DE4217405A1

DE4217405A1 - Druckmittelbetaetigter stellmotor

Info

Publication number: DE4217405A1
Application number: DE19924217405
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Puritz; Wilhelm Lengen
Original assignee: CTA COMPOSITE TECH AUTOM GmbH
Current assignee: CTA COMPOSITE TECH AUTOM GmbH
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1993-01-07

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Stell motor mit einem Hauptzylinder, einem im Hauptzylinder ver schiebbaren ersten Hohlkolben, dessen Innenraum unmittelbar mit einem angrenzend an den Zylinderdeckel des Hauptzy linders vorgesehenen ersten Druckraum kommuniziert, in den ein erster Druckmittelanschluß mündet, einem in dem ersten Hohlkolben verschiebbaren Hauptkolben, dessen Druckseite den ersten Druckraum begrenzt, einem zwischen dem ersten Hohl kolben und dem Hauptzylinder gebildeteten ersten Rückzugs druckraum, der mit einem zweiten Druckmittelanschluß in Verbindung steht, und einem zwischen dem ersten Hohlkolben und dem Hauptkolben gebildeten zweiten Rückzugsdruckraum, wobei der erste Druckraum, der erste Rückzugsdruckraum und der zweite Rückzugsdruckraum unabhängig voneinander über eine Steuereinrichtung mit Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar sind.

Aus der DE-PS 12 94 216 ist ein hydraulischer Stellmotor mit Teleskopkolben, insbesondere für Kräne, mit den vorstehend angegebenen Merkmalen bekannt, bei dem neben dem Hauptkolben und dem ersten Hohlkolben kein weiterer Kolben innerhalb des Hauptzylinders vorgesehen ist. Der zwischen dem Hauptkolben und dem ersten Hohlkolben gebildete zweite Rückzugsdruckraum weist einen separaten Druckmittelanschluß auf, der nahe dem Kolbenkopf des ersten, beim vorstehend angegeben Stand der Technik einzigen Hohlkolben seitlich aus dem ersten Hohl kolben herausgeführt ist. Naturgemäß muß zumindest dieser Druckmittelanschluß, der also nicht am Hauptzylinder, sondern am ersten Hohlkolben vorgesehen ist, mit einer flexiblen Anschlußleitung versehen sein, da der betreffende Druckmittelanschluß ja je nach Ausfahrstellung des Stellmotors relativ zu dem ersten und dem zweiten Druck mittelanschluß des gattungsgemäßen Stellmotors eine unterschiedliche Distanzlage hat. Die im Betrieb sich be wegenden Anschlußleitungen machen den bekannten Stellmotor verhältnismäßig sperrig, wobei außerdem Zwischenstellungen des Arbeitsendes der Kolbenstange des Hauptkolbens zwar stufenlos einstellbar, jedoch nur durch entsprechende Druck mittelbeaufschlagung der verschiedenen Druck- und Rückzugsdruckräume einhaltbar sind, wodurch sich insbe sondere bei pneumatischer Arbeitsweise keine hinreichend verläßliche Einstellung der gewünschten Positionen ergibt.

Aus der WO88/09 441 ist ein Stellmotor mit teleskopisch verschiebbaren Kolben bekannt, bei dem zwar gewünschte Zwischenstellungen durch entsprechende Endanschläge erreichbar sind, wobei aber die Anzahl der erreichbaren Zwischenstellungen nicht so groß ist, wie dies eigentlich erwünscht wäre, und die gewählte Art der Entlastung der einzelnen Druck- und Rückzugsdruckräume keine so kompakte Baulänge ermöglicht, wie dies an sich angestrebt wird. Auch die aus der DE-PS 15 80 264, der DE-AS 27 02 650 und der DE-PS 27 19 848 bekannten Stellmotoren bzw. mehrstufigen hydraulischen Teleskopzylinder lassen hinsichtlich der Anzahl der zuverlässig einhaltbaren Zwischenstellungen bei gleichzeitig geringer Baulänge noch zu wünschen übrig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der insbesondere bei Nadelgreifern oder dergleichen zum Aufnehmen und Ablegen dünner Werkstoffe, wie sie in der DE-OS 28 39 257 und der DE-PS 31 01 705 beschrieben sind, bei kompakter Bauweise die zuverlässige, rasche Einstellung einer großen Anzahl von Zwischenstellungen, bei gleichzeitig großer Gesamt- Ausfahrlänge, gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der erste Rückzugsdruckraum ständig mit dem zweiten Rückzugs druckraum in Verbindung steht; daß der erste Hohlkolben mit seinem dem Zylinderboden abgewandten Kopf in einem zweiten Hohlkolben verschiebbar ist, der in einem an den Zylinder deckel angrenzenden Abschnitt mit gegenüber dem an den Zylinderboden angrenzenden Abschnitt erweitertem Durchmesser des stufig ausgebildeten Hauptzylinders verschiebbar ist; daß ein zwischen dem ersten Hohlkolben und dem zweiten Hohlkolben vorgesehener, durch den Innenraum des zweiten Hohlkolbens gebildeter zweiter Druckraum ständig mit einem zwischen dem zweiten Hohlkolben und dem Hauptzylinder gebildeten dritten Rückzugsdruckraum kommuniziert, in den ein dritter Druck mittelanschluß mündet; daß ein zwischen dem zweiten Hohl kolben und dem Hauptzylinder angrenzend an den Zylinderdeckel vorgesehener vierter Rückzugsdruckraum mit einem vierten Druckmittelanschluß verbunden ist; daß die Kolbenstange des Hauptkolbens beide Hohlkolben und den Zylinderdeckel verschieblich und im wesentlichen druckmitteldicht durchsetzt; und daß sämtliche Druckmittelanschlüsse fest am Hauptzylinder angeordnet und mittels der Steuereinrichtung unabhängig voneinander mit Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar sind.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der erste Druckmittelanschluß axial im Zylinderboden und die übrigen Druckmittelanschlüsse seitlich am Hauptzylinder angeordnet sind.

Die Erfindung schlägt auch vor, daß die Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Rückzugsdruckraum sowie zwischen den zweiten Druckraum und dem dritten Rückzugsdruckraum durch die Wandung des ersten Hohlkolbens bzw. des zweiten Hohlkolbens nahe dem jeweiligen Kolbenkopf durchsetzende seitliche Verbindungsöffnungen hergestellt sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die wirksame Kolbenfläche des ersten Hohlkolbens größer ist als diejenige des Hauptkolbens.

Auch kann nach der Erfindung vorgesehen sein, daß die wirksame Kolbenfläche des zweiten Hohlkolbens größer ist als diejenige des ersten Hohlkolbens.

Dadurch, daß bei dem druckmittelbetätigten Stellmotor nach der Erfindung, bei dem es sich vorzugsweise um einen pneumatisch betätigbaren Teleskopzylinder für Nadelgreifer oder dergleichen handelt, die einzelnen Druckräume und Rückzugsdruckräume in der beanspruchten Art permanent verbunden sind, wobei also die Entlastung der einzelnen Räume über Öffnungen in den Zylinderwänden erfolgt, gelingt es, bei kürzestmöglicher Baulänge eine große Anzahl von Zwischenstellungen zuverlässig anzufahren und gleichzeitig eine optimal große maximale Ausfahrlänge zu erzielen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Stellmotors nach der Erfindung im axialen Schnitt in der Ausgangs stellung;

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel von Fig. 1, in Fig. 1 entsprechender Darstellung, in einer ersten Stufenstellung;

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel des Stellmotors von Fig. 1 und Fig. 2, in Fig. 1 und 2 entsprechender Darstellung, in einer zweiten Stufenstellung; und

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel des Stellmotors nach der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 3 in einer dritten Stufenstellung, wobei die Darstellung derjenigen der Fig. 1 bis 3 entspricht.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist der pneumatisch betätigbare Stellmotor nach der Erfindung bei dem dort gezeigten Aus führungsbeispiel einen Hauptzylinder 10 auf, in dem ein erster Hohlkolben 12 gleitbeweglich geführt ist. Ein erster Druckraum 14 ist nahe einem Zylinderboden 16 des Hauptzylinders 10 ange ordnet und steht mit einem ersten Druckmittelanschluß 18 in Verbindung, der axial in den Zylinderboden 16 mündet. Innerhalb des ersten Hohlkolbens 12 ist ein Hauptkolben 20 längsver schiebbar angeordnet. Zwischen dem ersten Hohlkolben und dem Hauptzylinder 10 ist in dem dem Zylinderboden 16 benachbarten Abschnitt des Hauptzylinders 10 ein erster Rückzugsdruckraum 22 gebildet, in den ein zweiter Druckmittelanschluß 24 führt. Ein zweiter Rückzugsdruckraum 26 ist im hohlen Innenraum des ersten Hohlkolbens 12 auf der der Kolbenstange des Hauptkolbens 20 zugewandten Seite vorgesehen. Ein zweiter Hohlkolben 28 ist längsverschiebbar in einem dem Zylinderdeckel 30 des Hauptzylinders 10 benachbarten Abschnitt des Hauptzylinders 10 angeordnet, der einen größeren Durchmesser aufweist als derjenige Abschnitt des Hauptzylinders 10, in dem der Hohlkolben 12 mit seinem dem Kolbenkopf abgewandten Ende längsverschiebbar geführt ist. Zwischen dem ersten Hohlkolben 12 und dem zweiten Hohlkolben 28 befindet sich ein zweiter Druckraum 32, während zwischen dem zweiten Hohlkolben 28 und dem Hauptzylinder 10 ein dritter Rückzugsdruckraum 34 gebildet ist. In den dritten Rückzugsdruckraum 34 mündet ein dritter Druckmittelanschluß 36. Ein vierter Rückzugsdruckraum 38 ist zwischen dem Zylinderdeckel 30 und dem Kopf des zweiten Hohlkolbens 28 gebildet. In den vierten Rückzugsdruckraum 38 mündet ein vierter Druckmittelanschluß 40. Die Druckmittel anschlüsse 18, 24, 36 und 40 sind über eine geeignete Steuer einrichtung wahlweise mit Druckmittel, beim gezeigten Aus führungsbeispiel Druckluft, beaufschlagbar bzw. entlastbar. Der zweite Rückzugsdruckraum 26 steht mit dem ersten Rückzugs druckraum 22 und somit mit dem zweiten Druckmittelanschluß 24 ständig über eine Verbindungsöffnung 42 in Verbindung, die nahe dem Kopf des ersten Hohlkolbens 12 dessen Seitenwandung durch setzt. Der zweite Druckraum 32 steht mit dem dritten Rückzugs druckraum 34 ständig über eine Verbindungsöffnung 44 in Ver bindung und kommuniziert somit ständig mit dem dritten Druck mittelanschluß 36.

Durch unterschiedliche Hublängen und entsprechende Ansteuerung des Hauptkolbens 20, des ersten Hohlkolbens 12 und des zweiten Hohlkolbens 28 lassen sich bei dem gezeigten Ausführungsbei spiel bis zu sieben Schubstellungen erreichen. Die Abdichtung der Hohlkolben 12 und 28 erfolgt durch Dichtringe 46, 48 bzw. 50. Die Abdichtung des Hauptkolbens 20 ist durch Dichtringe 52 und 54 gewährleistet.

Der Zylinderdeckel 30 ist im Hauptzylinder 10 unter Zwischen schaltung eines Dichtringes 56 durch vier Zylinderschrauben 58 verschraubt. Die Druckmittelanschlüsse 24, 36 und 40 können im übrigen je nach Einbauart auch seitlich versetzt am Haupt zylinderumfang 10 vorgesehen sein. Die nicht benutzten Anschlußstellen sind mit Blindstopfen 60 unter Zwischenschalten von Dichtringen 62 verschlossen. Der Hauptkolben 20 ist in den beiden Hohlkolben 12, 28 sowie in dem Zylinderdeckel 30 mittels zweier eingesetzter Lagerbuchsen 64 gelagert. Im ersten Hohlkolben 12 ist ein Spannring 66 angeordnet. Ferner befindet sich ein Spannring 68 innerhalb des zweiten Hohlkolbens 28 nahe dessen seinem Kolbenkopf abgewandten Ende.

Der Stellmotor arbeitet bei dem beschriebenen Ausführungs beispiel wie folgt:

Um die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zu erreichen, wird über die Druckmittelanschlüsse 24, 34 und 40 Druckluft in den Hauptzylinder 10 geleitet. Der erste Druckmittelanschluß 18 wird entlastet. Dabei werden die beiden Hohlkolben 12, 28 sowie der Hauptkolben 20 in ihre Ausgangslage bewegt. Die Endlagen für die Ausgangsstellung sind bei den Hohlkolben 12, 28 durch den Hauptzylinder 10 und beim Hauptkolben 20 durch den Spannring 66 im ersten Hohlkolben 12 definiert. Der Spannring 68 im zweiten Hohlkolben 28 verhindert das Herausfahren des ersten Hohlkolbens 12 aus dem zweiten Hohlkolben 28.

Die in Fig. 2 gezeigte erste Stufenstellung des Stellmotors läßt sich wie folgt erreichen: Leitet man Druckluft über den ersten Druckmittelanschluß 18 in den Hauptzylinder 10 und entlastet den zweiten Druckmittelanschluß 24, so bewegt sich der Hauptkolben 20 in die Ausschubrichtung. Die Druckmittelan schlüsse 34 und 40 bleiben dabei gemäß Fig. 1 belastet. Die Hubendlage des Hauptkolbens 20 in Fig. 2 wird durch das Gehäuse des ersten Hohlkolbens 12 begrenzt.

Die in Fig. 3 gezeigte zweite Stufenstellung des Stellmotors läßt sich wie folgt erreichen: Ausgangsstellung für die zweite Hubbewegung ist die in Fig. 2 gezeigte erste Stufenstellung. Bei Entlastung des dritten Druckmittelanschlusses 36 bewegt sich der Hauptkolben 20 gemeinsam mit dem ersten Hohlkolben 12 in Ausschubrichtung. Das Hubende des ersten Hohlkolbens 12 wird mit der Gehäusewand des zweiten Hohlkolbens 28 begrenzt. Der vierte Druckmittelanschluß 40 bleibt belastet.

Die in Fig. 4 wiedergegebene dritte Stufenstellung des Stellmotors läßt sich wie folgt erreichen: Ausgangsstellung für die Durchführung der dritten Hubbewegung ist die Darstellung gemäß Fig. 3. Bei Entlastung des vierten Druckmittelanschlusses 40 bewegt sich der Hauptkolben 20 gemeinsam mit den Hohlkolben 12, 28 in Ausschubrichtung. Das Hubende des zweiten Hohlkolbens 28 wird mit der Stirnseite des Zylinderdeckels 30 begrenzt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirk lichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Hauptzylinder
12 erster Hohlkolben
14 erster Druckraum
16 Zylinderboden
18 erster Druckmittelanschluß
20 Hauptkolben
22 erster Rückzugsdruckraum
24 zweiter Druckmittelanschluß
26 zweiter Rückzugsdruckraum
28 zweiter Hohlkolben
30 Zylinderdeckel
32 zweiter Druckraum
34 dritter Rückzugsdruckraum
36 dritter Druckmittelanschluß
38 vierter Rückzugsdruckraum
40 vierter Druckmittelanschluß
42 Verbindungsöffnung
44 Verbindungsöffnung
46 Dichtring
48 Dichtring
50 Dichtring
52 Dichtring
54 Dichtring
56 Dichtring
58 Zylinderschraube
60 Blindstopfen
62 Dichtring
64 Lagerbuchse
66 Spannring
68 Spannring

Claims

1. Druckmittelbetätigter Stellmotor mit einem Hauptzylinder, einem im Hauptzylinder verschiebbaren ersten Hohlkolben, dessen Innenraum unmittelbar mit einem angrenzend an den Zylinderdeckel des Hauptzylinders vorgesehenen ersten Druckraum kommuniziert, in den ein erster Druckmittelanschluß mündet, einem in dem ersten Hohlkolben verschiebbaren Hauptkolben, dessen Druckseite den ersten Druckraum be grenzt, einem zwischen dem ersten Hohlkolben und dem Haupt zylinder gebildeteten ersten Rückzugsdruckraum, der mit einem zweiten Druckmittelanschluß in Verbindung steht, und einem zwischen dem ersten Hohlkolben und dem Hauptkolben gebildeten zweiten Rückzugsdruckraum, wobei der erste Druck raum, der erste Rückzugsdruckraum und der zweite Rück zugsdruckraum unabhängig voneinander über eine Steuerein richtung mit Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rückzugsdruck raum (22) ständig mit dem zweiten Rückzugsdruckraum (26) in Verbindung steht; daß der erste Hohlkolben (12) mit seinem dem Zylinderboden (16) abgewandten Kopf in einem zweiten Hohlkolben (28) verschiebbar ist, der in einem an den Zylinderdeckel (30) angrenzenden Abschnitt mit gegenüber dem an den Zylinderboden (16) angrenzenden Abschnitt erweitertem Durchmesser des stufig ausgebildeten Hauptzylinders (10) verschiebbar ist; daß ein zwischen dem ersten Hohlkolben (12) und dem zweiten Hohlkolben (28) vorgesehener, durch den Innenraum des zweiten Hohlkolbens (28) gebildeter zweiter Druckraum (32) ständig mit einem zwischen dem zweiten Hohlkolben (28) und dem Hauptzylinder (10) gebildeten dritten Rückzugsdruckraum (34) kommuniziert, in den ein dritter Druckmittelanschluß (36) mündet; daß ein zwischen dem zweiten Hohlkolben (28) und dem Hauptzylinder (10) an grenzend an den Zylinderdeckel (30) vorgesehener vierter Rückzugsdruckraum (38) mit einem vierten Druckmittelanschluß (40) verbunden ist; daß die Kolbenstange des Hauptkolbens (20) beide Hohlkolben (12, 28) und den Zylinderdeckel (30) verschieblich und im wesentlichen druckmitteldicht durchsetzt; und daß sämtliche Druckmittelanschlüsse (18, 24, 36, 40) fest am Hauptzylinder (10) angeordnet und mittels der Steuereinrichtung unabhängig voneinander mit Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar sind.

2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckmittelanschluß (18) axial im Zylinderboden (16) und die übrigen Druckmittelanschlüsse (24, 36, 40) seitlich am Hauptzylinder (10) angeordnet sind.

3. Stellmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen dem ersten (22) und dem zweiten Rückzugsdruckraum (26) sowie zwischen dem zweiten Druckraum (32) und dem dritten Rückzugsdruckraum (34) durch die Wandung des ersten Hohlkolbens (12) bzw. des zweiten Hohlkolbens (28) nahe dem jeweiligen Kolbenkopf durchsetzende seitliche Verbindungsöffnungen (42 bzw. 44) hergestellt sind.

4. Stellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Kolbenfläche des ersten Hohlkolbens (12) größer ist als diejenige des Hauptkolbens (20).

5. Stellmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Kolbenfläche des zweiten Hohlkolbens (28) größer ist als diejenige des ersten Hohlkolbens (12).