EP0886036B1

EP0886036B1 - Druckluft-Kolbenmotor

Info

Publication number: EP0886036B1
Application number: EP98109823A
Authority: EP
Inventors: Oswald Scherer
Original assignee: Wiwa Wilhelm Wagner GmbH and Co KG
Current assignee: Wiwa Wilhelm Wagner GmbH and Co KG
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: JPH1162501A; CN1203322A; DE59809063D1; EP0886036A2; KR19990007134A; US6123008A; TW408213B; EP0886036A3; DE29710807U1; ATE245763T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluft-Kolbenmotor, insbesondere für Farbspritzgeräte, Dosierpumpen, Fettpressen und dergleichen, mit einem in einem Kolbenzylinder durch Druckluft an seinen beiden Kolbenflächen mittels einer Schiebersteuerung wechselweise beaufschlagt und dadurch oszillierend bewegbaren Arbeitskolben mit einer Kolbenstange, die axial in einem Zylinderkopf und/oder einem Zylinderboden geführt ist, in denen für die Druckluftzu- oder abströmung in/aus dem Kolbenzylinder jeweils ein Ein-/Auslaß vorgesehen ist, wobei die Schiebersteuerung einen in einem Steuerzylinder bewegbaren Steuerkolben aufweist und in dem Steuerzylinder Steueröffnungen vorgesehen sind, die jeweils eine Zu-/Ableitung oder Entlüftungsleitungen für die Druckluft mit dem Steuerzylinder strömungsverbinden und von dem Steuerkolben beeinflußt werden und die Schiebersteuerung in/auf dem Zylinderkopf oder in/auf dem Zylinderboden und so vorgesehen ist, daß die Achsen des Steuerkolbens und des Arbeitskolbens etwa senkrecht aufeinander stehen, wobei der Zylinderkopf und der Zylinderboden je ein Umschaltventil für die Druckluft aufweisen, das von dem Arbeitskolben betätigbar ist und die Schiebersteuerung umschaltet, wobei die Umschaltventile eine in den Kolbenzylinder ragende, von dem Arbeitskolben des Druckluft-Kolbenmotors betätigbare Ventil-Kolbenstange aufweisen.

Ein solcher, in der Regel einfach wirkender Druckluft-Kolbenmotor ist bereits bekannt und kann ohne viel Aufwand auch doppeltwirkend gestaltet werden, wo auf jeder Stirnseite des Druckluft-Kolbenmotors ein Arbeitsgerät angeschlossen ist. Dabei kann der Kolbenzylinder mit dem Zylinderkopf oder dem Zylinderboden einstückig ausgebildet sein, es ist aber vorteilhafter, wenn sowohl der Zylinderkopf als auch der Zylinderboden von dem Kolbenzylinder getrennt angefertigt und die Teile danach zusammengesetzt werden, wie das beispielsweise in der Patentschrift DE 33 42 388 C3 erfolgt, so daß die erforderliche Zerspanung an den Teilen gering gehalten werden kann.

Unabhängig davon sind bei derartigen Druckluft-Kolbenmotoren die für die Umsteuerung der linearen Bewegung des Arbeitskolbens erforderlichen, außerhalb des Kolbenzylinders vorgesehenen Schiebersteuerungen so gelegt, daß die Achsen des zugehörigen Steuerkolbens und des Steuerzylinders parallel zu der Achse des Arbeitskolbens verlaufen.

Die Schiebersteuerung ist entweder seitlich an den Kolbenzylinder angesetzt und gegebenenfalls mit diesem einstückig ausgeführt, oder sie befindet sich wie bei der Anordnung entsprechend DE 33 42 388 C3 oberhalb des Zylinderkopfs oder gegebenenfalls auch unterhalb des Zylinderbodens; in diesen Bauteilen kann die Schiebersteuerung baulich integriert sein. Beide Anordnungen sind ungünstig.

Im ersteren Fall ist es nicht möglich, den Arbeitshub des Arbeitskolbens zu verändern, ohne daß gleichzeitig die gesamte Schiebersteuerung ausgetauscht werden muß, die jeweils nur für einen bestimmten Arbeitshub und damit für eine bestimmte Höhe des Kolbenzylinders ausgelegt ist. Da für die verschiedenen Anwendungen ganz unterschiedliche Arbeitshübe erforderlich sind, müssen beim Hersteller eines solchen Druckluft-Kolbenmotors viele verschieden dimensionierte Schiebersteuerungen vorrätig gehalten werden; eine Anpassung des Arbeitshubes beim Anwender ist nicht oder nur sehr umständlich möglich.

Im zweiten Fall wird die Baulänge des Druckluft-Kolbenmotors allein durch die Schiebersteuerung erheblich vergrößert, denn wenn auch der Steuerkolben kürzer gehalten werden kann als der Arbeitskolben, so erfordert er in Achsrichtung beider Kolben gleichwohl einen erheblichen zusätzlichen Raum, der zu dem unverzichtbaren Raumbedarf des Arbeitskolbens hinzukommt.

Es ist auch bereits bekannt, die Umsteuerung des Arbeitskolbens durch die eingangs genannten Umschaltventile zu initiieren, bei denen jeweils die Ventil-Kolbenstange einen Ventilkolben gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschiebt, wenn sie von dem Arbeitskolben in dessen Arbeitsrichtung auf dem letzten Stück seines Arbeitshubes mitgenommen wird; nach dem Umsteuern des Arbeitshubes befördert die Rückstellfeder den Ventilkolben einschließlich der Ventil-Kolbenstange wieder in seine vorige Position.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Druckluft-Kolbenmotoren der eingangs näher bezeichneten Art zu beseitigen und eine Schiebersteuerung raumsparend und passend zu verschiedenen Arbeitshüben des Arbeitskolbens anzubringen. Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, die erforderlichen Armaturen bei einem solchen Druckluft-Kolbenmotor einfach zu gestalten und auf wenige Bauteile zu beschränken.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, wobei jedes der Umschaltventile mit einem Differentialschieber versehen ist, der aus einem ersten Ventilkolben von größerer und einem zweiten Ventilkolben von kleinerer Kolbenfläche besteht, die in festem Abstand auf der Ventil-Kolbenstange befestigt sind.

Die Veränderung des Arbeitshubes eines so ausgeführten Druckluft-Kolbenmotors zieht - im wesentlichen - lediglich eine entsprechende Veränderung des Kolbenzylinders nach sich, der leicht wechselbar ist. Es ist bemerkenswert, daß dieser Vorteil keine zusätzlichen Druckluft-Führungen erfordert, wie überhaupt, im Vergleich mit den bekannten Anordnungen, eher weniger als mehr Bauteile verwendet werden müssen und insbesondere die wesentlichen, nämlich Zylinderkopf und -boden, von der Baulänge des Kolbenzylinders unabhängig ausgebildet sind.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Achse des Steuerkolbens von der Achse des Arbeitskolbens beabstandet ist, weil dann die Kolbenstange an beiden Enden gelagert werden und/oder sowohl durch den Zylinderkopf als auch durch den Zylinderboden hindurchgeführt werden kann, ohne dabei durch die Schiebersteuerung behindert zu werden.

Eine bevorzugte Ausführung eines solchen erfindungsgemäßen Druckluft-Kolbenmotors besteht darin, daß der in dem Ventilgehäuse aus einer Zweigleitung anstehende Luftdruck den Differentialschieber in eine erste Endstellung bewegt, in der seine Ventil-Kolbenstange teilweise in den Kolbenzylinder ragt. Der Differentialschieber befindet sich in Verbindung mit dem ständig anstehenden Luftdruck in einer bevorzugten ersten Endstellung, aus der er allein unter der Wirkung des Arbeitskolbens auf seine Ventil-Kolbenstange in eine zweite Endstellung bewegbar ist - gegen die auf den Differentialkolben wirkende Kraft aus dem Luftdruck. Auf diese Weise kann auf eine Rückstellfeder völlig verzichtet werden, wenn nur dafür gesorgt wird, daß die Kolbenflächen des Differentialkolbens der Druckluft fortwährend ausgesetzt sind.

Im einzelnen ist es besonders zweckmäßig, wenn das Umschaltventil achsparallel zu dem Arbeitskolben vorgesehen ist und in dem Zylinderkopf- bzw. boden eine kreiszylindrische Durchführung zur Lagerung des Differentialschiebers vorgesehen ist, wobei die Durchführung gegen den Kolbenzylinder am besten mittels eines vorzugsweise elastischen Verschlusses abgesperrt ist, der von der Ventil-Kolbenstange durchstoßen wird und an dem der erste Ventilkolben unter der Wirkung der Druckluft anlegbar ist, der dort demzufolge etwas abgefedert anschlägt, so daß Geräusch und Verschleiß gering bleiben. Andererseits, auf ihrer dieser Absperrung gegenüberliegenden Seite, weist die Durchführung vorteilhaft eine mittels einer Verschlußschraube gekonterte Gewindebuchse auf, in welcher der zweite Ventilkolben geführt ist, der eine in das Umschaltventil führende Zu-/Ableitung absperrt, solange der erste Ventilkolben an dem Verschluß anliegt. Damit ist sichergestellt, daß der Differentialschieber sich unabhängig von dem in der Zu-/Ableitung anstehenden Luftdruck in der ersten Endstellung befindet, solange er nicht von dem Arbeitskolben aus dieser heraus bewegt wird.

Eine solche Wirkungsweise der Umschaltventile in Verbindung mit dem Arbeitskolben wird gewährleistet, wenn in dem Steuerzylinder mindestens je eine Steueröffnung für die Zu-/Ableitungen aus den Umschaltventilen, eine Hauptleitung aus der Druckluftquelle und eine Entlüftungsleitung aus dem Druckluft-Kolbenmotor in die Umgebung vorgesehen sind, wenn weiterhin durch Arbeitsleitungen mit der Schiebersteuerung verbundene Ein-/Auslässe für die Druckluft in dem Kolbenzylinder beiderseits des Arbeitskolbens jeweils von einem der Umschaltventile gesteuert werden, welches durch eine Zweigleitung über die Hauptleitung mit der Druckluftquelle verbunden ist und eine der Zu-/Ableitungen zu dem Steuerzylinder beeinflußt, wenn ferner der Steuerkolben durch die wechselweise über diese Zu-/Ableitungen strömende Druckluft axial oszillierend bewegbar ist, wenn schließlich an dem Steuerkolben Steuerkammern vorgesehen sind, welche die Steueröffnungen so beeinflussen, daß die Hauptleitung wechselweise mit einem Ein-/Auslaß und gleichzeitig ein Auslaß mit der Umgebung verbunden ist, und wenn endlich die Zweigleitungen aus der Hauptleitung nichtabsperrbar abgezweigt sind. Die Steuerkammern sind zweckmäßig so ausgebildet, daß die Druckluftquelle über die Hauptleitung stets mit einem der Ein/Auslässe strömungsverbunden ist.

In einfacher Weise können Druckluftverbindungen zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderboden durch feste Rohrstücke erfolgen, die in geeigneter Weise, zwischen beiden eingespannt, deren Druckluftführungen verbinden; sie müssen zusammen mit dem Kolbenzylinder ausgewechselt werden, wenn der Arbeitshub verändert wird. Es ist dabei beispielsweise zweckmäßig, wenn jeweils eine der Zweigleitungen, eine der Arbeitsleitungen für die Ein/Auslässe und/oder die Zu-/Ableitung eines der Umschaltventile mit der Schiebersteuerung über ein zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderboden außerhalb des Kolbenzylinders eingespanntes Rohrstück geführt werden.

Im einzelnen ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Steuerzylinder stirnseitig durch Verschlußstücke geschlossen ist, so daß er als in dem Zylinderkopf/-boden durchgängige Bohrung ausgebildet werden kann; die Verschlußstücke sind am besten Gewindestopfen. Wenn an dem Steuerkolben stirnseitig vorzugsweise elastische Anschläge vorgesehen sind, die wechselweise an die Verschlußstücke anschlagen, dann wird der Steuerkolben selbst geschont; die elastische Ausbildung der Anschläge verlängert die Lebensdauer des Steuerkolbens und vermindert Geräuschbildung.

Die Zu-/Ableitungen aus den Umschaltventilen münden in der Nähe der Verschlußstücke, so daß sie von dem Steuerkolben nicht beeinflußbar sind und dieser alternierend auf seinen beiden Stirnseiten dem Luftdruck der Druckluftquelle ausgesetzt ist.

Eine baulich besonders einfache Ausbildung des Steuerkolbens erfolgt, wenn an diesem je eine zweite Steuerkammer beiderseits der ersten Steuerkammer vorgesehen und wechselweise mit einem zugehörigen Auslaß strömungsverbunden ist.

Insgesamt ist über die bauliche Vereinfachung des erfindungsgemäßen Druckluft-Kolbenmotors und seinen geringen Raumbedarf hinaus eine bemerkenswerte Verbesserung seiner wartungsfreien Lebensdauer erreicht worden, weil die ansonsten erforderlichen Rückstellfedern bei der üblicherweise hohen Arbeitsfrequenz des Druckluft-Kolbenmotors und seiner Umschaltventile und der damit in Zusammenhang stehenden hohen dynamischen Belastung häufig durch Federbruch ausfallen und ersetzt werden müssen. Die Umsteuerzeiten für den Arbeitskolben sind dabei sehr kurz, weil die Differentialschieber durch den permanent anstehenden Luftdruck stets der vollen Umschaltkraft ausgesetzt sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig.1: einen erfindungsgemäßen Druckluft-Kolbenmotor in einem im wesentlichen mittigen Längsschnitt in einer Gebrauchslage,
Fig.2: eine Seitenansicht zu Fig.1 entsprechend einem Schnitt A-A aus Fig.1,
Fig.3: eine etwas vergrößerte Draufsicht zu Fig.2 entsprechend einem Schnitt B-B aus Fig.2,
Fig.4: eine ebenfalls etwas vergrößerte Draufsicht zu Fig.2 entsprechend einem Schnitt C-C aus Fig.2 und
Fig.5: eine Einzelheit D aus Fig.1, noch weiter vergrößert,

sämtlich schematisch vereinfacht dargestellt.

Ein Druckluft-Kolbenmotor nach der Erfindung besteht entsprechend Fig.1 im wesentlichen aus einem Kolbenzylinder 1, einem Zylinderkopf 2, einem Zylinderboden 3 und einem Arbeitskolben 4 sowie den erforderlichen Steuereinrichtungen und Druckluftleitungen.

Der rohrförmige Kolbenzylinder 1 ist zwischen dem kreisscheibenförmigen Zylinderkopf 2 und dem ähnlich geformten Zylinderboden 3 eingespannt und wird an diesen durch je eine konzentrische Bundscheibe 21,31 zentrisch arretiert, die auf einander zugewandten ersten Stirnflächen 22,32 des Zylinderkopfs 2 und des Zylinderbodens 3 mit diesen jeweils einstückig vorgesehen sind. Ein rohrförmiges Luftfilter 5 ist in eine passende Ringrille 23 auf der anderen (zweiten) Stirnfläche 24 des Zylinderkopfs 2 eingelassen und wird andererseits von einem Filterdeckel 51 verschlossen. Drei Spannschrauben 6 verspannen den Filterdeckel 51 mit dem Luftfilter 5, dem Zylinderkopf 2, dem Kolbenzylinder 1 und dem Zylinderboden 3 miteinander so, daß dabei das Luftfilter 5 und der Kolbenylinder 1 straff gespannt werden. In den Fig.1,2 ist jeweils eine Spannschraube 6 angedeutet, in der Fig.3 ist die Orientierung aller drei Spannschrauben 6 zu erkennen.

In der Fig.1 ist der Längsschnitt im Bereich des Zylinderkopfs 2, abweichend vom sonstigen (axialen) Schnittverlauf, auch durch ein Umschaltventil 7 gelegt worden, das in gleicher Weise auch in dem Zylinderboden 3 vorgesehen und in der Fig.5 vergrößert gezeichnet ist. Beide Umschaltventile 7, deren von einer Hauptachse HA des Druckluft-Kolbenmotors beabstandete Lage aus Fig.3,4 hervorgeht, sind im wesentlichen gleich ausgeführt und in einer kreiszylindrischen, teils glatten und teils mit Gewinde versehenen Durchführung 25,33 des Zylinderkopfs 2 oder des Zylinderbodens 3 vorgesehen. Die Durchführungen 25,33 sind einerseits über jeweils eine zugehörige Zweigleitung ZL1,2 mit einer Hauptleitung HL für die Druckluft verbunden, die ihrerseits aus einer in der Zeichnung weggelassenen und nur durch einen Richtungspfeil Q veranschaulichten Druckluftquelle mit Druckluft gespeist wird; die Anordnung ist so getroffen, daß die Druckluft ständig in den Durchführungen 25,33 ansteht. Die Zweigleitung ZL2 überbrückt außerhalb des Kolbenzylinders 1 den freien Raum zwischen dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderboden 3 mit Hilfe eines geraden Rohrstückes RS3, das, achsparallel zu dem Kolbenzylinder 1, zwischen beiden eingespannt ist.

Beide als Schieber arbeitende Umschaltventile 7 sind ihrerseits achsparallel zu dem Kolbenzylinder 1 angeordnet und weisen einen Differentialschieber 71 auf, der aus einem ersten Ventilkolben 71a größeren und einem zweiten Ventilkolben 71b kleineren Durchmessers besteht, die in einem Abstand a voneinander auf einer gemeinsamen Ventil-Kolbenstange 71c fest angebracht sind und dessen beide alternierend eingenommene Endstellungen in den Fig.1,5 angedeutet sind, wo jeweils die erste Endstellung ausgezogen und die zweite gestrichelt gezeichnet sind. Die Durchführungen 25,33 sind von dem Kolbenraum 10 des Kolbenzylinders 1 durch einen elastischen Verschluß 72 pneumatisch abgetrennt, der in dem Zylinderkopf 2 bzw. dem Zylinderboden 3 befestigt ist und eine Führungsbohrung 72a aufweist, in der die Ventil-Kolbenstange 71c achsbeweglich gelagert ist. Sie kann in den Kolbenraum 10 hineinragen, so daß sich dann ihre freie Stirnseite 71d im Arbeitsbereich des Arbeitskolbens 4 befindet.

Weiterhin sind die Durchführungen 25,33 von der Umgebung U von einer Verschlußschraube 73 mit einer mittigen Entlüftungsbohrung 73a getrennt. An der Verschlußschraube 73 liegt eine fluchtende Gewindebuchse 74 mit einem Führzylinder 74a an, in dem der zweite, kleinere Ventilkolben 71b leicht längsbeweglich geführt ist. In dem Führzylinder 74a endet jeweils eine Zu-/Ableitung Z1,2 zu einer in dem Zylinderkopf 2 befindlichen Schiebersteuerung 8. Der erste, größere Ventilkolben 71a hingegen ist direkt an der glatten Zylinderfläche der Durchführung 25,33 geführt. Während die Zu-/Ableitung Z1 unmittelbar in der Schiebersteuerung 8 mündet, überbrückt bei der Zu-/Ableitung Z2 aus dem Zylinderboden 3 ein gerades (drittes) Rohrstück RS1 den freien Raum zwischen dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderboden 3, zwischen beiden eingespannt.

In der Fig.1 ist weiterhin angedeutet, daß der Arbeitskolben 4 mit einer Kolbenstange 41 versehen ist, die in dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderboden 3 mittig und leicht längsbeweglich gelagert ist. An ihrem (hier unteren) Ende kann ein Arbeitsgerät angekuppelt werden; bei doppeltwirkenden Einrichtungen ist dies an beiden Enden möglich.

In dem Kolbenraum 10 befindet sich entsprechend Fig.2 beiderseits des Arbeitskolbens 4 je ein kombinierter Ein-/Auslaß 26,34 für die Druckluft in dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderboden 3. Die Ein-/Auslässe 26,34 sind mittels Arbeitsleitungen AL1,2 mit der Schiebersteuerung 8 pneumatisch verbunden, wobei die Arbeitsleitung AL2 über ein (zweites) gerades Rohrstück RS2 den freien Raum zwischen dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderboden 3, zwischen beiden eingespannt, überbrückt. Richtungspfeile R1 (Fig.2) deuten die osziliierende Beaufschlagung des Arbeitskolbens 4 an.

In der Fig.4 sind alle Rohrstücke RS1-3 sowie ihre räumlich Anordnung gut zu erkennen.

Die Schiebersteuerung 8 ist am besten in der Fig.3 zu erkennen, in der sie mittig geschnitten dargestellt ist. In einem in Form einer Buchse in dem Zylinderkopf 2 eingefügten Steuerzylinder 81 ist ein Steuerkolben 82 axial leicht beweglich geführt. Der Steuerzylinder 81 erstreckt sich dabei quer zu der Hauptachse HA des Druckluft-Kolbenmotors und ist (Fig.1) von dieser um das Maß e beabstandet in der Weise, daß die Kolbenstange 41 in ihrer axialen Lage nicht tangiert ist. Zwei Gewindestopfen als Verschlußstücke 83 arretieren den Steuerzylinder 81 in Richtung seiner Steuerachse SA (Fig.2). An den Stirnseiten des Steuerkolbens 82 ist jeweils ein elastischer Anschlag 84 angebracht, der bei der Bewegung des Steuerkolbens 82 auf das benachbarte Verschlußstück 83 abfedernd auftrifft.

In der Nähe der Verschlußstücke 83 münden die Zu-/Ableitungen Z1,2 aus den Umschaltventilen 7 so, daß sie, nichtabsperrbar, stets eine zugehörige Stirnseite des Steuerkolbens 82 wechselweise mit Druckluft beaufschlagen können. Während der Arbeitskolben 4 und die beiden Ventilkolben 71a,71b jeweils mit nur einem Kolbenring auf ihren Mantelflächen ausgerüstet sind, sind bei der Schiebersteuerung 8 insgesamt fünf gegeneinander abzudichtende Bereiche vorhanden, die durch vier auf dem Steuerkolben 82 befindliche und in etwa gleichen axialen Abständen voneinander angeordnete Kolbenringe in entsprechenden Ringnuten 82a voneinander pneumatisch getrennt sind. Zwischen den abdichtenden Kolbenringen sind auf der Mantelfläche des Steuerkolbens 82 ringförmige Steuerkammern 82b,c ausgespart, welche jeweils zwei benachbarte Steueröffnungen 81a-c miteinander strömungsverbinden, in denen die Hauptleitung HL, die Arbeitsleitungen AL1,2 und Entlüftungsleitungen EL münden; die Entlüftungsleitungen EL führen andererseits über das Luftfilter 5 in die Umgebung U, angedeutet durch Richtungspfeile R2 (Fig.2).

Die Wirkungsweise der Anordnung ist ohne Schwierigkeiten aus der Zeichnung ablesbar.

Die Differentialschieber 71 liegen unter dem Einfluß des über die Zweigleitungen ZL1,2 konstant anstehenden Luftdruckes aus der Hauptleitung HL so lange mit ihrem ersten Ventilkolben 71a an dem jeweiligen Verschluß 72 an, wie die zugehörige, überständig in den Kolbenraum 10 ragende Ventil-Kolbenstange 71c nicht von dem Arbeitskolben 4 belastet wird. In dieser ersten, ausgezogen gezeichneten Endstellung der Differentialschieber 71 sind die jeweiligen Zu-/Ableitungen Z1,2 von den zugehörigen Zweigleitungen ZL1,2 getrennt und entlüften über die Entlüftungsbohrungen 73a.

Transportiert der Arbeitskolben 4 den Differentialschieber 71 in die gestrichelt gezeichnete zweite Endstellung, dann gelangt Druckluft in die Zu-/Ableitungen Z1,2, so daß der Steuerkolben 82 axial in seine andere Endstellung gelangt, und die Entlüftungsbohrungen 73a sind abgesperrt. Die Zu-/Ableitungen Z1,2, die dementsprechend in der ersten Endstellung der Differentialschieber 71 als entlüftende Ableitungen wirken, enden beiderseits des Steuerkolbens 82 und von diesem unbeeinflußbar in dem Steuerzylinder 81 (Fig.3).

Der Steuerkolben 82 verbindet mit seiner ersten Steuerkammer 82b, wie in der Fig.3 angedeutet, die mit der Hauptleitung HL zusammenhängende Steueröffnung 81a mit einer der Steueröffnungen 81b, in denen eine der Arbeitsleitungen AL1,2 mündet. Die Steuerkammer 82b ist demzufolge stets strömungsführend. Gleichzeitig verbindet eine der zweiten Steuerkammern 82c die andere Steueröffnung 81b mit einer der Steueröffnungen 81c, in denen die Entlüftungsleitungen EL münden, während die jeweils andere zweite Steuerkammer 82c wirkungslos ist und jedwede Luftströmung unterbricht.

Auf diese Weise wird der Arbeitskolben 4 aus seiner Endstellung bewegt, und die Schiebersteuerung 8 wird umgesteuert, sobald die frei in den Kolbenraum 10 ragende Ventil-Kolbenstange 71c erreicht ist; das zugehörige Umschaltventil 7 steuert dann die Schiebersteuerung 8 wieder um.

Bezugszeichen

1: Kolbenzylinder
10: Kolbenraum
2: Zylinderkopf
21: Bundscheibe
22: erste Stirnfläche
23: Ringrille
24: zweite Stirnfläche
25: Durchführung
26: Ein-/Auslaß
3: Zylinderboden
31: Bundscheibe
32: erste Stirnfläche
33: Durchführung
34: Ein-/Auslaß
4: Arbeitskolben
41: Kolbenstange
5: Luftfilter
51: Filterdeckel
6: Spannschraube
7: Umschaltventil
71: Differentialschieber
71a: erster Ventilkolben
71b: zweiter Ventilkolben
71c: Ventil-Kolbenstange
71d: freie Stirnseite
72: Verschluß
72a: Führungsbohrung
73: Verschlußschraube
73a: Entlüftungsbohrung
74: Gewindebuchse
74a: Führzylinder
8: Schiebersteuerung
81: Steuerzylinder
81a-c: Steueröffnung
82: Steuerkolben
82a: Ringnut
82b,c: Steuerkammer
83: Verschlußstück
84: Anschlag
a: Abstand
e: Maß
AL1,2: Arbeitsleitung
EL: Auslaß, Entlüftungsleitung
HA: Achse, Hauptachse
HL: Hauptleitung
Q: Richtungspfeil, Druckluftquelle
R1,2: Richtungspfeil
RS1-3: Rohrstück
SA: Achse, Steuerachse
U: Umgebung
Z1,2: Zu-/Ableitung
ZL1,2: Zweigleitung

Claims

Druckluft-Kolbenmotor, insbesondere für Farbspritzgeräte, Dosierpumpen, Fettpressen und dergleichen, mit einem in einem Kolbenzylinder (1) durch Druckluft an seinen beiden Kolbenflächen mittels einer Schiebersteuerung (8) wechselweise beaufschlagt und dadurch oszillierend bewegbaren Arbeitskolben (4) mit einer Kolbenstange (41), die axial in einem Zylinderkopf (2) und/oder einem Zylinderboden (3) geführt ist, in denen für die Druckluftzu- oder abströmung in/aus dem Kolbenzylinder (1) jeweils ein Ein-/Auslaß (26) vorgesehen ist, wobei die Schiebersteuerung (8) einen in einem Steuerzylinder (81) bewegbaren Steuerkolben (82) aufweist und in dem Steuerzylinder (81) Steueröffnungen (81a-c) vorgesehen sind, die jeweils eine Zu-/Ableitung (Z1,2) für die Druckluft mit dem Steuerzylinder (81) strömungsverbinden und von dem Steuerkolben (82) beeinflußt werden und die Schiebersteuerung (8) in/auf dem Zylinderkopf (2) oder in/auf dem Zylinderboden (3) und so vorgesehen ist, daß die Achsen (SA,HA) des Steuerkolbens (82) und des Arbeitskolbens (4) etwa senkrecht aufeinander stehen, wobei der Zylinderkopf (2) und der Zylinderboden (3) je ein Umschaltventil (7) für die Druckluft aufweisen, das von dem Arbeitskolben (4) betätigbar ist und die Schiebersteuerung (8) umschaltet, wobei die Umschaltventile (7) eine in den Kolbenzylinder (1) ragende, von dem Arbeitskolben (4) des Druckluft-Kolbenmotors betätigbare Ventil-Kolbenstange (71c) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
jedes der Umschaltventile (7) mit einem Differentialschieber (71) versehen ist, der aus einem ersten Ventilkolben (71a) von größerer und einem zweiten Ventilkolben (71b) von kleinerer Kolbenfläche besteht, die in festem Abstand (a) auf der Ventil-Kolbenstange (71c) befestigt sind.
Druckluft-Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (SA) des Steuerkolbens (82) von der Achse (HA) des Arbeitskolbens (4) beabstandet ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkolben (71a, b) in der Weise auf der Ventil-Kolbenstange (71c) befestigt sind, daß der in dem Ventilgehäuse aus einer Zweigleitung (ZL1,2) anstehende Luftdruck den Differentialschieber (71) in eine erste Endstellung bewegt, in der seine Ventil-Kolbenstange (71c) teilweise in den Kolbenzylinder (1) ragt.
Druckluft-Kolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (7) achsparallel zu dem Arbeitskolben (4) vorgesehen ist und in dem Zylinderkopf (2) und dem Zylinderboden (3) eine kreiszylindrische Durchführung (25,33) zur Lagerung des Differentialschiebers (71) vorgesehen ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (25,33) gegen den Kolbenzylinder (1) mittels eines vorzugsweise elastischen Verschlusses (72) abgesperrt ist, der von der Ventil-Kolbenstange (71c) durchstoßen wird und an dem der erste Ventilkolben (71a) unter der Wirkung der Druckluft anlegbar ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (25,33) andererseits eine mittels einer Verschlußschraube (73) gekonterte Gewindebuchse (74) aufweist, in welcher der zweite Ventilkolben (71b) geführt ist, der eine in das Umschaltventil (7) führende Zu-/Ableitung (Z1,2) absperrt, solange der erste Ventilkolben (71a) an dem Verschluß (72) anliegt.
Druckluft-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) in dem Steuerzylinder (81) mindestens je eine Steueröffnung (81a-c) für die Zu-/Ableitungen (Z1,2) aus den Umschaltventilen (7), eine Hauptleitung (HL) aus der Druckluftquelle (Q) und Entlüftungsleitungen (EL) aus dem Druckluft-Kolbenmotor in die Umgebung (U) vorgesehen sind,

(b) durch Arbeitsleitungen (AL1,2) mit der Schiebersteuerung (8) verbundene Ein-/Auslässe (26,34) für die Druckluft in dem Kolbenzylinder (1) beiderseits des Arbeitskolbens (4) jeweils von einem der Umschaltventile (7) gesteuert werden, welches durch eine Zweigleitung (ZL1,2) über die Hauptleitung (HL) mit der Druckluftquelle (Q) verbunden ist und eine der Zu-/Ableitungen (Z1,2) zu dem Steuerzylinder (81) beeinflußt,

(c) der Steuerkolben (82) durch die wechselweise über diese Zu-/Ableitungen (Z1,2) strömende Druckluft axial oszillierend bewegbar ist,

(d) an dem Steuerkolben (82) Steuerkammern (82b,c) vorgesehen sind, welche die Steueröffnungen (81a-c) so beeinflussen, daß die Hauptleitung (HL) wechselweise mit einem Ein-/Auslaß (26,34) und gleichzeitig ein Auslaß (EL) mit der Umgebung (U) verbunden ist und

(e) die Zweigleitungen (ZL1,2) aus der Hauptleitung (HL) nichtabsperrbar abgezweigt sind.
Druckluft-Kolbenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammern (82b,c) so ausgebildet sind, daß die Druckluftquelle (Q) über die Hauptleitung (HL) stets mit einem der Ein-/Auslässe (26) strömungsverbunden ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zweigleitungen (ZL2) über ein zwischen dem Zylinderkopf (2) und dem Zylinderboden (3), außerhalb des Kolbenzylinders (1) eingespanntes erstes Rohrstück (RS1) geführt ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Arbeitsleitungen (AL1,2) für die Ein-/Auslässe (26) über ein zwischen dem Zylinderkopf (2) und dem Zylinderboden (3), außerhalb des Kolbenzylinders (1) eingespanntes zweites Rohrstück (RS2) geführt ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu-/Ableitung (Z2) eines der Umschaltventile (7) mit der Schiebersteuerung (8) über ein zwischen dem Zylinderkopf (2) und dem Zylinderboden (3) außerhalb des Kolbenzylinders (1) eingespanntes drittes Rohrstück (RS3) verbunden ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (81) stirnseitig durch Verschlußstücke (83) geschlossen ist.
Druckluft-Kolbenmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuerkolben (82) stirnseitig vorzugsweise elastische Anschläge (84) vorgesehen sind, die wechselweise an die Verschlußstücke (83) anschlagen.
Druckluft-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu-/Ableitungen (Z1,2) aus den Umschaltventilen (7) in der Nähe der Verschlußstücke (83) so münden, daß sie von dem Steuerkolben (82) nicht beeinflußbar sind.
Druckluft-Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuerkolben (82) je eine zweite Steuerkammer (82c) beiderseits der ersten Steuerkammer (82b) vorgesehen und wechselweise mit einem zugehörigen Auslaß (EL) strömungsverbunden ist.