DE3807669A1 - Stufenlos verriegelbarer arbeitszylinder - Google Patents
Stufenlos verriegelbarer arbeitszylinderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit einem Zylinderkörper,
einem Zylinderboden und einem Zylinderdeckel sowie einem im
Zylinderkörper beweglich angeordneten und mit einer Kolbenstange ver
bundenen Arbeitskolben, wobei die Kolbenstange durch den Zylinder
boden nach außen geführt ist und Zylinderboden sowie Zylinderdeckel
jeweils einen in den Zylinderkörper hineinführenden Druckmittelkanal
aufweisen.
Arbeitszylinder der oben beschriebenen Art sind handelsüblich, weit
verbreitet im Einsatz und haben sich bestens bewährt. Sie sind in der
Lage im Bereich ihres möglichen Hubes ein beliebiges Bauteil mit einer
einstellbaren oder regelbaren Geschwindigkeit zu bewegen, also eine
Vorschubbewegung zu erzeugen, oder aber ein zu bewegendes Bauteil von
einer Endlage in eine andere Endlage mit einer vorgebbaren Geschwin
digkeit zu bewegen. Hierbei können solche Endlagen durch äußere
Anschläge bestimmt sein oder durch im Inneren des Arbeitszylinders
selbst vorhandene Anschläge, wie z. B. Zylinderdeckel und Zylinderfuß,
bestimmt sein.
Es ist jedoch in vielen Fällen notwendig oder wünschenswert, irgendeine
sich aus der jeweiligen Arbeitssituation ergebende Zwischenstellung
einzufahren und zuverlässig zu halten. Hierbei ist es natürlich erforder
lich diese Zwischenstellung auch dann zu halten, wenn Energieausfall
eintritt.
Um dieses Problem zu lösen, wird nach der US-PS 45 37 113 ein
Arbeitszylinder der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dem eine
Bremseinrichtung für die austretende Kolbenstange vorangeschaltet ist.
Hierbei werden in Umfangsrichtung um die Kolbenstange verteilte
Bremssegmente über Keilflächen gegen die Kolbenstange gepreßt, die
hierdurch gebremst und damit festgehalten wird. Die Bremskraft wird
hierbei von Federelementen aufgebracht, so daß die Bremskraft auch bei
Energieausfall aufrechterhalten werden kann.
Diese vorbekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die
Bremseinrichtung sehr bauaufwendig ist und groß baut. Da die Kolben
stange zudem nur kraftschlüssig gebremst wird, kann eine eingefahrene
Position nicht sicher gehalten werden, weil bei einer äußeren Kraft in
der Nähe der Bremskraft die Kolbenstange durch die Bremse rutschen
kann. Außerdem ist bei dieser Anordnung die Gefahr der Riefenbildung
auf der Kolbenstange zu befürchten, wodurch die Zylinderdichtungen
beschädigt und der Arbeitszylinder leck würde. Eine heute übliche
Hartverchromung der Außenfläche der Kolbenstange zum Schutz gegen
Witterungseinflüsse kommt bei einer solchen Anordnung nicht mehr in
Frage. Die Bremseinrichtung würde die Chromschicht alsbald zerstören.
Mit der DE-OS 29 11 071 ist ein Zylinder der eingangs beschriebenen Art
bekanntgeworden, der in einer bestimmten Endlage über Arretierkugeln,
die in eine Rille eingreifen, formschlüssig verriegelt werden kann. Auch
hier wird die Verriegelung gesichert über Federelemente, so daß die
Verriegelung aufrechterhalten werden kann, auch bei totalem Energie
ausfall. Mit dieser Anordnung ist es jedoch nicht möglich, eine
Verriegelung in beliebigen Positionen vorzunehmen. Es ist vielmehr nur
eine einzige fest vorbestimmte Position verriegelbar.
Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der
Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Arbeitszylinder der
eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, dessen Kolbenstange in jeder
beliebigen Hubstellung mechanisch, also formschlüssig, verriegelt werden
kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenstange
eine auch durch den Kolben hindurchgehende Längsbohrung mit
zahnartiger oder wellenartiger Profilierung der Innenwand aufweist, in
die hinein ein stationär gehaltenes Rohr mit einer darin verschieblich
angeordneten Stange geführt ist, wobei die Stange mindestens einen
radial und parallel zur Längserstreckung der Stange verlaufenden Kugel
umlaufkanal aufweist mit mindestens zwei im Abstand zueinander an der
Stangenoberfläche austretenden Öffnungen, denen ein Schlitz entspre
chender Länge in der Wand des stationär gehaltenen Rohres zugeordnet
ist, wobei Kugelumlaufkanal und Schlitz vollständig mit Kugeln
ausgefüllt sind und wobei alle Abmessungen so gewählt sind, daß die an
der Stangenoberfläche und damit im Schlitz des Rohres befindlichen
Kugeln in die Profilierung der Innenwand der Kolbenstange eingreifen.
Durch diesen Aufbau werden die Kugeln im Kugelumlaufkanal über die
Profilierung der Innenwand während einer Verschiebung der Kolben
stange ständig rundgeführt. Hierbei treten sie aus dem Kugelumlaufkanal
aus und gleiten oder rollen in dem genannten Schlitz des Rohres,
getrieben von der Profilierung der Innenwand der Kolbenstange. Wird
nun die Stange mit dem Kugelumlaufkanal axial relativ zu dem Schlitz
des Rohres bewegt, so ist sofort ein weiterer Kugelumlauf mechanisch
verhindert. Damit ist die Kolbenstange sofort formschlüssig blockiert.
Ein Weiterbewegen der Kolbenstange ist ohne Zerstörung der Einrichtung
nicht möglich.
Es ist aus Gründen der vereinfachten Fertigung vorteilhaft, wenn die
Profilierung der Innenwand der Kolbenstange als Gewinde ausgebildet
ist. Ein solches Gewinde läßt sich mit einfachen Mitteln herstellen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß nur ein Kugelumlauf
kanal mit zugehörigem Schlitz des Rohres im Bereich der Kolbenstangen
durchführung durch den Zylinderboden vorgesehen ist. In der Regel ist
nur ein einziger Kugelumlaufkanal ausreichend, um die anfallenden
Kräfte aufzunehmen. Hierbei ist es vorteilhaft, diesen Kugelumlaufkanal
im Bereich der Kolbenstangendurchführung durch den Zylinderboden
vorzusehen, weil in dieser Anordnung der vollständige Hub des Arbeits
zylinders auch tatsächlich ausgenützt werden kann.
Es ist besonders günstig und einfach in der Fertigung, wenn das stationär
gehaltene Rohr mit einem Ende im Zylinderdeckel befestigt ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß die
Stange durch den Zylinderdeckel nach außen geführt und dort mit einer
Betätigungseinrichtung verbunden ist. Hierdurch wird es möglich, die
Betätigung und damit die Arretierung, automatisch vorzunehmen in
Abhängigkeit von irgendwelchen Ereignissen, die die Betätigungseinrich
tung entsprechend ansteuern.
Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die Betätigungseinrichtung eine
Verschiebeeinrichtung ist. Zwar würde die gewünschte Arretierung auch
dann eintreten, wenn die Stange mit dem Kugelumlaufkanal verdreht
würde. Bei einer Verdrehung ergibt sich jedoch eine ungünstigere
Lastverteilung als bei einer Verschiebung. Die Verwendung einer
Verschiebeeinrichtung zur Betätigung der Stange erweist sich somit als
vorteilhaft.
Es ist dann ergänzend vorgeschlagen, daß das äußere Ende der Stange
mit einem Betätigungskolben verbunden ist, der seinerseits in einem
Betätigungszylinder angeordnet ist. Die Ausbildung der Betätigungsein
richtung als Kolben-Zylindereinheit ist besonders einfach und es kann
eine solche Betätigungseinrichtung auch mit dem ohnehin für die
Betätigung des Arbeitszylinders vorhandenen Druckmedium beaufschlagt
werden.
Es ist in weiterer Ausgestaltung vorteilhaft, wenn eine Verdrehsicherung
für den Betätigungskolben vorgesehen ist. Wenn die Betätigungseinrich
tung eine Verschiebeeinrichtung ist mit einem Betätigungskolben, dann
muß darauf geachtet werden, daß eine Verdrehung der Stange nicht
eintritt, weil eine unbekannte Verdrehung der Stange zur Funktionsun
fähigkeit führt.
Eine andere Ausgestaltung wiederum sieht vor, daß der Betätigungs
zylinder einen Zylinderkörper, einen Zylinderdeckel und einen Zylinder
fuß aufweist, wobei der Betätigungskolben als Verdrehsicherung einen
parallel zur Stange angeordneten Zylinderstift aufweist, der in einer
entsprechend passenden Bohrung im Zylinderfuß gleitet. Es kann sich
also um einen irgendwo in Richtung der Stange angeordneten Betäti
gungszylinder aufweisen, wobei dieser Betätigungszylinder die übliche
Bauart einer druckmittelbetätigten oder strömungsmittelbetätigten
Einheit aufweisen kann. Die beschriebene Verdrehsicherung sorgt hierbei
auf einfache Weise für die notwendige Verdrehsicherheit. Grundsätzlich
kann jedoch jede beliebige Verdrehsicherung verwendet werden, die mit
den jeweiligen Bauteilen zusammenarbeiten kann.
Es ist dann weiter nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Zylinder
deckel einen Druckmittelanschluß aufweist zur Beaufschlagung des
Betätigungskolbens mit Druckmittel, wobei in umgekehrter Richtung der
Betätigungskolben von elastischen Mitteln beaufschlagt wird. Hierdurch
kann die Einheit verschiebefähig gehalten werden solange Druckmittel
mit ausreichendem Druck ansteht. Fällt das Druckmittel aus, überwiegt
die Kraft der elastischen Mittel und die Einrichtung wird unverzüglich
mechanisch und formschlüssig verriegelt.
Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die elastischen Mittel als Spiraldruck
federn ausgebildet sind. Hierbei ist es denkbar, nur eine Feder zu
verwenden, die konzentrisch zur Stange angeordnet ist. Es ist aber auch
möglich, rund um die Stange herum mehrere einzelne Spiraldruckfedern
anzuordnen. Dies gibt auch eine zusätzliche Sicherheit für den Fall des
Bruches einer Spiraldruckfeder.
Es ist dann weiter nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Zylinderfuß
des Betätigungszylinders gleichzeitig Zylinderdeckel des Arbeitszylinders
ist. Hierdurch wird die Anzahl der Bauteile verringert, ohne die Funktion
zu beeinträchtigen.
Es ist nach der Erfindung weiter vorgesehen, daß der Kugelumlaufkanal
gebildet wird von zwei geneigt zueinander verlaufenden geraden Radial
bohrungen durch die Stange, die miteinander einen Winkel einschließen,
der sich zum Schlitz des Rohres hin öffnet und einer unteren, radial
offenen, die beiden Radialbohrungen verbindenden Längsnut. Diese
Gestaltung ermöglicht es, den Kugelumlaufkanal in die im Querschnitt
kreisrunde Stange mit einfachen Werkzeugen und Arbeitsmethoden
einzuarbeiten. Es müssen keinerlei Einsätze oder gekrümmte Bahnen mit
aufwendigen Fertigungsmethoden hergestellt werden. Zwei einfache
Bohrungen und eine einfache Längsnut reichen völlig aus.
Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die Stirnflächen des Schlitzes eine den
Umlauf der Kugeln fördernde Neigung aufweisen. Auch hierzu sind
aufwendige Fertigungsmethoden nicht erforderlich. Es genügt, wenn
dieser Schlitz mit einem Fingerfräser eingefräst wird, der in den
jeweiligen Endlagen entsprechend geschwenkt wird zur Herstellung der
gewünschten Neigung.
Es ist weiter nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß der Zylinder
körper des Betätigungszylinders und der Zylinderdeckel des Arbeits
zylinders einstückig ausgebildet sind. Hierdurch wird eine weitere
Reduzierung der Bauteile erreicht. Die einstückige Ausbildung ist auch
problemlos anfertigbar, weil der Betätigungszylinder nur sehr kurzhubig
ausgebildet sein kann.
Schließlich ist nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß die wirksame
Kolbenfläche des Betätigungskolbens größer ist als die Kolbenfläche des
Kolbens, der der Kolbenstange zugeordnet ist. Hierdurch ergibt sich auch
bei niedrigen Betätigungsdrücken ein günstiges Kräfteverhältnis und eine
hohe Schaltsicherheit.
Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 Querschnitt durch einen Arbeitszylinder
in verriegelter Stellung,
Fig. 2 Querschnitt wie Fig. 1, jedoch in
Bewegungsstellung,
Fig. 3 Detailansicht des Rohres mit kugelge
fülltem Schlitz in Ansicht des Pfeils A
nach Fig. 1.
Der Arbeitszylinder 30 besteht im wesentlichen und in üblicher Weise aus
einem Zylinderkörper 37 mit einem an einem Ende angeordneten
Zylinderboden 34 und einem am anderen Ende angeordneten Zylinder
deckel 16. Zur Versorgung des Zylinderskörpers 37 mit Druckmedium
weist der Zylinderboden 34 einen Druckmittelkanal 18 und der Zylinder
deckel 16 einen Druckmittelkanal 17 auf. Im Zylinderkörper 37 ist
verschiebbar ein Kolben 1 angeordnet, der einseitig mit einer Kolben
stange 2 verbunden ist, die durch den Zylinderboden 34 in üblicher Weise
nach außen geführt ist. Hierbei können bei der Durchführung im
Zylinderboden 34 die üblichen Gleitbüchsen und Dichtelemente vorge
sehen sein, die hier nicht näher bezeichnet sind. Ebenso kann der Kolben
1 in üblicher Weise gegen die Zylinderwand des Zylinderkörpers 37
abgedichtet sein.
Die Kolbenstange 2 ist innen hohl über ihre gesamte Länge, wobei diese
innere Längsbohrung 35 der Kolbenstange 2 durch den Kolben 1 hindurch
fortgesetzt ist. Die innere Fläche der hohlen Kolbenstange 2 weist eine
Profilierung 7 auf, die vorzugsweise als Rundgewinde gestaltet ist.
Innerhalb dieser profilierten Längsbohrung 35 der Kolbenstange 1 ist
stationär angeordnet ein Rohr 3, dessen Außendurchmesser so bemessen
ist, daß es mit geringem Spiel zu den am weitesten innen liegenden
Spitzen des Rundgewindes eingesetzt werden kann. Dieses stationär
angeordnete Rohr 3 ist mit einem Ende - vorzugsweise über eine Gewinde -
in den Zylinderdeckel 16 eingeschraubt.
Der Zylinderdeckel 16 weist konzentrisch zum Rohr 3 eine Bohrung auf,
durch die eine Stange 4 hindurch in das Innere des Rohres 3 eingesetzt
ist, so daß sich diese Stange 4 im Inneren des stationär angeordneten
Rohres 3 in Längsrichtung verschieben läßt.
Der Zylinderdeckel 16 ist gleichzeitig Zylinderboden für einen mit dem
Zylinderdeckel 16 einstückig ausgebildeten Zylinderkörper 32 eines
Betätigungszylinders 29. Auf der anderen Seite weist der Zylinderkörper
32 einen Zylinderdeckel 15 auf. Dieser Zylinderdeckel 15 ist mit einem
Druckmittelanschluß 31 ausgestattet. Innerhalb des Zylinderkörpers 32
des Betätigungszylinders 29 ist ein Betätigungskolben 12 angeordnet, der
mit dem in den Zylinderkörper 32 hineinragenden Ende der Stange 4 fest
verbunden ist, so daß die Stange 4 von einer Bewegung des Betätigungs
kolbens 12 mit bewegt werden kann.
Exzentrisch zur Stange 4 weist der Betätigungskolben 12 einen parallel
zur Stange 4 angeordneten Zylinderstift 11 auf, der in einer entspre
chenden zylindrischen Bohrung 33 im Zylinderdeckel 16 gleitet und
damit den Betätigungskolben 12 gegen Verdrehung sichert.
Sowohl der Zylinderdeckel 16 als auch der Arbeitskolben 12 weisen an
ihren sich gegenüberliegenden Stirnseiten, um die Stange 4 herum
verteilt, jeweils mehrere Federkammern 10 auf, in die Spiraldruckfedern
14 eingesetzt sind.
Der Zylinderkörper 32 kann in der Nähe des Bodens eine Belüftungs
bohrung 38 aufweisen, durch die bei einer Bewegung des Arbeitskolbens
12 Luft einströmen kann oder Luft hinausgedrückt werden kann. Der
Kolben 12 selbst kann in üblicher Weise gegen die Innenwand des
Zylinderskörpers 32 abgedichtet sein, um dadurch zu verhindern, daß ein
über den Druckmittelanschluß 31 eingebrachtes Druckmittel in den
Zylinderraum gerät, der mit den Spiraldruckfedern 14 ausgerüstet ist.
Sowohl die Stange 4 als auch das Rohr 3 reichen bis in den Bereich der
Kolbenstangendurchführung des Zylinderbodens 34 des Arbeitszylinders
30 für die Kolbenstange 2. In diesem Bereich weist die Stange 4 einen
Kugelumlaufkanal 5 auf, der im wesentlichen aus zwei im Abstand
zueinander radial verlaufenden Bohrungen 26 und 27 mit der Neigung 8
besteht, die beidseitig die Stange 4 radial durchdringen. Da die beiden
Bohrungen 26 und 27 geneigt verlaufen, liegen auf der einen Seite die
Durchtrittsöffnungen weiter auseinander als auf der anderen Seite. Auf
der Seite, auf der die Durchtrittsöffnungen näher beieinander liegen,
werden diese mit einer Längsnut 28 verbunden, die als Tiefenmaß das
Maß des Bohrungsdurchmessers der Querbohrungen aufweist.
Auf der Seite, auf der die Durchtrittsöffnungen der Bohrungen 8 in
Längsrichtung weiter voneinander entfernt liegen, weist das Rohr 3 einen
in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 25 auf. Die jeweils gerundeten
Stirnflächen 9 dieses Schlitzes 25 sind in radialer Richtung so geneigt,
daß der Schlitz in Richtung zur Stangenoberfläche 36 der Stange 4 hin
länger wird. Schlitz 25, Bohrungen 26 und 27 und die erwähnte
Verbindungsnut zwischen den Bohrungen 26 und 27 sind vollständig mit
Kugeln 6 ausgefüllt. Hierbei ist vorzugsweise die Wandstärke des Rohres
3 so bemessen, daß sie etwa 2/3 des Kugeldurchmessers der verwendeten
Kugeln 6 als Wandstärke aufweist. Innendurchmesser und Außendurch
messer dieses Rohres 3 können dann so gewählt sein, daß sich ein
ergebendes Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Stange 4 und dem
engsten Innendurchmesser der hohlen Kolbenstange 2 gemittelt wird.
Der Druckmittelkanal 18 ist mit einer Druckmittelleitung 22 und der
Druckmittelkanal 17 mit einer Druckmittelleitung 22′ verbunden. Diese
münden in einem sogen. 5/3-Wegeventil 20, das seinen Namen daher hat,
daß es fünf Druckmittelanschlüsse aufweist und in drei Schaltstellungen
schaltbar ist. Es sind dies die Schaltstellungen a, b und 0. Die Wirkung
dieser Schaltstellungen ist durch die entsprechenden Durchflußsymbole
deutlich gemacht.
Zwischen den Leitungen 22 und 22′ ist ein Wechselrückschlagventil 19
angeordnet, daß mit je einer Seite mit der Leitung 22 bzw. 22′ verbunden
ist. Eine Druckmittelleitung 21 als Ausgangsleitung aus dem Wechsel
rückschlagventil 19 ist mit dem Druckmittelanschluß 31 des Zylinder
deckels 15 verbunden.
Im drucklosen Zustand sorgen die Spiraldruckfedern 14 dafür, daß der
Arbeitskolben 12 um den Hub 13 verfahren und gegen die Innenseite des
Zylinderdeckels 15 angedrückt wird. Hierbei hat der Arbeitskolben 12
gleichzeitig in entsprechender Richtung die Stange 4 verschoben.
Hierdurch ergibt sich eine Situation wie in Fig. 1 dargestellt. Wird die
Kolbenstange 2 nun beispielsweise auf Zug belastet, so werden die
Kugeln 6 über die Profilierung 7 in Zugrichtung mitgenommen und es
wird die vorderste Kugel 6 gegen die Stirnfläche 9 des Schlitzes 25 im
Rohr 3 gedrückt, wodurch die Kolbenstange mechanisch blockiert ist.
Weiterhin wird Druck dadurch aufgenommen, daß die sich der ersten
Kugel 6 nach rechts anschließende dritte Kugel an der Kugel abstützt,
die im Kugelumlaufkanal 5 in der linken Bohrung 27 liegt. Diese Kugel
wiederum gibt den entsprechenden Druck an die nachfolgenden Kugeln
weiter, bis schließlich zur letzten im Inneren des Kugelumlaufkanals 5
angeordneten Kugel, die ihrerseits am Anschlagpunkt 23 von innen gegen
die Wandung des Rohres 3 drückt und dort festgehalten wird. Der
Kugelumlauf ist damit gesperrt. Da die Kugeln sich nun einerseits nicht
bewegen können, andererseits aber über die Profilierung 7 formschlüssig
mit der Kolbenstange 2 verbunden sind, ist die Kolbenstange 2 somit
formschlüssig und mechanisch gesperrt. Diese Sperrung ist ebenso
wirksam dann, wenn nicht eine Zugbelastung auf die Kolbenstange 2,
sondern vielmehr in gleicher Anordnung eine Druckbelastung auf die
Kolbenstange 2 ausgeübt wird. Bei einer Druckbelastung drückt die
zweite Kugel von links auf die erste in der linken Bohrung 27 des
Kugelumlaufkanals 5 befindliche Kugel, die nun wieder in gleicher Weise
den Druck weitergibt durch den Kugelumlaufkanal 5 hindurch bis zur
dort angeordneten letzten Kugel, die nun ihrerseits wieder am Anschlag
punkt 23 gegen die Innenwandung des Rohres 3 gedrückt und dort
dadurch festgehalten wird. Weiter kann auch die im Schlitz 25
befindliche erste Kugel rechts gegen die entsprechende Stirnfläche 9 des
Schlitzes 25 des Rohres 3 gedrückt werden und damit ebenfalls auch dort
eine formschlüssige Sperrung bewirken.
Soll nun die Kolbenstange 3 eingefahren, also in Fig. 1 der Kolben 1
nach rechts bewegt werden, so muß das 5/3-Wegeventil 20 in die
Schaltposition b gefahren werden, so daß Strömungsmittelpunkt P über
den Anschluß P 2 in die Druckmittelleitung 22 und damit über den
Druckmittelkanal 18 auf die linke Seite des Kolbens 1 geführt wird,
wodurch dieses Druckmittel versucht, den Kolben 1 nach rechts in Fig.
1 zu bewegen. Wegen der noch bestehenden Arretierung ist dies jedoch
nicht möglich. Zur Lösung der Arretierung strömt auch über die
Druckmittelleitung 22 und durch das Wechselrückschlagventil 19 und die
Druckmittelleitung 21 über den Druckmittelanschluß 31 Druckmittel auf
die Kolbenfläche 24 des Betätigungskolbens 12. Die Druckmittelleitung
21 wird hierbei automatisch vom Wechselrückschlagventil 19 freigegeben,
das dann in der in Fig. 1 gezeigten Schaltposition steht. Das über den
Druckmittelanschluß 31 nunmehr eintretende Druckmittel drückt den
Betätigungskolben 12 gegen die Kraft der Spiraldruckfedern 14 um den
Hub 13 nach links bis er die in Fig. 2 dargestellte Lage erreicht. Die
Belüftungsbohrung 38 sorgt hierbei dafür, daß kein unerwünschter
Gegendruck entsteht. Es ergibt sich eine Lage wie in Fig. 2 gezeichnet.
In dieser Lage können die Kugeln 6 ungehindert von den Profilierungen 7
der Kolbenstange 2 in Längsrichtung durch den Schlitz 25 und durch die
geneigt angeordnete gerade Radialbohrung 26 und die Längsnut 28 und
durch die sich anschließende gerade Radialbohrung 27 rund bewegt
werden. Es ist also eine ungehinderte Bewegung des Kolbens 1 nach
rechts möglich, so daß die Kolbenstange 2 ungehindert einfahren kann.
Ebenso ist die umgekehrte Bewegung möglich, bei der der Betätigungs
kolben 12 die gleiche Lage, wie in Fig. 2 gezeichnet, beibehält. Ein
Ausfahren der Kolbenstange 2 durch eine Bewegung des Kolbens 1 nach
links wird einfach dadurch erreicht, daß das 5/3-Wegeventil 20 in die
Schaltstellung a geschaltet wird, wodurch nunmehr die Druckmittellei
tung 22′ über den Kanal P/P 4 beaufschlagt wird. Gleichzeitig wird
hierdurch das Wechselrückschlagventil 19 in die andere als die in Fig. 1
gezeichnete Lage umgeschaltet, wodurch jedoch wiederum die Druckmit
telleitung 21 in der bereits beschriebenen Weise beaufschlagt wird, so
daß die Lage des Betätigungskolbens 12, wie in Fig. 2 gezeichnet,
beibehalten werden kann. Es ist auch nun wieder eine ungehinderte
Bewegung des Kolbens 1 und damit der Kolbenstange 2 möglich.
Soll nun in irgendeiner beliebigen Stellung eine formschlüssige
Arretierung erfolgen, so wird einfach das 5/3-Wegeventil in die
Schaltstellung 0 gefahren, wodurch sowohl die Druckmittelleitung 22 als
auch die Druckmittelleitung 22′ über die Anschlüsse P 2-P 3 und P 4-P 5
auf Tank gelegt, also drucklos werden. Hierdurch wird gleichzeitig die
Druckmittelleitung 21 drucklos, so daß der Betätigungskolben 12 von den
Spiraldruckfedern sofort ganz nach rechts in die in Fig. 1 dargestellte
Lage geschoben wird. Damit aber ist die bereits beschriebene mecha
nische Arretierung bewirkt. Diese mechanische Arretierung kann in jeder
beliebigen Stellung erfolgen. Die Schaltung erfolgt sehr rasch, weil der
Schalthub sehr kurz gehalten werden kann. Es genügt ein Schalthub von
ca. dem 1,5fachen Betrag des Durchmessers der verwendeten Kugeln.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Kolben
2 Kolbenstange
3 Rohr
4 Stange
5 Kugelumlaufkanal
6 Kugel
7 Profilierung
8 Neigung
9 Stirnflächen
10 Federkammer
11 Zylinderstift
12 Betätigungskolben
13 Hub
14 Spiraldruckfeder
15 Zylinderdeckel
16 Zylinderdeckel
17 Druckmittelkanal
18 Druckmittelkanal
19 Wechselrückschlagventil
20 5/3-Wegeventil
21 Druckmittelleitung
22 Druckmittelleitung
22′ Druckmittelleitung
23 Anschlagpunkt
24 Kolbenfläche
25 Schlitz
26 gerade Radialbohrung
27 gerade Radialbohrung
28 Längsnut
29 Betätigungszylinder
30 Arbeitszylinder
31 Druckmittelanschluß
32 Zylinderkörper
33 Bohrung
34 Zylinderboden
35 Längsbohrung
36 Stangenoberfläche
37 Zylinderkörper
38 Belüftungsbohrung
2 Kolbenstange
3 Rohr
4 Stange
5 Kugelumlaufkanal
6 Kugel
7 Profilierung
8 Neigung
9 Stirnflächen
10 Federkammer
11 Zylinderstift
12 Betätigungskolben
13 Hub
14 Spiraldruckfeder
15 Zylinderdeckel
16 Zylinderdeckel
17 Druckmittelkanal
18 Druckmittelkanal
19 Wechselrückschlagventil
20 5/3-Wegeventil
21 Druckmittelleitung
22 Druckmittelleitung
22′ Druckmittelleitung
23 Anschlagpunkt
24 Kolbenfläche
25 Schlitz
26 gerade Radialbohrung
27 gerade Radialbohrung
28 Längsnut
29 Betätigungszylinder
30 Arbeitszylinder
31 Druckmittelanschluß
32 Zylinderkörper
33 Bohrung
34 Zylinderboden
35 Längsbohrung
36 Stangenoberfläche
37 Zylinderkörper
38 Belüftungsbohrung
Claims (16)
1. Arbeitszylinder mit einem Zylinderkörper, einem Zylinderboden und
einem Zylinderdeckel sowie einem im Zylinderkörper beweglich
angeordneten und mit einer Kolbenstange verbundenen Arbeitskol
ben, wobei die Kolbenstange durch den Zylinderboden nach außen
geführt ist und Zylinderboden sowie Zylinderdeckel jeweils einen in
den Zylinderkörper hineinführenden Druckmittelkanal aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (2) eine auch durch
den Kolben (1) hindurchgehende Längsbohrung (35) mit zahnartiger
oder wellenartiger Profilierung (7) der Innenwand aufweist, in die
hinein ein stationär gehaltenes Rohr (3) mit einer darin verschieblich
angeordneten Stange (4) geführt ist, wobei die Stange (4) mindestens
einen radial und parallel zur Längserstreckung der Stange (4)
verlaufenden Kugelumlaufkanal (5) aufweist mit mindestens zwei im
Abstand zueinander an der Stangenoberfläche austretenden
Öffnungen, denen ein Schlitz (25) entsprechender Länge in der Wand
des stationär gehaltenen Rohres (3) zugeordnet ist, wobei Kugel
umlaufkanal (5) und Schlitz (25) vollständig mit Kugeln (6) ausgefüllt
sind und wobei alle Abmessungen so gewählt sind, daß die an der
Stangenoberfläche (36) und damit im Schlitz (25) des Rohres (3)
befindlichen Kugeln in die Profilierung (7) der Innenwand der
Kolbenstange (2) eingreifen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Profilierung (7) als Gewinde ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur
ein Kugelumlaufkanal (5) mit zugehörigem Schlitz (25) des Rohres
(3) im Bereich der Kolbenstangendurchführung durch den Zylinder
boden (34) vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß das stationär gehaltene Rohr (3) mit einem Ende im
Zylinderdeckel (16) befestigt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Stange (4) durch den Zylinderdeckel (16) nach außen
geführt wird und dort mit einer Befestigungseinrichtung (29)
verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Betätigungseinrichtung (29) eine Verschiebeeinrichtung ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
äußere Ende der Stange (4) mit einem Betätigungskolben (12)
verbunden ist, der seinerseits in einem Betätigungszylinder (29)
angeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Verdrehsicherung für den Betätigungskolben (12) vorgesehen ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Betätigungszylinder (29) einen Zylinderkörper (32),
einen Zylinderdeckel (15) und einen Zylinderfuß (16) aufweist, wobei
der Betätigungskolben (12) als Verdrehsicherung einen parallel zur
Stange (4) angeordneten Zylinderstift (11) aufweist, der in einer
entsprechend passenden Bohrung (33) im Zylinderfuß (16) gleitet.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß der Zylinderdeckel (15) einen Druckmittelanschluß (31)
aufweist zur Beaufschlagung des Betätigungskolbens (12) mit Druck
mittel, wobei in umgekehrter Richtung der Betätigungskolben (12)
von elastischen Mitteln beaufschlagt wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
elastischen Mittel als Spiraldruckfedern (14) ausgebildet sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Zylinderfuß des Betätigungszylinders (29) gleich
zeitig Zylinderdeckel (16) des Arbeitszylinders (30) ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kugelumlaufkanal gebildet wird von zwei geneigt
zueinander verlaufenden geraden Radialbohrungen (26, 27) durch die
Stange (4), die miteinander einen Winkel einschließen, der sich zum
Schlitz (25) des Rohres (3) hin öffnet und einer unteren, radial
offenen, die beiden Radialbohrungen (26, 27) verbindenden Längsnut
(28).
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stirnflächen des Schlitzes (25) eine den Umlauf der
Kugeln fördernde Neigung aufweisen.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß Zylinderkörper (32) und Zylinderdeckel (16) des
Arbeitszylinders (30) einstückig ausgebildet sind.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die wirksame Kolbenfläche (24) des Betätigungskolbens
(12) größer ist, als die Kolbenfläche des Kolbens (1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883807669 DE3807669A1 (de) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Stufenlos verriegelbarer arbeitszylinder |
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DE19883807669 DE3807669A1 (de) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Stufenlos verriegelbarer arbeitszylinder |
Publications (2)
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DE3807669A1 true DE3807669A1 (de) | 1989-09-21 |
DE3807669C2 DE3807669C2 (de) | 1992-01-30 |
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ID=6349215
Family Applications (1)
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DE3807669C2 (de) | 1992-01-30 |
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