei senkrechter Anwendung.

Die sich grundsätzlich anbielende Möglichkeit, den Kolben durch Gegendruck abzubremsen, kann sich nicht bewähren wegen der Schwierigkeit, exakte reproduzierbare Positionen einhalten und Leckagen vermeiden zu können.

Deshalb wurde bereits vorgeschlagen, für die axialbewegbare Kolbenstange eines Pneumatikzylinderantriebes eine Feststellbremse, festsitzend auf dessen Zylinderkopf, anzubringen. Die Feststellbremse besteht dabei im wesentlichen aus einem am Zylinderkopf befestigten Aluminiumgehäuse, einem Exzenter mit Kupplungshebel und einem einfach- oder doppeltwirkenden Pneumatikzylinder. Dabei wird die Kolbenstange des Antriebes innerhalb des Exzenters geführt und innerhalb des Aluminiumgehäuses gleitend gelagert. Um eine Beschädigung der Kolbenstange im Dauerbetrieb zu vermeiden, ist diese Bremse nur zum Festhalten zu verwenden, nachdem der Antrieb mittels des Fluids zum Stillstand gebracht wurde. Für Koibenstangenzylinder sind vom Innendruck im Zylinder abhängige, als Sicherheitseinrichtungen wirkende Systeme bekannt, dabei spricht ein Federelement auf einen bestimmten Differenzdruck an und der Kolben läuft nur noch bis zum Stillstand.

Für sogenannte kolbenstangenlose Arbeitszylinder, wie z. B. Bandzylinder oder dgl, ist eine solche Feststelleinrichtung praktisch nicht einsetzbar. Wird die Feststelleinrichtung beispielsweise auf dem Zylinderrohr eines Bandzylinders unbeweglich befestigt, dann müßte sie das bewegliche Übertragungsglied, z. B. das Stahlband, abbremsen, also ein Glied, das an sich schon in der Handhabung diffizil und bis in den Grenzbereich seiner Dauerbelastbarkeit belastet ist. Die Bremskraft wäre damit eng begrenzt.

Für kolbenstangenlose Pneumatikzylinder ist beispielsweise aus der DE-OS 24 53 948 eine federbetätigte Bremse als Sicherheitseinrichtung für Kfz-Fenster bekanntgeworden, die mittels einer Rolle auf die innere Lauffläche des Arbeitszylinders drückt, wenn kein Druckmittel auf den Kolben wirkt.

Die Nachteile einer solchen, auf die Lauffläche des Zylinders wirkenden. Bremseinrichtung liegen auf der Hand, sie ist damit auch als Brems- bzw. Positioniereinrichtung nicht geeignet.

Auch eine mechanische Verriegelung für einen Hydrozylinder mittels einer Spreizvorrichtung, wie sie aus der DE-OS 15 76 097 zu entnehmen ist. kann nicht als Brems- und Positioniereinrichtung wirken, da sie als mechanische Kolbensperre angebracht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fluidgetriebenen. kolbenstangenlosen Arbeitszylinder, reproduzierbar und dosierbar verzögert in seiner Bewegung von außerhalb zu steuern, wobei kurze Ansprechzeiten erzielt und die Nachteile der bekannten Bremseinrichtungen für Arbeitszylinder mit Sicherheit vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Bremseinrichtung mit mindestens einem Bremsbelag das Zylinderrohr konzentrisch umfaßt und in die Kraftabnahme integriert ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, daß ein oder mehrere Von einem Fluid beäüfsehlagbare Kolben angeordnet sind, die über einen Konus auf die Bremsbeläge einwirken und durch Federkraft in ihren Ruhelagen gehalten werden.

Der Vorteil einer solchen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung, einer in die Kraftabnahme eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders integrierten Bremseinrichtung ist besonders darin zu sehen, daß eine

Oberbeanspruchung des Übertragungsgliedes, also des Bandes, Seiles oder dgl. mit Sicherheit vermieden wird und zwar bei voller Nutzbarkeit der zur Verfugung stehenden Bremsenergie und weiterhin darin, daß die Bremseinrichtung universell einsetzbar ist, worunter die Möglichkeit zu verstehen ist, die Bremseinrichtung in die unterschiedlichsten fluidgetriebenen, kolbenstangenlosen Antriebssysteme integrieren zu können. Es ist somit sogar möglich, den sog. Belastungsgrenzfall zu beherrschen, d. h. wenn die Verzögerung größer als die iu Kraft ist, für die das Antriebselement, insbesondere das Übertragungsglied ausgelegt ist. Die zur Verfugung stehende Bremskraft kann größer als die Antriebskraft sein, die Bremseinrichtung wirkt dann also völlig unabhängig zum im Zylinder herrschenden Druck. ι ί

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bremseinrichtung liegt darin, daß damit außer einer Brems- bzw. Anhalte- und Positioniereinrichtung, auch eine Lösung des Problems von Sicherheitseinrichtungen für solche Antriebssysteme gegeben ist, die auf den Antrieb wirken, wenn z. B. der Druck im Fluidsystem abfällt.

Ein Vorteil ist auch, daß durch die Benutzung der Zylinderrohraußenoberfläche als Bremsfläche Bremsriefen nicht die Zylinderfunktion beeinträchtigen können; sowie eine geringe Flächenbelastung, so daß Zylinder aus weichen Materialien, z. B. Werkstoff Aluminium verwendet werden können, wodurch gleichzeitig Funkenbildung vermieden wird. Vorteilhafterweise sind große, mit Fluid beaufschlagbare Flächen jo vorhanden, um auch bei niedrigem Fluiddruck für den Bremsvorgang ausreichende Kräfte zur Verfugung zu haben.

Ein weiterer Vorteil ist das geringe Gewicht und die nur geringe, über den Durchmesser hinausgehende ^!i Querschnittsvergrößerung des Arbeitszylinders.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 — eine Ansicht des kolbenstangenlosen Arbeitszylinders in der Ausbildung als Bandzylinder,

F i g. 2 — einen Schnitt in Richtung A -A der Fig. 1,

Fig.3 — eine Ausführungsvariante der Bremseinrichtung,

F i g. 4 — ein Schnitt durch F i g. 3 in Richtung B-B. ⁴' Fig.5-.

F i g. 6 — und

F i g. 7 — weitere Ausführungsvarianten.

F i g. 8 — einen Schnitt durch die F i g. 7 in Richtung C-C.

In der F i g. I ist ein kolbenstangenloser Arbeitszylinder in d~r Ausbildung a!s Bandzylinder dargestellt. In der Figur ist das Zylinderrohr selbst mit »1« bezeichnet, der Kolben mit »2«, der in einem aufgebrochenen Fenster des Zylinderrohres »1« dargestellt ist. Mit »3« '·"> ist das Übertragungsglied als Stahlband dargestellt. Dieses Stahlband »3« ist am Kolben »2« rechts und links befestigt und läuft über Rollen »4« und »5« in den Zylinderköpfen »6« und »7«. Die Krafiabnahme »8« ist mit dem Band »3« fesi verbunden. In diese Kraftabnah- ^b0 me »8« ist die Bremseinrichtung »9« fest integriert. Mit »10« ist ein Stutzen für die Zuleitung des Fluids für die Bremseinrichtung bezeichnet.

Wird der Kolben «2« durch Einleiten eines Fluids in das Zylinderrohr »1«. beispielsweise von links nach rechts, bewegt, so bewegt sich gleichzeitig die Krnftabnahmc »8« d"rch Band »3«, von rechts nach links.

Soll auf dem Wege, den die Kraftabnahme »8« zurücklegt, dieselbe angehalten werden, so wird durch den Stutzen »10« ein Fluid in die Bremseinrichtung v»9« gepreßt, wodurch sich der Balg »11« ausdehnt und über die Bremsbeläge »12«. die dadurch gegen das Zylinderrohr »1« gepreßt werden, die Kraftabnahme zum Stoppen bringt. Wird der Druck im Balg »11' wieder aufgehoben, läßt sich die Kraftabnahme zusammen mit dem Kolben »2« wieder bewegen. Die Bremseinrichtung gleitet dabei stets auf dem Zylinderrohr »1«, mittels in den F i g. 1 und 2 nicht dargestellten Gleitbändern. Anstelle von Gleitbändem können selbstverständlich auch andere geeignete Einrichtungen dafür eingesetzt werden.

Die Fig.3 zeigt eine Ausführungsvariante der Bremseinrichtung. Anstelle eines Balges »11« sind dort zwei Ringkolben »13a« und »136« vorgesehen. Die beiden Ringkolben »13a« und »136« sind mittels einer Feder »14« gegeneinander verspannt und in ihre Endlagen gepreßt. Die Kolben »13a« und »136« wirken über Übertragungsglieder »15a<<. jnd »156«. die eine konische Lauffläche besitzen, über entsprechend geformte Gegengiieder »16a« und »166« auf das eigentliche Bremselement, das aus einem oder mehreren Bremsbelägen »12« besteht, ein. Mit »17« und »18« sind Gleiluänder bezeichnet, mit denen die Bremseinrichtung »19« auf dem Zylinderrohr »1« gleiten kann. Die Zuführung des Fluids in die Bremseinrichtung erfolgt über Zuführungen »19« und »20«.

Die in der F i g. 3 dargestellte Ruhestellung des Bremselementes zeigt den Zustand ohne Bremswirkung, indem das Fluid durch die Zuführungen »19« und »20« auf die Kolben »13a« und »136« einwirkt und gegen die Federspannung nach innen drückt und die Gegenglieder (Konen) »16a« und »166<- freigibt. Wird der Druck des Fluids auf die Kolben »13a« und »136« aufgehoben, drückt die Feder »14« die Kolben über die Übertragungsglieder »15a« und »156« in die Endlagen und die Bremswirkung tritt wieder ein.

In Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Bremseinrichtung gem. F i g. 3 dargestellt. Aus beiden Figuren ist ersichtlich, daß die Bremseinrichtung dieser Ausführungsvariante dazu dient, die Kraftabnahrne »8« an einem bestimmten Ort festzuhalten und bei Zuführung des Fluids durch die Zuführungen »l?-.< und >-20« diese Positionierung aufzuheben. Somit ist durch den Kolben »2« auch die Kraftabnahme »8« wieder bewegbar und zwar solange, bis der Druck des Fluids in der Bremseinrichtung aufgehoben wird.

Fig.5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante m\t einem oder mehreren Kolben »26a« und »266« anstelle der Ringkolben »13a« und »136«. Diese Kolben »26« sind, falls mehrere dafür vorgesehen, kre.si'örmig um das Zylinderrohr angeordnet.

Die in der Fig. 6 dargestellte Ausführungsvariante wirkt umgekehrt wie die in der Fig. 3 und 4 beschriebene, also entsprechend der Fig. 2. Der Ringkolben »lJa« und »136« wird durch die Feder »14« zwar ebenfalls in der äußeren Lage verspannt gehalten, jedoch ist das konische Übertragungsglied »15a« bzw. »156« der Fig. 3/4 als Übertragungsglied »21« bzw. »22« dargestellt, die auf ein Gegenglied »23« einwirken, jedoch in umgekehrter Weise, nämlich so. daß bei Beaufschlagung der Kolben »13a« bzw. »136« durch ein Fluid die Übertragungsglieder »21« und »22« gegen die konische Fläche des Gegengliedes »23« gepreßt werden und somit die Bremsbeläge »12« auf das Zylinderrohr »1« gepreßt werden, d.h. die Kraftabnahme »8« zum

Stillstand gebracht wird.

In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, bei der anstelle der Ringkolben »13a« und »13Zh< mehrere Einzelkolben »24«, »25«, »26«, »27« und »28« treten. Je zwei Einzelkolben wirken zusammen. Aus der Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Übertragungsglieder mittels Federspannung auf den Bremskonus drücken, die Bremse »12« ist somit fest, d.h. die Kolben »26a« und »266« stehen nicht unter Fluiddruck.

Die Fig. 7 und 8 zeigen deutlich, daß die mit der Erfindung vorgeschlagene Bremseinrichtung universell einsetzbar ist. Der kolbenstangenlose Antrieb, wie er in diesen beiden Figuren dargestellt ist, besteht aus einem geschlitzten Zylinderrohr »29«. in dem sich ein Kolben »30« befindet, der mit der Kraftbrücke »30.7« eine Einheit bildet.

Eine Abbremsung mittels Elektromagneten ist eine weitere, nicht dargestellte Möglichkeit, den Erfindungsgegenstand auszustatten, wobei auch hierbei vorteilhafterweise das angewandte Konusprinzip benutzt werden kann.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Bremseinrichtung ist in ihrer Funktion von den am Kolben »2« bzw. im Zylinderrohr »1« herrschenden Druckverhältnissen unabhängig.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bremseinrichtung für fluidgetriebene, kolbenstangenlose Arbeitszylinder, bei denen ein in einem Zylinderrohr gleitender Kolben mittels eines umlaufenden Übertragungsglied« oder direkt mit einer außen auf dem Zylinderrohr oder in der Zylinderwandung geführten Kraftabnahme verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (9) mit mindestens einem Bremsbelag (12) das Zylinderrohr (1) konzentrisch umfaßt und in die Kraftabnahme (8) integriert ist

2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere von einem Fluid beaufschlagbare Kolben (13,24—28) vorgese- η hen sind, die über Konusglieder (15, 16, 22, 23) auf die Bremsbeläge (12) einwirken und mittels einer Feder (14) in ihren Endlagen gehalten werden.

3. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Kolben konzentriert d;is Zylinderrohr (1) umfassende Ringkolben (13a. 13£JsincL

4. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben konzentrisch um das Zylinderrohr (1) angeordnete einzelne Kolben (26a. 266,Jsind

5. Bremseinrichtung nack Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetisches Betätigungsglied für die Bremsbeläge (12) vorgesehen ist.

6. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem um das Zylinderrohi (1) herumgelegten, von einem Fluid auffüllbaren Balg (1IJ zur Be ^tigung der Bremsbeläge (12) besteht.