DE3818833A1

DE3818833A1 - Kolben fuer druckluftzylinder, insbesondere fuer kolbenstangenlose zylinder

Info

Publication number: DE3818833A1
Application number: DE19883818833
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1989-02-02

Description

e

Die Geschwindigkeit bei Druckluftzylinder, bes. bei kolbenstangen losen Zylindern liegt mit oder ohne integrierten Ventilen im Zylinderdeckel bei 2-3 m/sec, weil die Zu- und Abluftbohrungen zu klein sind, um große Mengen fluidischer Medien in Wirkung zu bringen, die erforderlich sind, um Geschwindigkeiten über 3 oder 10 m/sec zu erreichen.

Bei Zylindern, deren Kolben mit fluidischen, gasförmigen Medien bewegt sind,werden verwendet man zur Endlagendämpfung Zapfen.

Kolben für kolbenstangenlose Zylinder, die mit fluidischen gas förmigen Medien bewegt werden, an den jeweiligen Endlagen abgedämpft. Dies geschieht dadurch, daß am Zylinderendstück die Luft über einen hohlen Zapfen zu- und abgeleitet wird.

Der Kolben fährt mit seiner Bohrung abdichtend in den Zapfen, wodurch der Abfluß fluidischer Medien versperrt wird. Das sich komprimierende gasförmige fluidische Medium wird dann über eine verengbare Nebenbohrung, die mit der Zu- und Abluftbohrung des Zylinderdeckels verbunden ist, abgeleitet. Der Kolben muß den konischen Zapfen mit dem möglichst geringen Durchmesser und der möglichst großen Innenbohrung für Zu- und Abluft aufnehmen, ebenfalls einen stabilen Nutring. Durch diese Konstruktionen wird automatisch der Durchmesser des Zapfens mit seiner Bohrung begrenzt.

Gleichzeitig ist die Zuluftbohrung im Zylinderdeckel durch den starkwandigen konischen Zapfen im Durchmesser begrenzt, besonders aber dann, wenn im Zylinderdeckel bereits ein 3/2 Wege Ventil integriert ist. Es sind auch Lösungen bekannt, wo im Kolben eine abgedichtete Welle hin und her geleitet und an ihrem Ende die jeweilige Bohrung verschließt. Die komprimierten fluidischen Medien entweichen dann durch die Nebenbohrung zur Ab- und Zuluftversorgung.

Diese Lösung war nicht betriebssicher, da der Differentialdruck nicht immer ausreichte, oder zur Wirkung kommen konnte. Wenn Massen in senkrechter Arbeitsweise abgefangen werden, ist der Staudruck größer als die in Vorschubrichtung wirkende Kraft.

Die Kolbenlänge des kolbenstangenlosen Zylinders ist in der Regel Durchmesser × 4. An den Enden 70 und 71 sind zur Abdichtung Lip penringe eingebaut, sowie Führungsringe 72 und 73 zur Aufnahme der Quer- und Seitenkräfte, die durch die wirkende Kolbenkraft entstehen wenn der auf dem Kolben befestigte Mitnehmer 74 durch das ge schlitzte, abgedichtete Rohr 75 in Wirkstellung die Kolbenkraft von 80-500 kg nach außen überträgt.

Um hohe Kolbengeschwindigkeiten über 2 m/s zu erreichen, sind große Zuluftbohrungen von 12-14 mm bei 40-50-63 Zylinder durchmessern erforderlich. Nach dem jetzigen Stand der Technik müßte der hohle, konische Zapfen der Zufluftbohrung 20, 16-18 mm im Durchmesser sein, mit derselben Bohrung im Kolben, wobei noch die Abdichtungskonstruktion des Zapfens mit der eingebauten Rück schlagfunktion im Kolben hinzukommt.

Bei einer Kolbengeschwindigkeit von 5-10 m/sec +80-500 kg Masse, entstehen sehr große Kräfte, die vor den Endlagen abgefan gen werden müssen. Dies ist nur über einen frühzeitig einsetzenden Dämpfvorgang möglich. Weil das geschlitzte Rohr im Umfang nicht kraftschlüssig ist, kann der komprimierende Druck nicht willkürlich erhöht werden, weil durch die Aufweitung das Dichtsystem versagen würde. Den Kolben mit einer längeren, größeren Bohrung zu versehen, scheitert an dem nicht zur Verfügung stehenden Platz. Die Konstruk tionslänge des Kolbens darf oder soll (5 × D) nicht überschritten werden, um den Vorteil des kolbenstangenlosen Zylinders zu erhalten. Es muß auch genügend Platz zur Verfügung sein, um den Mitnehmer zapfen möglichst in Nähe der Durchmessermitte des Kolbens zu befe stigen. Die Konstruktion muß auch auf die Lebensdauer von einigen 100 Millionen Hüben ausgelegt sein.

Aufgabe der Erfindung war es, Kolben so zu gestalten, daß bei Be aufschlagung mit gasförmigen fluidischen Medien, eine hohe Kolben geschwindigkeit erreicht wird, und die größer auftretenden Massen durch geeignete, austauschbare Dämpfung abzufangen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Kolben 1 eine Bohrung 2 eingebracht ist zur Aufnahme der Führungsbuchse 3 mit dem Lippenring 4 und dem Rundschnurring 5 zur Abdichtung. Der Sicherungsring 6 verhindert die Bewegung in Pfeilrichtung 7. Die Bohrung 2 im Kolben 1 ist bei 8 verkleinert auf den Durchmesser der Lauffläche 9.

Die Kolbenstange 11 hat eine durchgehende Bohrung 12, welche am Ende 13 durch ein federbelastetes Rückschlagventil 14 verschlossen ist. Die dichtende Scheibe 15 verschließt die Zuluftbohrung 20 des Zylinderdeckels 21 wenn der Kolben 16 in Pfeilrichtung 7 bewegt wird. Die im Raum 17 verdichtete Luft entweicht über die Abluftbohrung 18, deren Querschnitt drosselbar ist. Die Länge der Kolbenstange 11 kann beliebig lang gewählt werden, entsprechend der abzufangenden Masse und der zur Verfügung stehenden Einbaulänge in der Bohrung 2.

Wenn der Kolben 1 mit dem Endstück 21 kraftschlüssig ver bunden ist und Druckluft von der Zuluftführung 20 in Pfeil richtung 22 strömt, wird die dichtende Scheibe 15 mit der verbundenen Kolbenstange 11 zurückgedrückt in Pfeilrichtung 22, weil die Kolbenfläche des dichtenden Kolbens 16 kleiner ist als die Fläche der abdichtenden Scheibe 15. Dadurch kann der Raum 17 be lüftet werden, weil der Kolben sich in Pfeilrichtung 22 bewegt. Gleichzeitig wird über das federbelastete Rückschlagventil 14 bei der ersten Inbetriebnahme sowie Druckluft durch die hohle Kolben stange 11 mit deren Bohrung 12 zugeführt, bis Druckausgleich in der Bohrung 2 erfolgt. Da das Rückschlagventil 14 beliebig federbelastet ist, vermindert sich der Druck in der Bohrung 2, entsprechend dem gewünschten Druck, um den Kolben 16 in Pfeilrichtung 7 in Wirk stellung zu bringen.

Gleichzeitig wird Kolben 24 in Pfeilrichtung 25 in Wirkstellung ge bracht. Das Volumen in der Bohrung 2 wird komprimiert, wenn der Kol ben 1 mit dem ausgefahrenen Kolben 16 in Pfeilrichtung 7 und die dichtende Scheibe 15 kraftschlüssig die Bohrung 20 verschließt. Der sich weiterbewegende Kolben 1 in Pfeilrichtung 7 bewirkt, daß der Kolben 16 in Pfeilrichtung 25 bewegt wird. Das komprimierende Volumen in der Bohrung 2 kann, falls erforderlich über die hohle Kolbenstange 30 durch ein nicht dargestelltes, federbelastetes Überdruckventil entweichen. Das komprimierte Volumen in der Bohrung 2 sorgt dafür, daß der Kol ben 24 in Pfeilrichtung 25 in Wirkstellung kommt, ebenso der Kolben 16 in Pfeilrichtung 7.

Es ist auch eine weniger betriebssichere Lösung denkbar, wenn in der Bohrung 2 eine Feder eingebaut ist, welche die erforderliche Kraft aufbringt, um den Kolben 26 mit Dichtung 15 in Wirkstellung im Kolben 1 zu bringen.

Zur besseren Darstellung die Zeichnung 2 mit der Führungsbuchse 3 dem Lippenring 4, welche die Kolbenstange 11 abdichtet. Der Rund schnurring 5 dichtet ab zum nicht dargestellten Kolben 1. Der Sicherungsring 6 verhindert die Bewegung in Pfeilrichtung 7. Die dargestellte Bohrung 2 mit der Lauffläche 9 für den Kolben 16 mit dem Nutring 19. Die Kolbenstange 11 mit der durchgehenden Bohrung 12 ist mit einem Endstück 26 verbunden zur Aufnahme der Dichtung 15. Die in die Bohrung 12 eingebrachte Feder 54 drückt den Stößel 14 in Pfeilrichtung 7, wo eine Dichtung 51 mit einer Hohlscheibe 53 verbunden ist, welche die Funktion eines Rückschlagventils übernimmt. Der Sicherungsring 52 übernimmt die erforderliche Abstützfunktion von dem federbelasteten Stößel 14.

Die Zeichnung 3 zeigt ohne alle Bezugsnummern den Kolben 1 im kolbenstangenlosen Zylinder mit der Bohrung 2 und den Kolben 16 und 24 wo ein großer Abstand vorhanden ist um eine längere Kolben stange 11 austauschbar einbauen zu können, um den Dämpfungsweg früher einsetzen zu lassen. Zeichnung zeigt eine mögliche Ausführung im Maßstab 1 : 1,25 eines kolbenstangenlosen Zylinders. Der Dämpfweg ist an beiden Seiten durch die unterschiedlich lange Kolbenstange 11 gekennzeichnet. Die Konstruktion der Führungsbuchse 3 kann für alle Zylinderdurchmesser gleich sein, lediglich der Kolben 26 muß auf den Durchmesser der Zuluftbohrung 20 angepaßt werden. Der Kolben 26 ist vorteilhaft zur besseren Positionierung in der Zuluftbohrung 20 konisch.

Claims

Kolben für Druckluftzylinder, insbesondere für kolbenstangenlose Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. im Kolben 1 in einer Bohrung 2 ein Kolben 16 eingebaut ist, an dessen Kolbenstange 11 am Ende ein Kolben mit der Dichtung 15 angebracht ist, zum Verschließen der Zuluftbohrung 20,
- 2. die Zuluft zur Betätigung des Kolbens 16 vorteilhaft über ein geeignetes Rückschlagventil erfolgt,
- 3. die Zuluft vorteilhaft über die hohle Kolbenstange 11 erfolgt,
- 4. in der Bohrung 25 eine Feder eingebaut ist, die den Kolben 26 mit Dichtung 15 in Wirkstellung bringt, zur Abdichtung der Zuluftbohrung 20 am jeweiligen Zylinderendstück.