DE2945863C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Umsteuereinrich­ tung für den Kolben eines Antriebszylinders für fluidische Steuerungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 21 14 044 ist eine Steuereinrichtung dieser Art zum Steuern eines Fluidmotors bekannt. Bei dieser bekannten Ausführung besteht die Umsteuereinrichtung für den Kolben aus einem Sitzkörper, der je einen Zuführungskanal und einen Entlastungskanal aufweist, und aus einem in dem sitzkörper verschiebbaren Steuerorgan, das mit dem Sitzkörper einen Druckraum begrenzt. Dieser Druckraum wird über einen weiteren Kanal, der mit dem Zuführungskanal in Verbindung steht, mit dem Arbeitsfluid beauf­ schlagt, so daß der Verschlußkörper in seiner den Entlastungskanal ab­ sperrenden Stellung gehalten wird. Die Umsteuereinrichtung steuert dabei über die von ihr gebildeten Ventile den Zuführungskanal und den Entla­ stungskanal für das Arbeitsfluid. Diese bekannte Umsteuereinrichtung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Umsteuerein­ richtung für den Kolben eines Arbeitszylinders baulich zu vereinfachen.

Mit der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Verwendung einer Umschaltplatte erübrigt sich die Anordnung eines eigenen Umschalt­ kolbens, der in einem eigenen Zylinder abgedichtet geführt ist, sowie auch die Anordnung eines eigenen Kanals für die Zuführung des Arbeitsfluids zu diesem eigenen Steuerzylinder. Die erfindungsgemäße Umsteuereinrichtung ist deshalb nicht nur einfacher aufgebaut als die bisher bekannte Ein­ richtung, sondern sie baut auch kleiner und ist aufgrund ihrer Einfachheit betriebssicherer.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Umsteu­ ereinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Wenn der Sitzkörper im Antriebszylinder feststehend angeordnet und der Kolben mit einer Rück­ stellfeder versehen ist, erfolgt eine druckabhängige Umschaltung der Be­ wegungsrichtung des Kolbens. Wenn der Sitzkörper hingegen vom Kolben ge­ bildet ist, entfällt eine eigene Rückstellfeder, weil die Rückstellung durch das Arbeitsfluid selbst erfolgt. Die Frequenz des Kolbens ist dabei vom Druck des Antriebsmittels weitgehend unabhängig.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigt

Fig. 1 einen axialen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 eine andere Ausführungs­ form, gleichfalls im axialen Mittelschnitt und

Fig. 3 einen axialen Mittelschnitt durch eine weitere Variante der Erfindung, jeweils in vereinfachter schematischer Darstellung.

In allen Ausführungsbeispielen ist der Antriebs­ zylinder mit 1 und dessen einen Zylinderraum bildende Zylinderbohrung mit 2 bezeichnet. In dieser Zylinderbohrung 2 ist ein Kolben 3 angeordnet, der hin- und hergehend verschiebbar ist und die Antriebsbe­ wegungen ausführt. Außerdem ist eine Umsteuereinrichtung 4 vorgesehen.

Die Umsteuereinrichtung 4 weist einen Sitz­ körper 5 auf, in dem jeweils wenigstens ein Zuführungs­ kanal 6 und wenigstens ein Entlastungskanal 7 für die Zu- und Abführung des Antriebsmittels vorgesehen sind. Über dem Sitzkörper 5 ist eine Umschaltplatte 8 ver­ schiebbar gelagert, die einen zwischen ihr und dem Sitz­ körper 5 liegenden Druckraum 9 begrenzt. Dieser steht mit der Zylinderbohrung 2 auf der anderen Seite der Umschaltplatte 8 über einen mit 10 bezeichneten Drossel­ querschnitt in Verbindung. Schließlich ist mit der Um­ schaltplatte 8 jeweils wenigstens ein Ventilverschluß­ körper 11 verbunden, der jeweils einen Entlastungskanal 7 steuert.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Kolben 3 mit einer Rückstellfeder 12 versehen und mit einer durch den Antriebszylinder 1 nach außen geführten Kolbenstange 13 verbunden, welche die Antriebsbewegungen des Kolbens über­ trägt. Der Sitzkörper 5 ist in der Zylinderbohrung 2 fest­ stehend und durch O-Ringe 14 abgedichtet angeordnet, wobei er den Zylinderdeckel bildet. Für die Zuführung des An­ triebsmittels ist in der Außenwand des Antriebszylinders 1 eine Anschlußbohrung 15 vorgesehen, an die ein Ringraum 16 des Sitzkörpers 5 anschließt, von welchem der Zuführungs­ kanal 6 ausgeht, der durch die Umschaltplatte 8 gesteuert ist. Für die Abführung des Antriebsmittels befindet sich im Boden des Sitzkörpers 5 eine Ausnehmung 17, in welcher auch der Ventilverschlußkörper 11 des Entlastungskanals 7 angeordnet ist.

Wenn durch die Anschlußbohrung 15 Druckmittel, z. B. Druckluft, zugeführt wird, wirkt diese über den Ring­ raum 16 und den oder die Zuführungskanäle 6 auf die Um­ schaltplatte 8. Dadurch wird die Umschaltplatte 8 und mit dieser auch der Ventilverschlußkörper 11 angehoben, welcher den Entlastungskanal 7 schließt. Das weiterhin zufließende Druckmittel bewirkt einen Druckanstieg im Druckraum 9 unter der Umschaltplatte 8, da ein schnelles Abströmen in die Zylinderbohrung 2 durch den Drosselquer­ schnitt 10 und den geringen Spalt zwischen der Zylinder­ bohrung 2 und dem Umfang der Umschaltplatte 8 verhindert wird. Dieser Druck hält den Ventilverschlußkörper 11 in seiner geschlossenen Lage. Zugleich strömt aber über die genannten Drosselquerschnitte Druckmittel in die Zylinder­ bohrung 2 und bewegt den Kolben 3 gegen die Kraft der Rückstellfeder 12 nach oben, wobei die Kolbenstange 13 ausfährt und die gewünschte Stellbewegung oder Betätigung ausführt. Die Geschwindigkeit des Kolbens und damit die Arbeitsfrequenz des Antriebszylinders ist vom Druck des zugeführten Druckmittels abhängig. Sobald der Kolben seine obere Totpunktlage erreicht hat, baut sich in der Zylinder­ bohrung 2 ein Druck auf, der schließlich sich dem Druck im Druckraum 9 nähert. Da der Druck in der Zylinder­ bohrung 2 auf die ganze Fläche der Umschaltplatte 8 wirkt, die wirksame Fläche des Druckraumes 9 hingegen um die Abdichtfläche des Ventilverschlußkörpers 11 kleiner ist, wird die Umschaltplatte 8 nach unten bewegt und der Ent­ lastungskanal 7 geöffnet, wobei gleichzeitig die Zu­ führungskanäle 6 geschlossen werden. Das Druckmedium kann sodann aus der Zylinderbohrung 2 über den Drosselquer­ schnitt 10, den Druckraum 9, den Entlastungskanal 7 und die Ausnehmung 17 nach außen abströmen. Dies hat zur Folge, daß der Kolben 3 unter Einwirkung der Rückstell­ feder 12 nach unten fährt, bis er seine untere Endlage erreicht hat, worauf ein neuer Arbeitstakt in der be­ schriebenen Weise beginnt. Die Einfahrgeschwindigkeit des Kolbens 3 wird von der Größe des Drosselquerschnittes 10 bestimmt.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unter­ scheidet sich von jener nach Fig. 1 im wesentlichen da­ durch, daß die Umsteuereinrichtung 4 im Kolben 3 unter­ gebracht ist. Der Sitzkörper 5 wird von einem Teil des Kolbens 3 gebildet, in dessen Achse der Zuführungskanal 6 für das Antriebsmittel vorgesehen ist. Der Kanal 6 ist durch einen koaxialen Fortsatz 18, der durch einen Dicht­ ring 19 abgedichtet in einer Bohrung 20 des Antriebs­ zylinders gleitet, nach außen geführt. In die Bohrung 20 mündet die Anschlußbohrung 15 für die Zuführung des Antriebsmittels. Für die Abführung des Druckmittels sind zwei Ventilverschlußkörper 11 vorgesehen, welche je einen Entlastungskanal 7 steuern, die über die Zylinderbohrung 2 mit einem in der Seitenwand des Antriebszylinders 1 vor­ gesehenen Schlitz 21 verbunden sind, der als Entlastungs­ öffnung ins Freie führt. Im Schlitz 21 ist ein im Kolben 3 befestigter Stift 22 nach außen geführt, der die Stell­ bewegungen des Kolbens 3 nach außen überträgt.

Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hebt das durch die Anschlußbohrung 15, die Bohrung 20 und den Zuführungskanal 6 zugeführte Druckmittel die Umschaltplatte 8 an, wobei die Entlastungskanäle 7durch die Ventilverschlußkörper 11 verschlossen werden. Im Druckraum 9 baut sich sodann ein Druck auf, der den Kolben 3 nach unten in seine andere Endlage bewegt. Sobald diese erreicht ist, gleicht sich der Druck im Druckraum 9 durch den Drosselquerschnitt 10 und den Überströmspalt am Umfang der Umschaltplatte 8 mit jenem in der Zylinderbohrung 2 aus, worauf die Umschaltplatte 8 aufgrund der größeren wirksamen Fläche, die vom Druck in der Zylinderbohrung 2 beaufschlagt ist, nach unten bewegt wird, den Zuführungskanal 6 verschließt und die beiden Entlastungskanäle 7 öffnet. Der Druck in der Zylinder­ bohrung 2 wird sodann über den Drosselquerschnitt 10 lang­ sam abgebaut, wobei der Kolben 3 aufgrund des Druckes, der von dem durch die Anschlußbohrung 15 zugeführten Druck­ mittel auf den Querschnitt des koaxialen Fortsatzes 18 des Kolbens 3 ausgeübt wird, langsam wieder in seine obere Endlage zurückgeschoben wird.

Auch bei der Variante nach Fig. 3 ist die Um­ steuereinrichtung 4 im Kolben 3 untergebracht. Der koaxiale Fortsatz 18 des Kolbens 3 ist aus dem Zylindergehäuse abge­ dichtet nach außen geführt, wobei der Entlastungskanal 7 in den Hohlraum des Fortsatzes 18 mündet. Bei offenem Entlastungskanal 7, wenn der Ventilverschlußkörper 11 abgehoben ist und sich die Umschaltplatte 8 in der in Fig. 3 dargestellten unteren Lage befindet, hebt das durch die Anschlußbohrung 15 zuströmende Druckmittel, welches auf die Unterseite des Kolbens 3 wirkt, diesen nach oben in die dargestellte Lage. Sobald der Kolben 3 die obere Endlage erreicht hat, hebt der durch die Zu­ führungskanäle 6 auf die Umschaltplatte 8 wirkende Druck diese nach oben, wobei der Entlastungskanal 7 geschlossen wird. Der sich im Druckraum 9 sodann aufbauende Druck, dessen wirksame Angriffsfläche um die Querschnittsfläche des Fortsatzes 18 größer ist als die vom unter dem Kolben 3 befindlichen Druckmittel beaufschlagte Kolbenfläche, be­ wirkt eine Verschiebung des Kolbens 3 nach unten. In der unteren Endlage steigt wiederum - wie in den vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispielen - der Druck in der Zylinder­ bohrung 2 aufgrund der Zuströmung von Druckmittel durch den Drosselquerschnitt 10 an, bis die Umschaltplatte nach unten bewegt, die beiden Zuführungskanäle 6 ge­ schlossen und der Entlastungskanal 7 geöffnet werden. Die dadurch bewirkte Umschaltung veranlaßt den Kolben 3, in seine obere, in Fig. 3 gezeigte Endlage zurückzukehren.

Claims (3)

1. Selbstätige Umsteuereinrichtung für einen hin- und hergehenden Kolben eines Antriebszylinders für fluidische Steuerungen, die aus einem Sitzkörper, in dem je wenigstens ein Zuführungs- und ein Entlastungs­ kanal angeordnet sind, und aus einem die Kanäle wechselseitig steuern­ den Verschlußkörper besteht, wobei der Verschlußkörper mit dem Sitz­ körper einen durch das Arbeitsfluid beaufschlagten Druckraum bildet, dessen Innendruck den Verschlußkörper in seiner den Entlastungskanal absperrenden Stellung zu halten sucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper mit einer den Druckraum (9) begrenzenden Umschaltplatte (8) versehen ist, die einen Drosselkanal (10) für eine Verbindung des Druckraumes (9) mit einem Zylinderraum (2) aufweist.

2. Selbsttätige Umsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sitzkörper (5) im Antriebszylinder (1) feststehend, vor­ zugsweise als Zylinderdeckel angeordnet und der Kolben (3) mit einer Rückstellfeder (12) versehen ist.

3. Selbsttätige Umsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sitzkörper (5) vom Kolben (3) gebildet ist, der einen vorzugsweise koaxialen, im Gehäuse des Antriebszylinders abgedichtet geführten Fortsatz (18) mit einem Kanal (6) für die Zufuhr des An­ triebsmittels zum Sitzkörper (5) oder für die Entlastung aufweist.