DE3616263A1 - Mehrstufen-fluiddruckerhoehungsvorrichtung - Google Patents

Mehrstufen-fluiddruckerhoehungsvorrichtung

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DE3616263A1 DE19863616263 DE3616263A DE3616263A1 DE 3616263 A1 DE3616263 A1 DE 3616263A1 DE 19863616263 DE19863616263 DE 19863616263 DE 3616263 A DE3616263 A DE 3616263A DE 3616263 A1 DE3616263 A1 DE 3616263A1
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Description

Mehrstufen-Fluiddruckerhöhungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Mehrstufen-Fluiddruckerhöhungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Vorrichtung ist zur Verwendung in Stanzpressen und Analogmaschinen geeignet. Sie kann drei verschiedene Druckpegel oder -stufen bei einem Arbeitsdruckströmungsmittel erzielen.
10
j Druckerhöhungsvorrichtungen, die zwei Druckpegel oder -stufen bei einem Arbeitsströmungsmittel ermöglichen,sind aus den CA-PSen 1 052 234 und 1 132 441 bekannt.
Bei den bekannten Druckerhöhungsvorrichtunqen wird eine 15
koaxiale Anordnung von drei Kolben- und Zylindereinheiten verwendet, deren Kolben sich deshalb zusammen bewegen, weil sie alle an einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnet sind. Eine erste Kolben- und Zylinderanordnung, die mit Druck,
z.B. Luft,von einer Primärquelle betrieben wird, ist wirk-20
sam, um die Kolben aller drei koaxialer Einheiten in einer Arbeitshubrichtung zu bewegen, um auf ein Arbeitsströmungsmittel einzuwirken, das in dem zweiten und dritten Zylinder enthalten ist, die zumindest am Anfang des Arbeitshubes in
Strömungsmittelverbindung stehen.
25
Die zweite Kolben- und Zylindereinheit hat eine Vorbeiströmeinrichtung, die durch einen lockeren Kolben-Zylindersitz oder Auslaßbohrungen in dem zweiten Kolben gebildet wird.
Die zweite Kolben- und Zylinderanordnung schafft einen er-30
sten Druckpegel in dem Arbeitsströmungsmittel. Auf Grund des Vorbeiströmens in dieser Einheit, bewegt sich die einheitliche Kolbenstange in einer Arbeitshubrichtung, so daß die dritte Kolben- und Zylindereinheit wirksam wird und den zweiten Druckpegel, d.h. den letzten Krafthubdruck erzeugt.
In Betrieb der bekannten Vorrichtungen wird der erste Pegel im allgemeinen zum Festklemmen des Werkstückes an dem Pres-
sentisch mittels einer Abstreifplatte verwendet, und der zweite Pegel wird für den Stanzvorgang eingesetzt.
Obwohl die bekannten Vorrichtungen hoch zufriedenstellend 5
sind, ist es wünschenswert, eine Druckerhöhungsvorrichtung, wenn möglich mit einer eingebauten Stößelvorrichtung zu schaffen, die einen längeren Arbeitshub hat, so daß z.B. Werkstücke leichter in den Stanzbereich eingeführt und daraus wieder entnommen werden können. Bei den bekannten Vorrichtungen kann dies natürlich durch eine Verlängerung des Arbeitshubes erzielt werden. Dies führt jedoch zu einer Kraftvergeudung und im allgemeinen zu Druckerhöhungsvorrichtungen, die größer als erwünscht sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Druckerhöhungsvorrichtung zu schaffen, die drei Druckpegel bei einem Arbeitsfluid liefert. Außerdem soll eine Druckerhöhungsvorrichtung geschaffen werden, die einen längeren Arbeitshub oder eine größere Bewegung des Arbeitsfluids
als im Normalfall mit einem minimalen zusätzlichen Kraft (Energie)-Bedarf ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird somit eine vierte Kolben- und Zylindereinheit der bekannten koaxialen Anordnung hinzugefügt, wobei die vierte Einheit einen sogenannten fliegenden Kolben aufweist, der durch zugeschaltete Primärdruckbeaufschlagung
ÖW anfänglich wirksam ist, um das Arbeitsfluid von dem vierten Zylinder, der zu Beginn des Arbeitshubes in Pluidverbindung mit dem zweiten Zylinder (und dem dritten Zylinder) steht, in den zweiten und dritten Zylinder zu bewegen, um darin einen ersten Druckpegel anzulegen, der mit dem der Primär-α quelle übereinstimmt. Der erste Druckpegel ist ausreichend, um das Spiel aufzunehmen, d.h. um den Stößel über eine freie Bewegungsstrecke zu bewegen, um ihn an ein Werkstück auf
einem Werktisch zu bringen.
Danach wird Primärdruck dem Kolben der ersten Kolben- und Zylindereinheit der koaxialen Anordnung zugeführt, um die Kolbenstange in Verbindung mit dem zweiten und dem dritten Kolben in der Arbeitshubrichtung zu bewegen. Ein erhöhter Druck wird auf das Arbeitsfluid durch die zweite Kolben- und Zylindereinheit aufgebracht. Auf Grund des Vorbei-
IQ Strömverlustes dieser Einheit bewegen sich die Kolben und die Stange in der Arbeitshubrichtung weiter, um anschließend die Verbindung zwischen dem zweiten und dem vierten Zylinder mittels des dritten Kolbens abzuschließen, der in den dritten Zylinder eintritt, der als Dichtung zwischen dem zweiten und dem vierten Zylinder wirkt. Danach wird der Druck des Arbeitsfluids durch die Kolben- und Zylindereinheit bestimmt, und die letzte Druckstufe ist das Ziel. Die wirksamen Arbeitsflächen des zweiten und dritten Kolbens sind so ausgewählt, daß die letzte Druckstufe die höchste und größer als dieje-
2Q nige ist, die von der Primärdruckquelle mittels des fliegenden Kolbens erzeugt wird. Auf diese Weise wird eine Dreistufen-Druckerhöhungsvorrichtung geschaffen, welche die Möglichkeit eines langen Hubes bei geringem Druck, um Kraft zu sparen und gleichzeitig ein größeres Spiel zwischen einem Arbeitsstößel und einem Pressentisch zuzulassen, hat.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
OQ Fig. 1 eine erfindungsgemäße Druckerhöhungsvorrichtung vor dem Beginn eines Arbeitshubes,
Fig. 2 die Druckerhöhungsvorrichtung, wenn Primärdruck dem fliegenden Kolben zugeführt ist, und
Fig. 3 und 4
die Druckerhöhungsvorrichtung in einer Zwischen- und einer Endstellung in der Arbeitshubrichtung der Be-
wegung der Kolben.
7-
XP In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Druckerhöhungsvorrichtung
in ihrer Ruhestellung gezeigt, von der die Arbeitshubbewe-5
gung ausgeht. Die Vorrichtung weist eine Mehrkolben- und Zylinderanordnung auf, die ein Gehäuse 1,2 hat, das in abgestufter Form gezeigt ist, obgleich die Abstufung nur für die Material- und Gewichtseinsparung wesentlich ist.
Der größere obere Abschnitt 1 des Gehäuses umfaßt eine von einer Primärdruckquelle (Luft) betätigte: Kolben- und Zylinderanordnung 1a, 3 (erste Kolben- und Zylindereinheit), wobei eine Druckeinlaßöffnung 13 mit einer Primärdruckquellenleitung 15 über ein Steuerventil 14 verbunden ist. Eine 15
Rückstellfeder 7 ist zwischen dem Kolben 3 und der unteren Wand 1c der Kolben- und Zylindereinheit 1a, 3 angeordnet. Der Kolben 3 ist an einer Kolbenstange 6 befestigt, die einen Abschnitt mit einem verminderten Durchmesser aufweist, der sich nach unten in den Zylinder 2 hineiner-20
streckt.
Eine vierte Kolben- und Zylindereinheit 21, 1b ist unmittelbar unterhalb der ersten Kolben- und Zylindereinheit angeordnet. Der Kolben 21 ist ein "fliegender Kolben", der auf 25
einem Gleitlager 5 verschiebbar ist, das die Kolbenstange umgibt. Das Lager 5 könnte weggelassen werden, es erleichtert aber die Schaffung einer insgesamt verkürzten Vorrichtung, da die Durchmesserverminderung der Stange 6 berücksichtigt werden muß, um ein Festfressen zwischen dem Kolben 30
21 und der Stange 6 zu verhindern. Der Zylinder 1b hat ein Primärdruckquelleneinlaßteil 12,durch das über das Ventil 14 der Oberseite des Kolbens 21 Primärdruck zugeführt wird. Der Zylinder 1b ist unterhalb des Kolbens 21 mit Arbeits-
fluid gefüllt, das über die öffnung 22, um den verminderten 35
Stangenabschnitt 20 herum und die Ausströmbohrungen 18, 19 in dem Kolben 4 mit dem Arbeitsfluid 11 im Zylinder 2 in Verbindung steht.
Eine zweite Kolben- und Zylinderanordnung 4, 2 ist unterhalb des Zylinders 1b. Der Kolben 4 ist starr an dem verminderten Abschnitt 20 der Stange 6 befestigt. Der Kolben weist eine abgemessene Ausströmbohrung 18 und zwei weitere Ausströmöffnungen 19 auf, die durch eine Ventilplatte 16 abgeschlossen werden können, die an einem einen verminderten Durchmesser aufweisenden Abschnitt des Kolbens 4 axial beweglich ist. Die Ventilplatte 16 ist an dem Stangenab-,Q schnitt 20 durch eine Anschlagscheibe 17 befestigt.
Eine dritte Kolben- und Zylindereinheit wird durch die Kolbenstange 6 (Kolben) und den Zylinder 2 zusammen mit dem Kolbenstangenfenster 23 in der Trennwand 1d gebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das untere Ende des Zylinders 2 ein Stößelteil 9 und einen mit ihm verbundenen Stößelkolben 8. Eine Stößelrückstellfeder 10 ist vorgesehen, so daß nach der Beendigung eines Arbeitshubes der Stößel zu seiner oberen Grenze zurückkehrt, um ein Werkstück zur Entfernung freizugeben. Es kann auch Luftdruck an Stelle der Feder 10 zur Stößelrückstellung verwendet werden.
oc Es ist hervorzuheben, daß anstatt eine eingebaute Stößelvorrichtung zu verwenden,das Arbeitsmedium 11 abgezapft werden könnte, so daß das Medium unter Arbeitsdruck einer Stößelvorrichtung an einer entfernten Stelle zugeführt werden könnte.
In Betrieb der Vorrichtung wird Primärdruck, normalerweise Luft, über die Leitung 15 und am Anfang eines Arbeitshubes , der je nach Wunsch von einer Bedienungsperson oder automatisch ausgelöst wird, der Oberseite des fliegenden
Kolbens 21 zugeführt, der sich sofort mit einer vorbestimmoo
ten Geschwindigkeit, die vom Luftdruck und der öffnung 22 abhängig ist, nach unten bewegt, um das Arbeitsmedium 11 durch die öffnung 22, um den verminderten Abschnitt 20 der
Kolbenstange 6 herum, die öffnungen 19 im Kolben 4 zu drükken, um den Stößelkolben 8 rasch nach unten unter einem verminderten Druck zu bewegen.
Nach einer Totzeit, die in das Ventil 14 eingebaut sein kann und ausreichend ist, um eine vollständige Abwärtsbewegung des fliegenden Kolbens 21 zu ermöglichen, wird Luftdruck der Oberseite des Kolbens 3 zugeführt, der die in Kolbenstange 6 nach unten bewegt, die den Kolben 4 mitnimmt. Der Kolben 4, der eine gegenüber dem Kolben 3 verringerte Arbeitsfläche hat, führt dem Arbeitsmedium 11 einen erhöhten Druck zu. Nach einer vorbestimmten Abwärtsbewegung der Kolben 3 und 4, tritt der einen unverminderten Durchmesser p. aufweisende Abschnitt der Kolbenstange 6 in den Dichtungsbereich 23 in der Trennwand 1d ein, und der Druck des Arbeitsmediums 11, wie er an dem Stößelkolben 8 angelegt wird, wird nochmals um das Verhältnis der Arbeitsflächen der Kolben 3 und 6 (Querschnittsfläche der Stange 6) erhöht, so daß der volle Arbeitsdruck für die endgültige Werkstückbearbeitung verfügbar ist.
Danach wird das Ventil 14 betätigt, um den Luftdruck von den Kolben 3 und 21 freizugeben. Der Kolben 3 wird durch o_ die Rückstellfeder 7 in seine Anfangsstellung zurückgebracht, wogegen die Stößelrückstellfeder 10 einen Rückstelldruck auf den Stößelkolben 8 ausübt, der öl durch die Rückstellöffnungen 19 des Kolbens 4 drückt, um den fliegenden Kolben 21 in seine Anfangsstellung zurückzubringen. Es ist n hervorzuheben, daß sich die Kolben 3 und 8 beim Rückhub nicht unbedingt im Gleichklang bewegen, da jeder durch eine getrennte Rückstellfeder betätigt wird.
Offensichtlich führt die Kolben- und Zylinderanordnung nach der Erfindung dem Arbeitsmedium 11 und infolgedessen dem
Stößelkolben 8 in drei Stufen Drücke zu, d.h. einen Primärdruck (Luft) ,einen ersten erhöhten Druck auf Grund des Verhältnisses der wirksamen Arbeitsflächen der Kolben 3 und
~io
4 und den letzten erhöhten Hochdruck auf Grund des Verhältnisses der wirksamen Arbeitsflächen des Kolbens 3 und der Kolbenstange 5

Claims (5)

Patentansprüche
1. Mehrstufen-Fluiddruckerhöhungsvorrichtung mit einer ersten, zweiten und dritten Kolben- und Zylindereinheit, die koaxial ausgerichtet sind, wobei die Kolben der zweiten und der dritten Einheit an einer gemeinsamen Kolbenstange starr befestigt sind und der Kolben der ersten Einheit eine größere wirksame Arbeitsfläche als der Kolben der zweiten Einheit hat, mit einer Arbeitsfluidkammer, die zwischen den Zylindern der ersten und der zweiten Einheit angeordnet ist und durch welche die Kolbenstange hindurchgeht, wobei der Zylinder der zweiten Einheit eine Fluidverbindung zwischen sich und der Fluidkammer hat, die
2p- Fluidkammer und der Zylinder der zweiten Einheit ein gemeinsames Arbeitsfluid enthalten, die Kolbenstange einen Abschnitt mit einem verminderten Querschnitt zwischen der ersten und der zweiten Einheit hat, der in der Fluidverbindung ist, wenn die Kolbenstange in der unwirksamen Stellung
„Q eines Arbeitszyklus ist, so daß ein Fluiddurchgang zwischen der Kammer und dem Zylinder der zweiten Einheit besteht, wobei die dritte Kolben- und Zylindereinheit durch den unverminderten Querschnittsabschnitt der Kolbenstange bzw. der Fluidverbindung gebildet wird, wobei die dritte Kolben-
„p. und Zylindereinheit nur bei einer vorbestimmten Stellung der Kolbenstange in der Arbeitshubrichtung, ausgehend von der unwirksamen Stellung, wirksam wird, wobei die zweite Kolben- und Zylindereinheit eine begrenzte Arbeitsfluid-
vorbeiströmung während eines Arbeitshubes gestattet, um eine ununterbrochene Bewegung der Kolbenstange in der Arbeitshubrichtung unter der Triebkraft eines Primärfluid-
P- druckes zu ermöglichen, welcher der ersten Kolben- und Zylindereinheit zugeführt wird, um einen ArbeitshubζykIus zu erzeugen, und mit einer Einrichtung zum Verwenden des unter Druck gesetzten Arbeitsfluids, dadurch aekennzeichnet, daß eine vierte Kolben- und Zylindereinheit (1b, 21)
_ zwischen der ersten und der zweiten Kolben- und Zylindereinheit (1a, 3; 2, 4) angeordnet ist, wobei der Kolben (21) der vierten Einheit (1b, 21) ein fliegender Kolben ist, der die gemeinsame Kolbenstange (6) im Bereich des verminderten Querschnittes (20) zu Beginn eines Arbeitshubes umgibt und
daran entlang axial bewegbar ist, und eine Ventileinrichtung 15
(14) vorgesehen ist, die stellbar ist, um zu Beginn eines Arbeitshubes Primärfluiddruck dem fliegenden Kolben (21) zuzuführen, um ihn in der Arbeitshubrichtung zu bewegen, um das gemeinsame Arbeitsfluid (11) durch die Fluidverbin-
dung (19, 22, 23) in den Zylinder (2) der zweiten Einheit 20
(2, 4) zu drücken, wobei die Ventileinrichtung (14) danach betätigbar ist, um Primärfluiddruck dem Kolben (3) der ersten Einheit (1a, 3) zuzuführen, um diesen Kolben (3) in der Arbeitshubrichtung zu bewegen und eine erste Druckerhöhung des Arbeitsf luids .(11) im Zylinder (2) der zweiten 25
Einheit (2, 4) durch eine übereinstimmende Bewegung des Kolbens (4) der zweiten Einheit (2, 4) in der Arbeitshubrichtung zu liefern, und wobei der Druck des Arbeitsfluids (11) im Zylinder (2) der zweiten Einheit (2, 4) hauptsächlich nur durch die dritte Kolben- und Zylindereinheit (2,6) 30
weitererhöht wird, nachdem die Kolbenstange (6) in der Arbeitshubrichtung weiter als bis zur vorbestimmten Stellung bewegt worden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 35
daß die Vorbeiströmung durch einen lockeren Sitz zwischen dem Kolben (4) und dem Zylinder (2) der zweiten Einheit (2, 4) ermöglicht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbeiströmung durch ein Druckablaßloch (18) in dem Kolben (4) der zweiten Einheit (2, 4) ermöglicht ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kolben- und Zylindereinheit (2, 4) mit einem Druckentlastungsventil (16, 19) versehen ist, das während des Rückkehrhubes des Arbeitszyklus wirksam wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (14) eine eingebaute Verzögerung hat, um Primärfluiddruck dem Kolben (3) der ersten Einheit (1a, 3) automatisch eine vorbestimm-
1^ te Zeit nach der Zufuhr von Druck zu dem Kolben (21) der vierten Einheit (1b, 21) zuzuführen.
DE19863616263 1985-05-15 1986-05-14 Mehrstufen-fluiddruckerhoehungsvorrichtung Withdrawn DE3616263A1 (de)

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