DE3635042A1

DE3635042A1 - Hydraulik- oder pneumatikzylinder fuer vorwiegend grosse leer- und kleinere arbeitswege

Info

Publication number: DE3635042A1
Application number: DE19863635042
Authority: DE
Inventors: Horst Baltschun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-04-21
Anticipated expiration: 2006-10-16
Also published as: DE3635042C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulik- und Pneumatikzylinder mit mindestens zwei gegeneinander wirkenden, gleichgroßen, mit Druckmedium beaufschlagten Flächen, die - außer beim Arbeitshub - ständig mit Druckmedium beaufschlagt sind und deren entgegenwirkende Kräfte durch eine außerhalb des Zylinder gehäuses angeordnete Kräftebrücke zusammengehalten werden.

Ein ähnlich wirkender Arbeitszylinder ist in der deutschen Patentschrift 20 61 883 vorgeschlagen worden. Bei diesem Arbeitszylinder ist die Verbindung der unter Druckmedium beaufschlagten Zylinderräume im Bereich des Eilweges durch eine Ausdrehung der Zylinderwand realisiert worden. Der Arbeitszylinder erhält da durch einen festen, nicht einstellbaren Arbeitsweg. Bei der Rücklaufbewegung muß das Druckmedium im Bereich des Arbeitsweges über eine externe Bypass leitung geführt werden, bis die Ausdrehung am Zylindergehäuse wirksam wird.

Weitere Nachteile sind, daß die drei Wirkflächen des Zylinders den gleichen Systemdruck aufweisen und somit die Eilzustell- und Eilrückhubkraft zur Arbeits kraft nicht getrennt einstellbar sind. Nachteilig wirkt sich auch aus, daß der Zylinder keine Verstellung des Gesamthubes aufweist.

Die einfache Zylindersteuerung mit den drei Differenzflächen wirkt sich nach teilig auf die Maschinenbediensicherkeit aus, d. h., am Zylinder wirkt in der oberen Endlage die Schnellschließkraft in Richtung Arbeitshub und kann durch Versagen eines Absperrventils eine ungewollte Schließbewegung (Unfallgefahr) auslösen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Arbeitszylinder gleicher Gattung zu schaffen, bei dem die erwähnten Nachteile vermieden und folgende verbesser ten Eigenschaften erzielt werden:

Ein höherer Wirkungsgrad wird erreicht, der Gesamt- und der Arbeitshub sind getrennt voneinander einstellbar, die Zustell- und Rückhubkräfte hängen nicht von der eingestellten Arbeitskraft ab, Druck und Kräfte des Gesamtzylinders sind während des Gesamthubes, außer beim Arbeitshub, ausgeglichen.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die ent gegenwirkenden Kräfte der mit Druckmedium in den Zylinderräumen beauf schlagten Kolben durch die außerhalb des Zylindergehäuses angeordnete Kräftebrücke zusammengehalten werden, daß eine Bohrung den unteren Zylinderraum mit dem oberen Zylinderraum verbindet und daß ein mechanisch einstellbarer Ventilkolben während des Arbeitsweges die Bohrung verschließt und den unteren vom oberen Zylinderraum trennt.

Durch die gleichbleibende Differenz der Abstände B und C (Fig. 1A) ergibt sich bei beliebig eingestelltem Gesamthub am Hubende immer das gleiche geringe Kompressionsvolumen von wenigen cm³ (Fig. 1C, Abstand D). Die mechanische Synchronisation des Ventilkolbens mit der Verstellspindel zur Betätigung des Endschalters ermöglicht die Umschaltung von Eil- auf Arbeits hub. Die Umströmverluste aus dem oberen in den unteren Zylinderraum sind durch die günstige Anordnung der Verbindungsbohrung sehr gering, so daß die Einzustell- und Eilrückhubkräfte klein sein können.

Ein nach dieser Art gebauter Zylinder kommt mit ca. 50% der Energie eines herkömmlichen Zylinders aus. Ein Hydraulikzylinder gemäß Fig. 1 vereinigt mit dem mechanischen Antrieb für die Eilgangbewegung die hohe Hubfolge der mechanischen Maschinenantriebe mit den Vorteilen der druckmittel beaufschlagten Arbeitszylinder, die eine wirksame Schnittschlagdämpfung auf weisen und unabhängig einstellbare Arbeitswege haben. Der mechanische An trieb für die Eilgangsbewegung wird nicht durch die Arbeitskraft belastet.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des Arbeitszylinders gemäß der Erfindung in halbschematischem Längsschnitt, wobei die einzelnen Dar stellungen (1A - 1C) sich auf zeitlich aufeinanderfolgende Stellungen des Kolbens beziehen. Die Steuerventile befinden sich in den für diese Position notwendigen Schaltstellungen, die unter Druck stehenden Anschlußleitungen sind schraffiert gezeichnet.

Fig. 2 stellt eine zweite, bevorzugte Ausführungsform des Arbeitszylinders gemäß der Erfindung dar.

Fig. 3 stellt eine weitere, bevorzugte Ausführungsform des Arbeitszylinders dar, bei dem zwei gleichgroße Wirkflächen der Kolben (2a und 2 b) über die Kräftebrücke (7) mit dem Kolben (12) im Kräftegleichgewicht gehalten werden.

Der Arbeitszylinder gemäß Fig. 1 umfaßt ein Zylindergehäuse (3), aus dem ein oberer Kolben (12) und ein unterer Kolben (2) herausragen, die mit einer oberen Platte (14) und einer unteren Platte (1) über Verbindungsstangen (7) und Gewindebuchsen (18) verbunden sind.

Das Zylindergehäuse (3) weist eine Bohrung (5) auf, die den unteren Zylinder raum (4) mit dem oberen Zylinderraum (8) verbindet. Die Bohrung (5) ist so ausgebildet, daß das Druckmedium sie praktisch drosselfrei durchströmt.

Der Ventilkolben (9), der mit dem Steuerkolben (15) verbunden ist, wird mit seiner mit Druckmedium beaufschlagten Wirkfläche (16) gegen den Anschlag im Gehäuse (17) gedrückt. Der Ventilkolben (9) ragt aus der unteren Fläche des oberen Kolbens (12) mit dem Abstand A heraus. Dies ist der mechanisch einstellbare Arbeitsweg. Der Eilvorlaufhub erfolgt über einen mechanischen Antrieb (13). Das Druckmedium gelangt praktisch drosselfrei aus dem Zylinder raum (8) durch die Bohrung (5) in den Zylinderraum (4). Der Ventilkolben (9) verschließt über den Ventilsitz (6) die Bohrung (5), der Mediumdurchfluß vom Zylinderraum (8) zum Zylinderraum (4) wird unterbrochen. Gleichzeitig wird über die Schaltstange (20) ein elektrisches Signal durch Schalter (21) erzeugt, der das Ventil (28) von Schaltstellung 0 in Schaltstellung 1 umschaltet (Fig. 1B).

Das Medium im Zylinderraum (8) kann drucklos über Leitung (27), Ventil (28) (Schaltstellung 1) zum Tank fließen. Da der untere Zylinderraum (4) ständig über Leitung (30) mit einer Druckquelle verbunden ist und der Zylinderraum (8) druckentlastet wurde, bewegt sich die untere Platte (1) mit Kolben (2) mit der Kraft der druckmittelbeaufschlagten Fläche (4) nach unten. Während des Arbeits hubes wird der Ventilkolben (9) in den oberen Kolben (12) gedrückt, das Druck öl aus Kammer (11) gelangt über die Bohrung (10) in den unteren Zylinder raum (4). Der Arbeitshub ist beendet, wenn die Unterkante der oberen Platte (14) auf der oberen Fläche des Zylindergehäuses (3) aufliegt (Festanschlag 22) (Fig. 1C).

Das Medium am Zylinderraum (8) kann durcklos über Leitung (27), Ventil (28) (Schaltstellung 1) zum Tank fließen. Da der untere Zylinderraum (4) ständig über Leitung (30) mit einer Druckquelle verbunden ist und der Zylinderraum (8) druckentlastet wurde, bewegt sich die untere Platte (1) mit Kolben (2) mit der Kraft der druckmittelbeaufschlagten Fläche (4) nach unten. Während des Arbeits hubes wird der Ventilkolben (9) in den oberen Kolben (12) gedrückt, das Drucköl aus Kammer (11) gelangt über die Bohrung (10) in den unteren Zylinderraum (4). Der Arbeitshub ist beendet, wenn die Unterkante der oberen Platte (4) auf der oberen Fläche des Zylindergehäuses (3) aufliegt (Festanschlag 22) (Fig. 1C).

Um den Rückhub einzuleiten, wird Ventil (28) in Schaltstellung 0 und Ventil (31) in Schaltstellung 1 geschaltet. Hierdurch wird über Leitung (25) die Wirkfläche (16) entlastet. Der Ventilkolben (9) wird über die Wirkfläche der Bohrung (5) nach oben verschoben und verbindet somit die Druckräume (4 und 8). Die Eil rückhubbewegung wird nun durch den Exzenterantrieb (13) ausgeführt. Die Kolben zylindereinheit fährt nach oben und erreicht die Ausgangsstellung wie in Fig. 1A dargestellt.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Ausführung entspricht dem in Fig. 1 beschriebenen Funktionsablauf. Statt des mechanischen Antriebs (13) wird die Eilgangbewegung durch druckmittelbeaufschlagte Zylinder (50 und 51) durchgeführt.

Benennung der Positionsnummern in Fig. 1A, 1B, 1C und Fig. 2, Fig. 3 1 Untere Platte
2 Unterer Kolben (Fig. 3 Pos. 2A+2B Fig. 1 Pos. 2)
3 Zylindergehäuse
4 Unterer Zylinderraum
5 Bohrung
6 Ventilsitz
7 Verbindungsstangen mit Hubverstellung
8 Oberer Zylinderraum
9 Ventilkolben
10 Verbindungsbohrung zur hydraulischen Wirkfläche
11 Untere Wirkfläche des Ventilkolbens
12 Oberer Kolben
13 Mechanischer Antrieb
14 Obere Platte
15 Steuerkolben für Ventilkolben
16 Obere Wirkfläche für Ventilkolben 9
17 Verstellanschlag für Ventilkolben
18 Gewindebuchse mit Zahnrad für Hubverstellung
19 Verstellgewinde für Verbindungsstangen
20 Schaltspindel
21 Schalter
22 Anschlagfläche für obere Platte 14
23
24
25 Steuerleitung für Wirkfläche 16
26 Anschluß oberer Zylinder
27 Leitung oberer Zylinder - Ventil 28
28 Ventil für Arbeitshub
29 Anschluß unterer Zylinder
30 Leitung von Druckmittelquelle zum Zylinderraum 4
31 Steuerventil für Wirkfläche 16
32 Druckmittelquelle (Pumpe oder Akku) für Arbeitshub
33
50 Eilgangkolben für Rückhub
51 Eilgangkolben für Vorlauf
52 Steuerventil für Eilgangsteuerung
53 Druckmittelquelle für Leerhub
54 Leitung Ventil - Eilgangkolben - Rücklauf
55 Leitung Ventil - Eilgangkolben - Vorlauf

Claims

1. Hydraulik- oder Pneumatikzylinder mit mindestens zwei gegeneinander wirkenden, gleichgroßen, mit Druckmedium beaufschlagten Flächen, die - außer beim Arbeitshub - ständig mit Druckmedium beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegenwirkenden Kräfte der mit Druckmedium in den Zylinder räumen (4 und 8) beaufschlagten Kolben (2 und 12) durch die außerhalb des Zylindergehäuses (3) angeordnete Kräftebrücke (7) zusammengehalten werden, daß eine Bohrung (5) den unteren Zylinderraum (4) mit dem oberen Zylinderraum (8) verbindet und daß ein mechanisch einstellbarer Ventil- Kolben (9) während des Arbeitsweges die Bohrung (5) verschließt und den unteren Zylinderraum (4) vom oberen Zylinderraum (8) trennt.

2. Hydraulik- und Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anschlagverstellung (17) des Ventilkolbens (9) der Arbeits hub (A) eingestellt wird.

3. Hydraulik- und Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerzustell- und Leerrückhubbewegung durch einen mechanischen Antrieb (13), z. B. Exzenter- oder Kniehebelantrieb, ausgeführt werden und daß die Arbeitskraft während des Arbeitsweges durch mindestens einen Kolben (2) erzeugt wird, ohne Abstützkräfte in den mechanischen Antrieb (13) einzuleiten.

4. Hydraulik- und Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eilzustell- und Eilrückhubbewegung durch mindestens je eine mit Druckmedium beaufschlagte Fläche (50) und Fläche (51) (Fig. 2) aus geführt wird und das Druckniveau unabhängig vom Druckniveau der Zylinder räume (4 und 8) ist.

5. Hydraulik- und Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder einen einstellbaren unteren Festanschlag aufweist, der durch mindestens eine Verstellmutter (18) und mindestens ein Verstell gewinde (19) auf der Stange (7) so angeordnet ist, daß der Abstand (C) um die Distanz (D) (Fig. 1A und 1C) kleiner als der Abstand (B) ist.