DE3446974C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F15B15/262—Locking mechanisms using friction, e.g. brake pads
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pneumatikzylinderbaugruppe
mit einem Verriegelungsmechanismus der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 genannten Art.
Es ist eine Pneumatikzylinderbaugruppe bekannt (Zeitschrift
"Fluid", Februar 1974, Seiten 48 und 49), bei der der Verriegelungsmechanismus
aus einem Klemm-Mantel besteht, der einen
Teil einer Druckkammer eines Drucknehmers bildet. Wenn dieser
Drucknehmer nicht mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist, so
legt sich der Klemm-Mantel eng um die Kolbenstange an und klemmt
diese fest. Durch Zuführen eines Strömungsmitteldruckes in die
Druckkammer des Drucknehmers wird der elastisch verformbare
Klemmantel aufgeweitet, so daß die Kolbenstange freigegeben wird
und sich frei bewegen kann.
Es ist weiterhin eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden zweier
Teile bekannt (DE-PS 7 43 530), bei der die Druckkammer des
Drucknehmers zwischen zwei zwischen sich einen Ringspalt bildenden
Hülsenteilen ausgebildet ist, die mit Strömungsmitteldruck
beaufschlagt werden können. Dieser Drucknehmer wird
zwischen zwei mechanisch miteinander zu verbindenden Teilen
angeordnet, wobei die Verbindung durch Zuführung eines Strömungsmitteldruckes
an die Druckkammer des Drucknehmers erreicht wird,
die zu einer Aufweitung der Hülsenteile führt. Der Druckgeber
weist hierbei eine zweite ein veränderbares Volumen aufweisende
Druckkammer auf, die mit der Druckkammer des Drucknehmers in
Druckmittelverbindung steht, wobei durch ändern des Volumens
der Druckkammer des Druckgebers mit Hilfe eines Stellkolbens
die Aufweitung der Hülsenteile des Drucknehmers gesteuert
werden kann.
Bei einer Pneumatikzylinderbaugruppe der eingangs genannten
Art (DE-OS 31 13 894) ist die Druckkammer des Drucknehmers
gemäß einer ersten Ausführungsform zwischen einer Gehäuseinnenwand
und einer elastisch verformbaren Hülse angeordnet,
die die Kolbenstange umgibt. Durch Einleiten eines Druckmittels
in die Druckkammer wird die Hülse in Radialrichtung in Richtung
auf die Kolbenstange verformt und klemmt diese fest. Bei einer
zweiten Ausführungsform ist die Kolbenstange hohl ausgebildet
und umgibt eine Hohlstange, die an ihrem vorderen Ende eine in
Radialrichtung nach außen verformbare Hülse trägt, wobei
zwischen der Hohlstange und der Hülse die Druckkammer des
Drucknehmers ausgebildet ist. Bei allen diesen Ausführungsformen
ist zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus ein
relativ hoher Druck erforderlich, der groß genug sein muß,
eine Aufweitung der Hülse mit ausreichender Kraft gegen
den Außen- oder Innenumfang der Kolbenstange zu ermöglichen.
Ähnliche bekannte Pneumatikzylinderbaugruppen sind beispielsweise
in Fig. 0A und Fig. 0B der Zeichnungen gezeigt. Die Fig. 0A
zeigt einen Verriegelungsmechanismus vom Strömungsmitteldruck-
Typ, der einen Druckgeber 103 aufweist, der in Druckmittelverbindung
mit der einen Drucknehmer bildenden Bremse 102 in dem
Pneumatikzylinder 101 verbunden ist. Die Kraft einer Feder 104,
die in dem Druckgeber 103 eingefügt ist, wird in einen Druck der
Hydraulikflüssigkeit 105 umgewandelt, wobei dieser Druck auf den
Außenumfang eines die Kolbenstange umgebenden Bremsmetalls 106
in der Bremse 102 ausgeübt wird. Als Ergebnis wird das einen
Schlitz 106′ aufweisende Bremsmetall in Radialrichtung zusammengedrückt,
sodaß die Kolbenstange 107 aufgrund der Reibung
zwischen dem Bremsmetall 106 und der Kolbenstange 107 gebremst
und gestoppt wird. Da hierbei die Kolbenstange 107 durch einen
Druck gebremst wird, der gleichförmig auf den gesamten Umfang
des Bremsmetalls 106 wirkt, ergibt sich eine ausgezeichnete
Lebensdauer aufgrund der geringen Abnutzung des Bremsmetalls
106. Dadurch, daß der Druckgeber 103 seitlich von dem Pneumatikzylinder
101 vorspringt, ergibt sich ein großer Raumbedarf der
Pneumatikzylinderbaugruppe, und weiterhin ergeben sich in vielen
Fällen Probleme aufgrund eines Ausleckens der Hydraulikflüssigkeit
zur Betätigung des Drucknehmers.
In Fig. 0B ist ein mechanischer Verriegelungsmechanismus dargestellt,
der eine Spanneinrichtung 114 mit einer Keilfunktion
aufweist, die mit einem Verriegelungskolben 113 verbunden ist,
der mit Hilfe einer Feder 112 federnd in einem Verriegelungszylinder
111 befestigt ist, der an dem Pneumatikzylinder 110
angebracht ist. Wenn die Spanneinrichtung 114 betätigt wird,
drückt sie gegen eine Vielzahl von Kugeln 115, die ihrerseits
gegen einen kreisringförmigen Verriegelungsschuh 117 am Umfang
der Kolbenstange 116 drücken, wodurch die Kolbenstange verriegelt
wird. Hierbei ergibt sich zwar eine kompakte Konstruktion
der Pneumatikzylinderbaugruppe, doch kann der Bremsdruck
nicht gleichförmig über die gesamten Teile des Verriegelungsschuhs
oder des Bremsmetalls 117 aufgebracht werden, wie dies
beim Verriegelungsmechanismus vom Strömungsmitteldruck-Typ der
Fall ist. Entsprechend kommt der Verriegelungsschuh 117 mit der
Kolbenstange 9 lediglich an ausgewählten Stellen in Berührung,
sodaß die Kolbenstange örtlich abgenutzt wird, was zu einer
kürzeren Lebensdauer führt. Zusätzlich ergibt sich beim Lösen
der Keilfunktion der Spanneinrichtung 114 zum Zeitpunkt der Entriegelung
in vielen Fällen eine gewisse Verzögerung. Weil in den
Druckkammern 119, 120 auf den beiden Seiten des Kolbens 118 der
Verriegelung unterschiedliche Drücke auftreten, kann die
Verzögerung der Freigabe der Keilfunktion eine Vergrößerung des
Druckdifferenzials längs des Kolbens ergeben, was zu einer
fehlerhaften Betriebsweise der Pneumatikzylinderbaugruppe führt.
Weiterhin weist der mechanische Verriegelungsmechanismus eine
Verringerung des Wirkungsgrades aufgrund der Reibung in den verschiedenen
mechanischen Teilen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Pneumatikzylinderbaugruppe
der eingangs genannten Art zu schaffen,
die die Kolbenstange mit hohem Wirkungsgrad und ausgezeichneten
Ansprecheigenschaften verriegeln und entriegeln kann, wobei die
Haltbarkeit des Bremsmetalls zum Aufbringen des Bremsdruckes
auf die Kolbenstange verbessert ist und wobei selbst nach einer
erheblichen Abnutzung des Bremsmetalls der auf dieses ausgeübte
Druck leicht nachgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Pneumatikzylinderbaugruppe
ergibt sich ein kompakter Aufbau, wobei die Kolbenstange
mit hohem Wirkungsgrad und ausgezeichneten Ansprecheigenschaften
verriegelt und entriegelt werden kann. Aufgrund der
gleichförmigen Beaufschlagung des das Bremsmetall bildenden
flexiblen rauförmigen Bauteils wird dessen Haltbarkeit wesentlich
vergrößert, und zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus
ist ein gegenüber dem zum Bremsen der Kolbenstange wesentlich
verringerter Steuerdruck erforderlich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform
der Pneumatikzylinderbaugruppe mit einem Verriegelungsmechanismus,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines wesentlichen Teils einer
zweiten Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe.
In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer
Pneumatikzylinderbaugruppe mit einem Verriegelungsmechanismus
gezeigt. Die allgemein mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete
Pneumatikzylinderbaugruppe besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich
einem Pneumatikzylinder 2 und einem
Verriegelungsmechanismus 15. Der Pneumatikzylinder 2
weist eine Zylinderbüchse 3 auf, an deren beiden Enden
eine Kopfabdeckung 4 und eine Kolbenstangenabdeckung 6
befestigt sind, die mit einem Anschluß 5 bzw. einem Anschluß
7 versehen sind. Die Zylinderbüchse 3 nimmt einen
Kolben 8 verschiebbar auf, so daß eine erste Pneumatikkammer
2 a und eine zweite Pneumatikkammer 2 b auf den beiden
Seiten des Kolbens 8 in der Zylinderbüchse 3 gebildet
werden. Eine an dem Kolben 8 befestigte Kolbenstange 9
erstreckt sich verschiebbar durch eine Kolbenstangenbohrung
10 in der Kolbenstangenabdeckung 6 in Richtung auf
den Verriegelungsmechanismus 15. An dem dem Verriegelungsmechanismus
15 benachbarten Ende der Kolbenstangenabdeckung
6 ist ein kreisringförmiger Vorsprung 11 ausgebildet,
der in ein Ende eines kreisringförmigen Unterteilungswandteils
oder eines zylindrischen Teils 18 eines Bremskörpers
16 paßt, der einen Teil des Verriegelungsmechanismus 15
bildet. Stufen 12 und 13, die Halterungen für ein Bremsmetall
25 und einer ein flexibles rohrförmiges Bauteil in Form dünnwandige Hülse 27 bilden,
sind in dem Kranz um die Kolbenstangenbohrung 10 in der
Kolbenstangenabdeckung 6 derart ausgebildet, daß sie an
den Innenumfang des kreisförmigen Vorsprunges 11 angrenzen.
Eine eine Halterung für ein Rohr 32 bildende Stufe
14 ist am äußeren Umfangsteil der gleichen Endoberfläche
der Kolbenstangenabdeckung 6 ausgebildet, wie die Stufen
12 und 13.
Der Verriegelungsmechanismus 15 besteht hauptsächlich aus
dem Bremskörper 16, der einen Flanschteil 17 und einen
damit einstückig ausgebildeten zylindrischen Teil 18 aufweist.
Der Bremskörper 16 weist eine Innenbohrung 19 auf,
deren zum Flansch 17 benachbartes Ende eine
Kolbenstangenbohrung 20 zur verschiebbaren Aufnahme der
Kolbenstange 9 bildet. Den Stufen 12, 13 auf der Kolbenstangenabdeckung
6 entsprechende Stufen 21 und 22 sind an
der Wand der Kolbenstangenbohrung 10 ausgebildet, um das
Bremsmetall 25 und die flexible dünnwandige Hülse 27 zu
haltern. Umfangswülste 23 und 24 sind auf den inneren Umfangsflächen
der Bohrung 19 an beiden axialen Endteilen
der Kolbenstangenbohrung 19 ausgebildet.
Das Bremsmetall 25 weist eine rohrförmige Form mit einer
Innenbohrung auf, die so bemessen ist, daß sie die Kolbenstange
9 aufnimmt. Ein Axialschlitz 26 ist in der Wand
des Bremsmetalls 25 über die gesamte Länge ausgebildet,
so daß das Bremsmetall 25 in Radialrichtung zusammenziehbar
ist. Andererseits besteht die flexible dünnwandige
Hülse 27 aus Urethangummi und weist eine rohrförmige Form
auf, die so bemessen ist, daß sie auf den Außenumfang des
Bremsmetalls 25 paßt. Eine erste Druckkammer A₁ des Drucknehmers ist zwischen
der äußeren Umfangsfläche der flexiblen dünnwandigen
Hülse 27 und der inneren Umfangsfläche des Bremskörpers
16 ausgebildet, wenn das Bremsmetall 25 und die
flexible dünnwandige Hülse 27 zusammengebaut und derart
befestigt werden, daß sie von den Stufen 12, 13 auf der
Kolbenstangenabdeckung 6 und den Stufen 21, 22 auf dem
Bremskörper 16 gehaltert werden.
Ein Steuerkolben 36 paßt verschiebbar über den zylindrischen
Teil des Bremskörpers 16. Die äußere Umfangsfläche
des Steuerkolbens 36 ist abgestuft, so daß dieser Kolben
36 einen Abschnitt 28 mit großem Durchmesser und einen
Abschnitt 29 mit kleinem Durchmesser aufweist. Verbindungsbohrungen
30 mit vorgegebenem Durchmesser sind in
dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser derart ausgebildet,
daß sie sich in Radialrichtung erstrecken. Eine der Stufe
14 auf der Kolbenstangenabdeckung 6 entsprechende Stufe
31 ist auf der Innenoberfläche (rechte Endoberfläche bei
Betrachtung der Fig. 1) des Bremskörpers 16 ausgebildet.
Ein Rohr 32 ist an seinen beiden Enden durch diese Stufen
14 und 31 gehaltert. Eine Kolbenkammer 35 wird durch die
innere Umfangsfläche des Rohres 32 und die äußere Umfangsfläche
des zylindrischen Teils 18 des Bremskörpers
16 umgrenzt. Der Steuerkolben 36 ist verschiebbar in dieser
Kolbenkammer 35 angeordnet. Ein Schauloch 33 und eine
Auslaßöffnung 34 sind in der Wand des Rohrs 32 ausgebildet.
Das Rohr 32, die Kolbenstangenabdeckung 6 und der
Bremskörper 16 bilden zusammen das Gehäuse des Verriegelungsmechanismus.
Der Raum in der Kolbenkammer 35 ist durch den Steuerkolben
36 in eine Federkammer 35 a und eine Bremsenfreigabekammer
35 b unterteilt. Der Steuerkolben 36 weist einen
Kolbenkörper 37 auf, der entlang der äußeren Umfangsfläche
des den großen Durchmesser aufweisenden Abschnittes
28 des Bremskörpers 16 und der inneren Umfangsfläche des
Rohres 32 gleiten kann. Der Steuerkolben 36 weist weiterhin
einen Schieber 38 auf, der entlang der äußeren Umfangsfläche
des einen kleinen Durchmesser aufweisenden
Abschnittes 29 gleiten kann. Der Kolbenkörper 37 und der
Schieber 38 sind miteinander über eine Schürze 39 verbunden.
Die Schürze 39 ist mit einer Ausnehmung 40 versehen,
die in der inneren Umfangsfläche der Schürze ausgebildet
ist und eine derartige Breite aufweist, daß sie sich über
die den großen und den kleinen Durchmesser aufweisenden
Abschnitte 28 und 29 erstreckt. Die Ausnehmung 40 wirkt
mit der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnittes
18 zusammen, um eine zweite Druckkammer A₂ des Druckgebers zu umgrenzen,
die mit der ersten Druckkammer A₁ des Drucknehmes durch die kleinen
radialen Verbindungsbohrungen 30 in dem den kleinen
Durchmesser aufweisenden Abschnitt 29 in Verbindung
steht.
Als Ergebnis der Bewegung des Steuerkolbens 36 ändern
sich die Positionen der einen großen und einen kleinen
Durchmesser aufweisenden Abschnitte 28 und 29 des Kolbens
36 bezüglich der zweiten Druckkammer A₂, so daß das
Volumen dieser Kammer A₂ geändert wird. Die Bremsenfreigabekammer
35 b steht mit einem Bremsenfreigabeanschluß 41
in Verbindung, der in dem Flansch 17 ausgebildet ist,
während die Federkammer 35 a eine Feder 41 aufnimmt, die
den Steuerkolben 36 in Richtung auf die Bremsenfreigabekammer
35 b drückt. Die Federkammer 35 a steht mit der
Atmosphäre über die Auslaßöffnung 34 in Verbindung, die
in dem Rohr 32 ausgebildet ist. Der Flansch 17 ist mit
einer zylindrischen Volumeneinstellkammer A₃
verbunden, die sich radial nach außen hin öffnet. Ein
kleiner Kolben 44 mit einem Schraubengewinde 45 ist in
die Volumeneinstellkammer A₃ eingeschraubt, wobei seine Stellung frei
einstellbar ist. Der kleine Kolben 44 weist eine Axialbohrung
46 am oberen Endkranz auf, die einen konischen
Sitz für eine kleine Stahlkugel 47 bildet. Eine Abdichtschraube
48 ist in den kleinen Kolben 44 auf der Oberseite
der Stahlkugel 47 eingeschraubt. Ein Gummigel G als
Druckübertragungsmedium füllt den Raum in der Volumeneinstellkammer
A₃, der ersten Druckkammer A₁ und der zweiten
Druckkammer A₂, die miteinander in Verbindung stehen.
Dieses Gummigel G kann ein elastisches Vergußgel sein,
wie es üblicherweise bei elektrischen Nachrichtenübertragungsgeräten
verwendet wird. Dieses Gummigel G kann beispielsweise
durch Vulkanisieren eines Gels der Bezeichnung
"Shinetsu Silicone KE 104 Ge", das von der Shinetsu
Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha erzeugt wird, bei niedrigen
Temperaturen und unter der Einwirkung eines Katalysators
Nr. 104 der gleichen Firma zubereitet werden.
Das Gesamtvolumen der Kammern A₁, A₂ und A₃ ist mit Hilfe
des kleinen Kolbens 44 einstellbar. Wenn die Zuführung
des Pneumatikdruckes an die Bremsenfreigabekammer 35 b gestoppt
wird, wird der Steuerkolben 36 in Richtung auf die
Bremsenfreigabekammer 35 b durch die Wirkung der Feder 42
vorgespannt, so daß das Gummi G in der zweiten Druckkammer
A₂ zuammengedrückt wird, bis die Endoberfläche E₁
des Kolbenkörpers 37 des Steuerkolbens 36 in Berührung
mit dem dem Flansch 17 benachbarten Ende kommt. Der auf
diese Weise in der zweiten Kammer A₂ erzeugte Druck
pflanzt sich in dem Gummi G zur ersten Druckkammer A₁ hin
fort, so daß das Bremsmetall 25 gleichförmig mit Hilfe
der flexiblen dünnwandigen Hülse 27 auf die äußere Umfangsfläche
der Kolbenstange 9 aufgepreßt wird, so daß
die Kolbenstange 9 aufgrund des Reibungswiderstandes zwischen
der Kolbenstange 9 und dem Bremsmetall 25 gestoppt
wird.
Die Betriebsweise der ersten vorstehend
beschriebenen Ausführungsform ist wie folgt:
Im Betrieb wird Druckluft von einer (nicht gezeigten)
Druckluftquelle in die Bremsenfreigabekammer 35 b über den
Bremsenfreigabeanschluß 41 zugeführt. Entsprechend wird
der Steuerkolben 36 durch die von dem Pneumatikdruck erzeugte
Kraft, die die Kraft der Feder 42 überwindet, in
Richtung auf die Kolbenstangenabdeckung 6 gedrückt. In
diesem Fall wird daher kein Druck in der zweiten Druckkammer
A₂ erzeugt, so daß das Bremsmetall 25 sich frei
ausdehnen kann und der Schlitz seine unbelastete Breite
annimmt. In diesem Zustand wird das Bremsmetall 25 nicht
gegen die Kolbenstange 9 angedrückt, so daß sie frei in
Axialrichtung angetrieben werden kann. Die Kolbenstange
befindet sich damit im entriegelten Zustand. In diesem
Zustand wird die Kolbenstange 9 durch die selektive Zuführung
und Abgabe von Druckluft in und aus den ersten
und zweiten Pneumatikkammern 2 a und 2 b über die Anschlüsse
5 und 7 nach links und rechts gemäß Fig. 1 angetrieben.
Wenn die Druckluft in der Bremsenfreigabekammer abgelassen
wird, so wird der Steuerkolben 36 durch die Feder 42
derart bewegt, daß das Gummigel G in der zweiten Druckkammer
A₂ unter Druck gesetzt wird, um einen Druck zu erzeugen,
der über die Verbindungsbohrungen 30 zum Gummigel
G in der ersten Druckkammer A₁ weitergeleitet wird,
so daß das Bremsmetall 25 durch die Verformung der
flexiblen dünnwandigen Hülse 27 in Radialrichtung nach
innen gedrückt wird. Entsprechend kommt das Bremsmetall
25 aufgrund einer Verringerung der Breite seines
Schlitzes in Druckberührung mit der Kolbenstange 9, so
daß die Kolbenstange 9 gestoppt wird. Es ist damit möglich,
die Kolbenstange 9 nach dem Abgeben der Druckluft
aus der Bremsenfreigabekammer 35 b ohne jede Verzögerung
zu stoppen, und zwar unabhängig von der Position der
Kolbenstange 9.
Dies bedeutet, daß die Kolbenstange 9 gestoppt und an der
jeweiligen Position festgehalten wird, wenn die Antriebs-
Druckluftversorgung aus irgendeinem Grunde in unerwünschter
Weise ausfällt. Wenn die Druckluftversorgung wieder
vorhanden ist, wird Luft an den Pneumatikzylinder 2 und
gleichzeitig auch an die Bremsenfreigabekammer 35 b geliefert,
so daß die Kolbenstange 9 unmittelbar wieder entriegelt
wird und ihren Betrieb wieder aufnehmen kann.
Der beschriebene Verriegelungsmechanismus kann mit einer
ausgezeichneten Ansprecheigenschaft arbeiten, weil der
Verriegelungsvorgang durch eine radiale Zusammenziehung
des Bremsmetalls 25 durch einen Druck hervorgerufen wird,
der in der zweiten Druckkammer A₂ als Ergebnis der Wirkung
der Feder 42 erzeugt wird. Der Entriegelungsvorgang
kann insbesondere deshalb ohne jede Verzögerung erfolgen,
weil dieser Vorgang ohne das Auftreten irgendeiner wesentlichen
mechanischen Reibung erzielt wird, die bei dem
Verriegelungsmechanismus vom üblichen mechanischen Typ
nicht vermieden werden kann, so daß bei dem beschriebenen
Verriegelungsmechanismus Probleme, wie beispielsweise
eine zufällige Betriebsweise aufgrund der Verzögerung der
Entriegelung, vollständig beseitigt sind. Die Verwendung
des Gummigels G als Druckübertragungsmedium beseitigt die
Notwendigkeit für Leckverhinderungsmaßnahmen, wie sie bei
üblichen Strömungsmitteldruck-Verriegelungsmechanismen
unerläßlich sind. Die Packungsdichtungen in den jeweiligen
Druckkammern werden verwendet, wenn diese Kammern mit
dem Gummigel gefüllt werden, und sie können entsprechend
vom Standpunkt des Betriebsprinzips der
Pneumatikzylinderbaugruppe her gesehen fortgelassen werden.
Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß auch das
Bremsmetall 25 eine lange Lebensdauer aufweist, weil der
gesamte Teil des Bremsmetalls gleichförmig auf die Kolbenstange
9 gedrückt wird, was mit Hilfe der Verwendung
des Gummigels G als Druckübertragungsmedium erreicht
wird. Weiterhin kann die Pneumatikzylinderbaugruppe 1
insgesamt eine kompakte Konstruktion mit sauberem Aussehen
aufweisen, weil praktisch kein Teil vorhanden ist,
der in Radialrichtung von der äußeren Umfangsoberfläche
des Pneumatikzylinders vorspringt.
Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe
anhand der Fig. 3 erläutert.
Die zweite Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe
weist einen Verriegelungsmechanismus 51 auf, der als von
dem Pneumatikzylinder 2 getrennter Körper ausgebildet
ist. Der Verriegelungsmechanismus 51 ist im wesentlichen
durch zwei Endkappen 52, 53 mit jeweiligen Flanschen, ein
Rohr 54 und einen Steuerkolben 55 gebildet. Eine erste
Schieberwand 56 mit einem großen Durchmesser ist auf der
Innenoberfläche der Endkappe 52 ausgebildet. Eine Ausnehmung
57 in der Innenoberfläche der Schieberwand 56 umgrenzt
teilweise eine Druckkammer A₁ des Drucknehmers. Eine zweite Schieberwand
58 mit kleinem Durchmesser ist auf der Innenoberfläche
der Endkappe 53 ausgebildet. Die Innenoberfläche
dieser Schieberwand 58 weist eine Ausnehmung 59 auf, die
teilweise die Druckkammer A₁ umgrenzt. Ein Außengewinde
61 für den Eingriff mit einem Schraubengewinde 60 in der
Endkappe 52 ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des
Rohres 54 an einem axialen Ende des letzteren
ausgebildet. Ein Innengewinde 63 am anderen Ende des Rohres
54 steht mit einem Außengewinde 62 in Eingriff, das
auf der Endkappe 53 ausgebildet ist. Die Endkappen 52 und
53 weisen Mittelbohrungen 52 A, 53 A zur Aufnahme der Kolbenstange
9 auf und sie weisen weiterhin Stufen 52 B und
53 B auf, die das Bremsmetall 25 und die flexible dünnwandige
Hülse 27 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform
haltern. Wenn beide Endkappen in geeigneter Weise auf das
Rohr 54 aufgeschraubt sind, gelangen die Enden der Schieberwände
56 und 58 in eine einander gegenüberliegende
Stellung, wobei ein vorgegebener Spalt T verbleibt. In
diesem Zustand wird die erste Druckkammer A₁ zwischen der
äußeren Umfangsfläche der flexiblen dünnwandigen Hülse 27
und den Schieberwänden 56 und 58 ausgebildet, während
eine Kolbenkammer 64 zwischen dem Rohr 54 und den Außenoberflächen
der Schieberwände 56 und 58 gebildet wird.
Diese Kolbenkammer 64 nimmt einen Steuerkolben 55 auf,
der wie im Fall der ersten Ausführungsform einen Kolbenkörper
65, einen Schieber 66 und eine Schürze 67 aufweist.
Der Steuerkolben 55 unterteilt den Raum in der
Kolbenkammer 64 in zwei Abteilungen, nämlich eine Federkammer
64 a und eine Bremsenfreigabekammer 64 b. Die Federkammer
64 a nimmt eine Feder 42 auf, die zur Vorspannung
des Kolbens 55 in einer Richtung dient. Die Schürze 67
ist mit einer Ausnehmung 68 in der inneren Umfangsfläche
versehen, so daß eine zweite Druckkammer A₂ des Druckgebers zwischen der
Schürze 67 und den Schieberwänden 56, 58 gebildet wird.
Diese zweite Druckkammer A₂ steht mit der ersten Druckkammer
A₁ über den erwähnten Spalt T in Verbindung. Die
auf diese Weise gebildeten Druckkammern A₁ und A₂ sind
mit einem leicht verformbaren Druckübertragungsmedium gefüllt,
beispielsweise mit Lettern G′, wie es üblicherweise
in Handwerkzeugen verwendet wird.
Die Bezugsziffer 69 bezeichnet ein Schauloch, das in der
Wand des Rohres 54 ausgebildet ist, während die Bezugsziffer
70 eine Auslaßöffnung bezeichnet, die ebenfalls in
der Wand des Rohres 54 ausgebildet ist. Ein Bremsenfreigabeanschluß
71, der mit der Bremsenfreigabekamme 64b in
Verbindung steht, ist in der Endkappe 52 ausgebildet.
Beim Zusammenbau wird die Kolbenstange 9 in den Verriegelungsmechanismus
51 eingesetzt, der seinerseits mit dem
Pneumatikzylinder 2 beispielsweise mit Hilfe von Schrauben
vereinigt wird. Der Pneumatikzylinder 2 selbst weist
eine Konstruktion auf, die im wesentlichen gleich der der
ersten Ausführungsform ist. Wie im Fall der ersten Ausführungsform
ist eine Druckkammervolumen-Einstellkammer
A₃ vorgesehen, die mit der ersten Druckkammer A₁ in Verbindung
steht und in der Endkappe 52 ausgebildet ist.
Diese zweite Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe
arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie
die erste Ausführungsform. Wenn Druckluft in der Bremsenfreigabekammer
64 während des Hubes der Kolbenstange 9
abgelassen wird, bewegt sich der Steuerkolben 55 unter
der Wirkung der Feder 42, so daß das Druckübertragungsmedium
in der zweiten Druckkammer A₂ unter Druck gesetzt
wird, wodurch ein Druck erzeugt wird, der seinerseits in
der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform
wirkt. Dieser Verriegelungsmechanismus 51 ist als von dem
Pneumatikzylinder 2 getrennter Körper ausgebildet und ist
lösbar an dem Pneumatikzylinder 2 befestigt, so daß die
Reparatur der Pneumatikzylinderbaugruppe vereinfacht
wird.
Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen kann der Betriebszustand
des Verriegelungsmechanismus beispielsweise
dadurch überprüft werden, daß die Position des Druckübertragungsmediums,
wie beispielsweise des Gummigels G oder
des Lettens G′, durch Betrachtung der Position der Steuerkolben
36, 55 durch die Schaubohrungen 33, 69 überprüft
wird. Zur Erleichterung dieser Überprüfung können die
äußeren Umfangsflächen der Steuerkolben 36, 55 mit einer
Markierungslinie versehen sein. Der kleine Kolben 44 ermöglicht
die Einstellung der Betriebsweise in Abhängigkeit
von irgendeiner Änderung des Betriebszustandes, wie
beispielsweise einer Ausdehnung oder Zusammenziehung des
Druckübertragungsmediums aufgrund einer Änderung der Umgebungslufttemperatur.
Durch Einschrauben und Herausschrauben
des kleinen Kolbens 44 in bzw. aus der Volumeneinstellkammer
A₃ wird das Gesamtvolumen der Druckkammern geändert,
um eine derartige Änderung der Betriebsbedingungen
zu kompensieren. Wenn das Bremsmetall 25 abgenutzt ist,
verschlechtert sich der Zustand für den Kontakt des
Bremsmetalls 25 mit der Kolbenstange 9 in nachteiliger
Weise. Ein guter Kontaktzustand kann jedoch wieder dadurch
erreicht werden, daß der kleine Kolben 44 in die Volumeneinstellkammer
A₃ hineingeschraubt wird, um auf diese
Weise das Gesamtvolumen der Druckkammern zu verringern.
Die Verwendung von Gummigel oder von Letten als leicht
verformbarem Druckübertragungsmedium stellt nur Beispiele
dar und das Druckübertragungsmedium kann durch irgendein
anderes geeignetes Material gebildet sein, beispielsweise
ein leicht verformbares pulverisiertes oder granuliertes
Material, oder es kann weiches Gummi wie beispielsweise
ein Urethangummi mit niedriger Steifigkeit verwendet werden.
Wie dies aus der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele erkennbar ist, ist es möglich,
die Kolbenstange selbst in dem Fall zu stoppen und zu
verriegeln, wenn eine Unterbrechung der Antriebsdruckluftversorgung
an die Bremsenfreigabekammer aufgrund irgendwelcher
Probleme in dem Antriebsdruckluftversorgungssystem
auftritt, weil das Bremsmetall ausfallsicher durch
den Druck angepreßt wird, der durch die Vorspanneinrichtung,
wie beispielsweise die Feder, erzeugt wird, und der
über das Druckübertragungssystem in den ersten und zweiten
Druckkammern übertragen wird.
Damit hängen bei der Pneumatikzylinderbaugruppe der Verriegelungs-
und Entriegelungsvorgang von der radialen Zusammenziehung
und Ausdehnung des Bremsmetalls ab, wobei
die Zusammenziehung und Ausdehnung durch das Aufbringen
und Entfernen eines Druckes erreicht wird, der in der
zweiten Druckkammer als Ergebnis der Umwandlung einer
mechanischen Kraft erzeugt wird. Daher kann der Verriegelungs-
und Entriegelungsvorgang mit hohen Betriebs-
Ansprecheigenschaften erfolgen. Insbesondere erfolgt die
Entriegelung ohne wesentliche Verzögerung, so daß Probleme,
wie beispielsweise eine zufällige Betriebsweise,
beseitigt werden, die bei üblichen mechanischen Pneumatikzylinderbaugruppen
aufgrund der Verzögerung in der
Entriegelung auftraten, die sich aus der Reibung der verschiedenen
mechanischen Teile ergab.
Weiterhin wird das Auslecken des Druckübertragungsmediums
praktisch vollständig verhindert, weil eine leicht verformbare
Substanz, wie beispielsweise ein Gummigel,
Letten oder dergleichen, als Druckübertragungsmedium
verwendet wird.
Weil das Bremsmetall über die gesamte Fläche mit der Kolbenstange
während des Brems- und Verriegelungsvorganges
in Berührung kommt, weist dieses Bremsmetall eine wesentlich
längere Lebensdauer auf.
Die beschriebenen Ausführungsformen der Pneumatikzylinderbaugruppe
weisen eine einfache Konstruktion und ein sauberes
Aussehen auf, weil praktisch kein Teil in Radialrichtung
von der äußeren Umfangsfläche des Pneumatikzylinders
aus vorspringt.
Claims (12)
1. Pneumatikzylinderbaugruppe mit einem Pneumatikzylinder,
der eine Zylinderbüchse, einen verschiebbar in der Zylinderbüchse
angeordneten Kolben und eine sich von dem Kolben aus dem Zylinder
heraus erstreckende Kolbenstange aufweist, und mit einem
Verriegelungsmechanismus zum selektiven Verriegeln der Kolbenstange
gegen eine Bewegung, der folgende Teile umfaßt:
- - ein benachbart zu der Zylinderbüchse angeordnetes Gehäuse, durch das sich die Kolbenstange verschiebbar hindurch erstreckt,
- - ein flexibles rohrförmiges Bauteil, das in dem Gehäuse derart angeordnet ist, daß es die Kolbenstange umgibt und in radialer Richtung zusammenziehbar und ausdehnbar ist, um die Kolbenstange zu verriegeln und zu entriegeln,
- - einen Drucknehmer mit einer ersten kreisringförmigen Druckkammer veränderlichen Volumens, die benachbart zu dem rohrförmigen Bauteil angeordnet ist und dieses eng umgibt, um auf dieses Verformungskräfte auszuüben.
- - einen Druckgeber mit einer zweiten, ein veränderliches Volumen aufweisenden Druckkammer, die mit der ersten Druckkammer in Druckmittelverbindung steht und mit dieser ein geschlossenes Druckmittelsystem bildet, und
- - Betätigungseinrichtungen für einen das Volumen der zweiten Druckkammer verändernden Steuerkolben,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckkammer
(A 1) zwischen der äußeren Umfangsfläche des flexiblen rohrförmigen
Bauteils (27) und der inneren Umfangsfläche von kreisringförmigen
Unterteilungswandteilen (18) gebildet ist, die sich in
dem Gehäuse (6, 16, 32; 52, 53, 54) in Axialrichtung erstrecken
und einen einen großen Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt
(28; 56) und einen einen kleinen Außendurchmesser aufweisenden
Abschnitt (29; 58) umfassen, daß die zweite Druckkammer (A 2)
durch die abgestufte äußere Umfangsfläche der Unterteilungswandteile
und eine Ausnehmung (40; 68) gebildet ist, die in der
inneren Umfangsfläche des Steuerkolbens (36; 55) ausgebildet
ist, der verschiebbar in einer Zylinderkammer (35; 64) am Außenumfang
der abgestuften äußeren Umfangsfläche auf diese dicht aufgesetzt
ist, daß der Steuerkolben (36; 55) in Richtung auf eine
Verkleinerung des Volumens der zweiten Druckkammer (A 2) vorgespannt
und in der entgegengesetzten Richtung durch Druckbeaufschlagung
in der Zylinderkammer (35; 64) betätigbar ist, daß die
zweite Druckkkammer (A 2) mit der ersten Druckkammer (A 1) über
Verbindungskanäle (30; T) in den Unterteilungswandteilen in
Verbindung steht, und daß sich die zweite Druckkammer (A 2) über
zumindest den einen kleinen Außendurchmesser aufweisenden
Abschnitt (29; 58) der Unterteilungswandteile erstreckt, so daß
sich das Volumen der zweiten Druckkammer (A 2) als Ergebnis der
axialen Verschiebebewegung des Steuerkolbens (36; 55) gegenüber
den Unterteilungswandteilen (18) ändert.
2. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (36;
55) einen an einem axialen Ende angeordneten Kolbenkörper (37;
65) einschließt, der in der Zylinderkammer (35; 64) auf einer
Seite des Steuerkolbens benachbart zu dem Kolbenkörper eine
Bremsenfreigabekammer (35 b, 64 b) abgrenzt, die mit Druck beaufschlagt
wird, und daß die Vorspannung durch eine Feder (42) auf
der anderen Seite des Steuerkolbens gebildet ist, die den Steuerkolben
in Richtung auf die Bremsenfreigabekammer vorspannt.
3. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsmechanismus
weiterhin eine Volumeneinstellkammer (A 3) aufweist,
die in dem Gehäuse (6, 16, 32; 52, 53, 54) des Verriegelungsmechanismus
ausgebildet ist und mit dem geschlossenen Druckmittelsystem
(A 1, A 2) in Druckmittelverbindung steht, und daß der
Druck des Druckübertragungsmediums in dem Druckmittelsystem
durch eine Änderung des Volumens der Volumeneinstellkammer (A 3)
einstellbar ist.
4. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium
ein Gummigel ist.
5. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium
Letten ist.
6. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium
ein granulares Material ist.
7. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das flexible rohrförmige
Bauteil ein rohrförmiges Bremsmetall (25) aufweist, das
die Kolbenstange umgibt und einen Axialschlitz (26) aufweist,
daß das Bremsmetall im freien Zustand eine freie Axialbewegung
der Kolbenstange ermöglicht, und daß eine flexible dünnwandige
Hülse (27) um das Bremsmetall herum aufgepaßt ist.
8. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmigen
Unterteilungswandteile durch ein abgestuftes zylindrisches Bauteil
(18) gebildet sind, das einstückig mit einer Endwand (17)
des Gehäuses ausgebildet ist und sich von dieser Endwand aus in
Richtung auf die gegenüberliegende Endwand (6) des Gehäuses erstreckt.
9. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle
durch Verbindungsbohrungen (30) gebildet sind, die durch das abgestufte
zylindrische Bauteil (18) hindurch ausgebildet sind.
10. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmigen
Unterteilungswandteile ein erstes zylindrisches Bauteil (56),
das einstückig mit einer Endwand des Gehäuses ausgebildet ist
und den einen großen Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt
bildet, und ein zweites zylindrisches Bauteil (58) umfassen, das
einstückig mit der gegenüberliegenden Wand des Gehäuses ausgebildet
ist und den einen kleineren Außendurchmesser aufweisenden
Abschnitt bildet.
11. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle
durch einen kreisringförmigen Spalt (T) zwischen den gegenüberliegenden
Enden der ersten und zweiten zylindrischen Bauteile
(56, 58) gebildet sind.
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