DE29908312U1 - Working cylinder - Google Patents

Description

ArbeitszylinderWorking cylinder

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder, der über eine stufenlos wirksame Klemmeinrichtung verfügt, mit welcher jede Position des Lastelementes kraftschlüssig über den Nutzhub fixiert wird und welche ohne äußere Steuerelemente auskommt. Arbeitszylinder mit Klemmeirichtungt sind handelsüblich und verbreitet in den vielfältigsten Ausführungen im Einsatz.The invention relates to a pressure medium-operated working cylinder which has a continuously effective clamping device with which every position of the load element is fixed in a force-locking manner over the effective stroke and which does not require any external control elements. Working cylinders with a clamping device are commercially available and are widely used in a wide variety of designs.

Aus EP 0 648 942 ist eine Einrichtung bekannt, die über eine Klemmeinrichtung verfügt, die als Reibrichtgesperre ausgeführt ist, welche aber in nachteiliger Weise über ein zusätzliches Steuerelement betätigt wird.From EP 0 648 942 a device is known which has a clamping device which is designed as a friction locking mechanism, but which is disadvantageously operated via an additional control element.

In DE 297 14 664 wird eine Lösung vorgeschlagen, die auch für kolbenstangenlose Zylinder anwendbar ist, in nachteiliger Weise einen sehr hohen technischen Aufwand darstellt und ebenfalls über ein zusätzliches Element gesteuert wird.DE 297 14 664 proposes a solution that is also applicable to rodless cylinders, but which disadvantageously involves a very high level of technical effort and is also controlled via an additional element.

In DE 298 09 717 wird ein hydraulischer Arbeitszylinder beschrieben, der ohne zusätzliche äußere Steuerelemente auskommt, jedoch in nachteiliger Weise nur in den Endlagen formschlüssig verriegelt und auf eine Kolbenstange angewiesen ist.DE 298 09 717 describes a hydraulic working cylinder that does not require any additional external control elements, but which has the disadvantage of only locking positively in the end positions and is dependent on a piston rod.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder zu schaffen, der über eine kraftschlüssige Klemmeinrichtung verfügt, die ohne zusätzliche äußere Mittel schaltet, in jeder beliebigen Position die äußere Last fixiert, das Überholen oder Zurückdrücken des Antriebes infolge äußerer Lastwirkungen sowohl während der Arbeitsbewegung als auch im drucklosen Zustand verhindert, über einen einfachen Aufbau sowie eine hohe Lebensdauer verfügt.The invention specified in claim 1 is based on the problem of creating a pressure medium-operated working cylinder which has a force-locking clamping device which switches without additional external means, fixes the external load in any position, prevents the drive from overtaking or pushing back as a result of external load effects both during the working movement and in the pressure-free state, has a simple structure and a long service life.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved according to the invention with the features listed in claim 1.

Die vorhandene Lösung hat folgende Vorteile:The existing solution has the following advantages:

Sie ist bei Zylindern mit Kolbenstange sowie kolbenstangenlosen Zylindern anwendbar.It can be used for cylinders with piston rods as well as rodless cylinders.

Sie benötigt kein zusätzliches äußeres Schaltelement und wirkt stufenlos.It does not require an additional external switching element and operates continuously.

Ein Durchrutschen bei großen äußeren Lasten ist durch den selbsthemmenden Aufbau nicht möglich.Slipping under large external loads is not possible due to the self-locking design.

Sie ermöglicht ein druckloses Halten der Last oder einer Spannkraft über unbegrenzte Zeiträume.It enables a load or clamping force to be held without pressure for unlimited periods of time.

Sie ist als Absturzsicherung bei plötzlichem Energieausfall einsetzbar.It can be used as fall protection in the event of a sudden power failure.

Der Aufbau ist einfach, platzsparend und übersichtlich.The structure is simple, space-saving and clear.

Die Klemmeinrichtung liegt geschützt im Inneren des Arbeitszylinders.The clamping device is protected inside the working cylinder.

Sie verhindert ein Zurückschieben oder ein Überholen des Arbeitskolbens durch wechselnde äußere Lasteinflüsse sowohl während der Arbeitsbewegung alsauch im drucklosen Zustand.It prevents the working piston from being pushed back or overtaken by changing external load influences both during the working movement and in the pressure-free state.

Damit erhält man insbesondere bei pneumatisch betriebenen Arbeitszylindern einen von außen steif wirkenden Antrieb.This results in a drive that appears stiff from the outside, particularly in pneumatically operated working cylinders.

Abb.1 zeigt eine doppeltwirkende Ausführung eines Arbeitszylinders (1) mit einer Kolbenstange (2) als Koppelelement und einem Arbeitskolben (3).Fig. 1 shows a double-acting version of a working cylinder (1) with a piston rod (2) as a coupling element and a working piston (3).

Die Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') ist als Reibrichtgesperre aufgebaut. Diese ist vergleichbar mit einem Freilauf oder einer Lastmomentsperre mit dem Unterschied, daß sie für lineare Anwendung konzipiert ist. Die wesentlichen Bestandteile der Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') sind der Klemmkörperträger (4,4') mit seiner im wesentlichen konischen oder kegelförmigen Wirkfläche (5,5') am Umfang, die am Umfang der Wirkfläche (5,5') verteilten Klemmkörper (6,6'), sowie federnde Mittel (7,7'), die die Klemmkörper (6,6') in einen Wirkspalt zwängen, der sich aus der Wirkfläche (5,5') des Klemmkörperträgers (4,4') und der Innenwandfläche (8) des Arbeitszylinders (1) bildet.Die Klemmkörper (6;6') sollen hier als Kugeln ausgebildet sein. Kennzeichnend für den Wirkspalt ist der sich ergebende Wirkwinkel (a). Die Größe des Wirkwinkels (a) für Selbsthemmung ergibt sich nach der Theorie der Reibrichtgesperre als ein Maximalwert in Beziehung zu den auftretenden Reibwerten. Um eine in beiden Bewegungsrichtungen aktive Sperrwirkung zu erzielen, wird das Reibrichtgesperre zweifach ausgeführt, aber antiparallel, also wirksam in entgegengesetzten Sperrichtungen angeordnet. Um den gewünschten Arbeitshub des Arbeitskolbens (3) zu realisieren, muß die Sperrwirkung der Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') in der entsprechenden Richtung des Arbeitshubes aufgehoben werden. Das geschieht, indem der Arbeitskolben (3) eine Schaltbewegung als Teil seines Arbeitshubes gegen die Klemmkörper (6,6') und entgegen der Wirkungsrichtung der federnden Mittel (7,7') ausführt und dabei die Klemmkörper (6,6') aus dem Wirkspalt bewegt und damit die Sperrwirkung der zugehörigen Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') aufhebt, während die zweite Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') in dieser Richtung freiläuft. Infolge wird die gesamte Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') und das damit verbundene Koppelelement (2) in gewünschter Weise durch den Arbeitskolben (3) bewegt.The clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') is designed as a friction lock. This is comparable to a freewheel or a load moment lock with the difference that it is designed for linear application. The main components of the clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') are the clamping body carrier (4,4') with its essentially conical or tapered effective surface (5,5') on the circumference, the clamping bodies (6,6') distributed around the circumference of the effective surface (5,5'), and spring means (7,7') that force the clamping bodies (6,6') into an effective gap that is formed by the effective surface (5,5') of the clamping body carrier (4,4') and the inner wall surface (8) of the working cylinder (1). The clamping bodies (6;6') should be designed as balls here. The effective gap is characterized by the resulting effective angle (a). The size of the effective angle (a) for self-locking results from the theory of friction locking as a maximum value in relation to the occurring friction values. In order to achieve a locking effect that is active in both directions of movement, the friction locking mechanism is designed in two versions, but anti-parallel, i.e. effectively arranged in opposite locking directions. In order to achieve the desired working stroke of the working piston (3), the locking effect of the clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') must be canceled in the corresponding direction of the working stroke. This is done by the working piston (3) executing a switching movement as part of its working stroke against the clamping bodies (6,6') and against the direction of action of the spring means (7,7'), thereby moving the clamping bodies (6,6') out of the effective gap and thus canceling the locking effect of the associated clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7'), while the second clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') runs freely in this direction. As a result, the entire clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') and the coupling element (2) connected thereto are moved in the desired manner by the working piston (3).

Es ist möglich, den Arbeitskolben zweifach auszuführen, wobei jeder einzelne Arbeitskolben (3,3') für eine Bewegungsrichtung wirksam wird. Diese Ausführung ist für einen kolbenstangenlosen
Arbeitszylinder in Abb.2 dargestellt. Hierbei ergibt sich der Vorteil einer einfacheren Montage. In
dieser Ausführung sind die Klemmkörper (6,6') beispielsweise als Segmente eines Ringes (9) nach Abb.3 ausgeführt. Das Koppelelement (2) überträgt an Stelle der üblichen Kolbenstange den
Arbeithub auf das äußere, nicht näher dargestellte Lastelement.Auf die Darstellung der Abdichtung des Koppelelementes (2) gegenüber den Arbeitszylinder (1) wurde verzichtet.It is possible to have a double working piston, with each individual working piston (3,3') being effective for one direction of movement. This design is for a rodless
Working cylinder shown in Fig.2. This has the advantage of easier assembly. In
In this version, the clamping bodies (6,6') are designed as segments of a ring (9) as shown in Fig.3. The coupling element (2) transmits the
Working stroke on the outer load element, not shown in detail. The sealing of the coupling element (2) with respect to the working cylinder (1) has been omitted.

Claims (2)

SchutzansprücheProtection claims 1 .Druckmittelbetriebener Arbeitszylinder1 .Pressure-operated working cylinder mit den Arbeitsraum beidseitig verschließenden Zylinderdeckeln mit einem oder mehreren im Arbeitsraum axial verschiebbaren Arbeitskolben (3,3') mit Druckmittelanschlüssen zur ein- oder beidseitigen Beaufschlagung eines oder mehrerer Arbeitskolben (3,3') zur Erzielung eines Nutzhubes mit einer in einer axialen Richtung wirkenden kraftschlüssigen Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') mit stufenloser abschaltbarer Klemmwirkung in jeder Position entlang des Nutzhubes, aber freilaufend in der anderen axialen Richtung, aufgebaut als selbsthemmendes Reibrichtgesperre mit durch federnde Mittel (7,7') beaufschlagten Klemmkörpern (6,6') mit einer Koppeleinrichtung (2) zur Übertragung des Nutzhubes auf mindestens ein Lastelement dadurch gekennzeichnet, daßwith cylinder covers closing the working chamber on both sides with one or more working pistons (3,3') that can be moved axially in the working chamber with pressure medium connections for the one- or two-sided loading of one or more working pistons (3,3') to achieve a useful stroke with a force-locking clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') acting in one axial direction with a continuously switchable clamping effect in any position along the useful stroke, but free-running in the other axial direction, constructed as a self-locking friction locking mechanism with clamping bodies (6,6') acted upon by spring means (7,7') with a coupling device (2) for transmitting the useful stroke to at least one load element, characterized in that a) die Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') innerhalb des Arbeitsraumes des Arbeitszylinders (1) in der Weise angeordnet ist, daß sie im gelösten Zustand axial verschiebbar gegenüber dem Arbeitszylinder (1) über den gesamten Nutzhub des Arbeitskolbens (3,3')geführt ist, aber im gesperrten Zustand gegen die Innenfläche (8) des Arbeitszylinders (1) in einer axialen Wirkrichtung klemmt und in der entgegengesetzten Wirkrichtung freiläuft,a) the clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') is arranged within the working space of the working cylinder (1) in such a way that in the released state it is axially displaceable relative to the working cylinder (1) over the entire effective stroke of the working piston (3,3'), but in the locked state it clamps against the inner surface (8) of the working cylinder (1) in an axial direction of action and runs freely in the opposite direction of action, b) ein Teil des Nutzhubes des Arbeitskolbens (3,3') in einer axialen Wirkrichtung verwendet wird, um die Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') in den gelösten Zustand zu schalten, in welchem sie in derselben axialen Wirkrichtung gegenüber dem Arbeitszylinder (1) beweglich ist,b) a part of the effective stroke of the working piston (3,3') is used in an axial direction of action to switch the clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') to the released state in which it is movable in the same axial direction of action relative to the working cylinder (1), c) die Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') mit der Koppeleinrichtung (2) in der Art verbunden ist, daß der Nutzhub vom Arbeitskolben (3,3')überdie Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') zur Koppeleinrichtung (2) übertragen wird.c) the clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') is connected to the coupling device (2) in such a way that the effective stroke from the working piston (3,3') is transmitted via the clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') to the coupling device (2). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (4,4',5,5',6,6',7,7') zweifach aufgebaut ist, aber die Wirkrichtungen der beiden Klemmeinrichtungen (4,4',5,5',6,6',7,7') einander entgegengesetzt sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the clamping device (4,4',5,5',6,6',7,7') is constructed in duplicate, but the directions of action of the two clamping devices (4,4',5,5',6,6',7,7') are opposite to one another.