DE3635042C2

DE3635042C2 - Hydraulik- oder Pneumatikzylinder

Info

Publication number: DE3635042C2
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: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2006-10-16
Also published as: DE3635042A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein ähnlicher Arbeitszy linder ist in der deutschen Patentschrift DE-OS 22 49 728 vorgeschlagen worden. Dieser Arbeitszylinder besitzt ebenfalls zwei Zylinderräume, die, außer beim Arbeitshub, ständig mit Druckmedium, beaufschlagt sind, und einem Zylinderraum für die Eilhub bewegung. Durch Differenzschaltungen der drei Zylinderflächen können der Eilzustell-, der Arbeits- und der Eilrückhub durchgeführt werden. Bei Veränderung des Druckes für die Arbeitskraft ändert sich proportional die Eilgangkraft; dies ergibt Schwierigkeiten beim Arbeiten mit federbelasteten Werkzeugen und ungleiche Zustellgeschwindigkeiten. Auf besitzt dieser Zylinder keinen mechanisch einstellbaren Endanschlag, so daß vom Werkzeug die gesamte Arbeitskraft dem Zylinders aufgenommen werden muß. Dieser Zylinder besitzt keine Schnittschlagdämpfung; es entsteht Arbeitslärm, und der Werk zeugverschleiß ist hoch.

In der Offenlegungsschrift DE 30 08 715 wird eine hydraulische Schließvorrichtung vorge stellt, bei der ein Schließkolben zwei Zylinder räume trennt. Die Umschichtung des Druck mittels von dem oberen in den unteren Zylin derraum wird hier über Öffnungen im Schließ kolben erreicht, die von mechanisch betätig ten Ventilen gesteuert werden. Diese Schließeinheit ist vorteilhaft für Spritzgießma schinen einsetzbar und eignet sich weniger als Zylinderkolbeneinheit für Stanzarbeiten hydraulischer Pressen, da diese Schließein richtung keinen verstellbaren Festanschlag besitzt und keine wirksame Schnittschlag dämpfung aufweist. Durch die Anordnung der mechanisch betätigten Umlaufventile wird der Rückhub mit großer Kraft über die Länge des Arbeitshubes ausgeführt, was einen erhöhten Ölverbrauch zur Folge hat. Bei hydraulischen Pressen, die für Stanzarbeiten eingesetzt werden, soll der Rückhub ab dem unteren Umkehrpunkt mit verringerter Kraft (Öl verbrauch) gefahren werden.

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

Ein erhöhter Wirkungsgrad wird erreicht, der Gesamt- und Arbeitshub sind getrennt voneinander einstellbar, die Zustell- und Rück zugkräfte hängen nicht von der eingestellten Arbeitskraft ab, das Zylindersystem besitzt eine wirksame Schnittschlagdämpfung und verbraucht nur wenige qcm Kompressions volumen je Hub. Mit der mechanischen Eil gangzustellung und dem hydraulischen Arbeitshub können hohe Hubleistungen pro Minute gefahren werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung da durch gelöst, daß die gegeneinander wirken den Kräfte der mit Druckmedium in den Zylin derräumen beaufschlagten Kolben durch eine außerhalb des Zylindergehäuses angeordnete Kräftebrücke, bestehend aus einer unteren Platte, Verbindungsstangen und einer oberen Platte, zusammengehalten werden; über einen verstellbaren Festanschlag kann der Abstand "C" zwischen einer Anschlagfläche am Zylindergehäuse und der oberen Platte mit Verstellmuttern auf den Verstellgewinden der Verbindungsstangen eingestellt werden, der Abstand (C) ist um eine Distanz (D) (Fig. 1C) kleiner als der Abstand (B) zwischen der mit Druckmedium beaufschlagten Fläche des einen Kolbens und der diesem gegenüber liegenden Stirnfläche des Zylindergehäuses.

Durch die gleichbleibende Differenz "D" der Abstände "B" und "C" (Fig. 1A) ergibt sich bei beliebig eingestelltem Gesamthub am Hub ende immer das gleiche geringe Volumen; mit wenigen qcm Kompressionsvolumen kann der Systemdruck aufgebaut werden (Fig. 1C, Ab stand D). Die mechanische Synchronisation des Ventilkolbens mit der Verstellspindel zur Betätigung des Endschalters ermöglicht die Umschaltung von Eilgang- auf Arbeitshub. Die Umströmverluste aus dem oberen in den unte ren Zylinderraum sind durch die günstige An ordnung der Verbindungsbohrung sehr gering, so daß die Eilgangkräfte klein sein können.

Ein nach dieser Art gebauter Zylinder kommt (bei Stanzarbeiten) mit ca. 50% der Energie eines herkömmlichen Zylinders aus. Ein An trieb nach Fig. 1 vereinigt die hohen Hubfol gen der mechanischen Antriebe mit den Vor teilen der druckmittelbeaufschlagten Arbeits zylinder, die eine wirksame Schnittschlag dämpfung aufweisen und unabhängig ein stellbare Arbeitswege haben. Der mechani sche Antrieb für die Eilgangbewegung wird durch die Arbeitskraft nicht belastet.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezug nahme auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung des Arbeitszylinders gemäß der Erfindung im halbschematischen Längsschnitt, wobei sich die einzelnen Darstellungen (1A bis 1C) auf zeitlich aufeinanderfolgende Stellungen des Kolbens beziehen. Die Steuerventile befinden sich in den für diese Position notwendigen Schaltstellungen.

Fig. 2 stellt eine zweite bevorzugte Ausfüh rungsform des Arbeitszylinders gemäß der Er findung dar.

Fig. 3 stellt eine weitere bevorzugte Ausfüh rungsform des Arbeitszylinders dar, bei dem zwei gleichgroße Wirkflächen der Kolben 2a und 2b über eine Kräftebrücke 7 und 14 mit dem Kolben 12 im Kräftegleichgewicht gehal ten 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 Verstellmuttern 18 verbunden sind.

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

Ein Ventilkolben 9, der mit einem Steuerkolben 15 verbunden ist, wird mit seiner mit Druckmedium beaufschlagten Wirkfläche 16 gegen einen Anschlag in seinem 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. Die Eilgangzustellung erfolgt über einen mechanischen Antrieb 13 und bewegt den Kolben 12 nach unten, dabei wird das Duckmittel vom Zylinderraum 8 durch eine Bohrung 5 in den Zylinderraum 4 umge schichtet. Am Ende des Zustellhubes ver schließt der Ventilkolben 9 über den Ventilsitz 6 die Bohrung 5, die Verbindung zwischen Zylinderraum 4 und 8 ist unterbrochen. Gleichzeitig wird über eine Schaltstange 20 ein elektrisches Signal durch einen Endschal ter 21 erzeugt, der ein Ventil 28 von Schalt stellung 0 in Schaltstellung 1 umschaltet (Fig. 1B).

Der Zylinderraum 8 wird über eine Leitung 27 und das Ventil 28 zum Tank druckentlastet. Da der untere Zylinderraum 4 ständig über eine Leitung 30 mit einer Druckmittelquelle 32 verbunden ist und der Zylinderraum 8 druckentlastet wurde, bewegen sich die untere Platte 1 und der Kolben 2 mit der Kraft der druckmittelbeaufschlagten Fläche 4 nach unten. Während des Arbeitshubes wird der Ventilkoben 9 in den Raum 11 des oberen Kolbens 12 gedrückt. Das Drucköl aus Kam mer 11 gelangt über Bohrung 10 in den unte ren Zylinderraum 4. Der Arbeitshub ist been det, wenn die Unterkante der oberen Platte 14 auf der oberen Fläche des Zylindergehäuses 3 aufliegt (Festanschlag 22) (Fig. 1C).

Um den Rückhub einzuleiten, wird Ventil 28 in Schaltstellung 0 und ein Ventil 31 in Schaltstellung 1 geschaltet. Hierdurch wird über eine Leitung 25 die Wirkfläche 16 ent lastet. Der Ventilkolben 9 wird über die Wirk fläche der Bohrung 5 nach oben verschoben und verbindet somit die Druckräume 4 und 8. Die Eilrückhubbewegung wird durch den mechanischen Antrieb 13 ausgeführt. Die Zylinderkolbeneinheit 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 beschrie benen Funktionsablauf. Statt des mecha nischen Antriebs 13 wird die Eilhubbewegung durch je einen druckmittelbeaufschlagten Zylinder 50 und 51 ausgeführt.

Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführung entspricht dem in Fig. 1 beschrie benen Funktionsablauf. Der Arbeitszylinder in Fig. 3 hat zwei gleichgroße Kolben 2A und 2B, die über eine Kräftebrücke 7 mit dem Kolben 12 im Kräftegleichgewicht gehalten werden. Die Wirkflächen der Kolben 2A und 2B entsprechen der Wirkfläche des Kolbens 12.

Bezugszeichenliste

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 hydr. 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 Verstellmutter für Hubverstellung
19 Verstellgewinde auf Verbindungsstangen
20 Schaltspindel
21 Schalter
22 Anschlagfläche für obere Platte 14
23
25 Steuerleitung für Wirkfläche 16
26 Anschluß am oberen Zylinder 8
27 Leitung oberer Zylinder - Ventil 28
28 Ventil für Arbeitshub
29 Anschluß am unteren Zylinder 4
30 Leitung von Druckmittelquelle 32 zum Zylinderraum 4
31 Steuerventil für Wirkfläche 16
32 Druckmittelquelle für Arbeitshub
50 Eilgangkolben für Rückhub
51 Eilgangkolben für Vorlauf
52 Steuerventil für Eilgangsteuerung
53 Druckmittelquelle für Leerhub
54 Leitung Ventil - Eilgangkolben - Vorlauf
55 Leitung Ventil - Eilgangkolben - Rücklauf

Claims

1. Hydraulik- oder Pneu matikzylinder mit mindestens zwei gegen einander wirkenden Kolben mit gleichgroßen, außer beim Arbeitshub ständig mit Druck medium beaufschlagten Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß die, durch das Druckmedium beaufschlagt, gegeneinander wirkenden Kolben (2, 12) durch eine außerhalb des Zylindergehäuses (3) angeordnete Kräftebrücke, bestehend aus einer unteren Platte (1), Verbindungsstangen (7) und einer oberen Platte (14) zusammen gehalten werden, daß ein erster Abstand (C) zwischen einer Anschlagfläche (22) am Zylindergehäuse (3) und der oberen Platte (14) über einen mit Feststellmuttern (18) auf Verstellgewinden (19) der Verbindungs stangen (7) verstellbaren Festanschlag ein stellbar ist, und daß der erste Abstand (C) um eine Distanz (D) kleiner als ein zweiter Ab stand (B) zwischen der mit Druckmedium be aufschlagten Fläche des einen Kolbens (12) und der diesem gegenüber liegenden Stirn fläche des Zylindergehäuses (3) ist.

2. Hydraulik- oder Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leerzustell- und Leer rückhubbewegung durch einen mechanischen Antrieb (13), z. B. Exzenter- oder Knie hebelantrieb, ausgeführt wird und daß die Arbeitskraft über mindestens einen druckbe aufschlagten Kolben (2) erzeugt wird.

3. Hydraulik- oder Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Ventilkolben (9), über eine Verbindungsstange mit einem Steuerkol ben (15) fest verbunden ist und daß der Steu erkolben (15) durch Druckbeaufschlagung in einem Raum (16) gegen einen Anschlag in seinem Gehäuse (17) gedrückt wird und daß der Arbeitshub (A) über die Anschlagver stellung einstellbar ist und über eine mechani sche Synchronisation des Ventilkolbens mit einer Schaltstange (20) die Betätigung eines Endschalters (21) gesteuert wird, der ein Signal zur Umstellung eines Ventils (28) gibt, das den Arbeitshub einleitet.

4. Hydraulik- oder Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Eilzustell- und Eilrück hubbewegung durch mindestens je eine mit Druckmedium beaufschlagte Fläche (50) und Fläche (51) ausgeführt wird.

5. Hydraulik- oder Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Arbeitszylinders (Fig. 3) zwei gleichgroße Kolben (2A und 2B) aufweist, die über eine Kräftebrücke (7) mit dem Kolben (12) im Kräftegleichgewicht gehalten werden. Die Wirkflächen der Kolben (2A und 2B) entsprechen in ihrer Summe der Wirkfläche des Kolbens (12).