Fluidumbetätigte Digital-Verstellvorrichtung für ein bewegliches Maschinenelement Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine fluidum- betätigte Digital-Verstellvorrichtung zur Einstellung eines Maschinenelementes in eine Arbeitslage, die von einer definierten Ruhestellung des Maschinenelementes um eine wählbare und steuerbare Anzahl von Verschiebungs einheiten distanziert ist, umfassend eine Mehrzahl von in einem Zylinder hintereinander angeordneten, einzeln verschiebbaren und durch Schleppkupplungen verkette ten Kolben, deren jeder in Abhängigkeit davon, welcher von zwei möglichen Druckständen zwischen zwei benach barten Kolben besteht,
entweder am betreffenden Nach barkolben anliegt oder davon um eine vorbestimmte An zahl von Verschiebungseinheiten entfernt ist, derart, dass sich am letzten der Kolben die einzeln zwischen den Kol benpaaren erzeugten Abstände addieren.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind die Kol ben an beiden Stirnseiten mit vorstehenden Kupplungs teilen versehen, die sich je mit dem gegenüberstehenden Kupplungsteil des benachbarten Kolbens zu je einer Schleppkupplung vereinigen lassen. Die axialen Ausdeh nungen der Kolben sind dabei einzeln so gewählt, dass die mögliche Relativverschiebung eines Kolbens gegen über dem benachbarten Kolben, d.h. die Verschiebungs strecke zwischen dem Ruhezustand, in welchem die be treffenden Kolben einander weitmöglichst genähert sind und dem Arbeitszustand, in welchem die Kolben weit möglichst voneinander entfernt sind, einzeln vorbestimm te Werte annehmen.
Diese Verschiebungsstreckenwerte der Kolben nehmen vorzugsweise vom ersten bis zum letzten Kolben der Vorrichtung nach einer bestimmten Gesetzmässigkeit zu, beispielsweise nach der geometri schen Reihe 1E 2E 4E 8E 2"E Es lassen sich dann durch geeignete Auswahl und Kombination der vom vorangehenden Kolben durch Druckeinwirkung weggeschobenen Kolben beliebige Ver schiebungsstrecken S = Z - E des letzten Kolbens aus seiner Ausgangsstellung einstellen, zum Beispiel Z - E=13E=lE+4E+8E Dies bedingt, dass jeder Kolben in der Vorrichtung besondere Dimensionen hat; dadurch wird die Fertigung der Vorrichtungsteile relativ aufwendig.
Ausserdem sind die bekannten Formen der Kolben und der daran auszu bildenden Schlepp-Kupplungsteile in dem Sinne ferti gungstechnisch ungünstig ausgebildet, dass die notwendi gen Anschlagflächen, deren Axial-Entfernungen von je einer vorbestimmten Bezugsebene quer zum Kolben die beiden möglichen Relativstellungen benachbarter Kolben bestimmen, ungünstig angeordnet sind, und nur mittels relativ komplizierter Schleifeinrichtungen erzeugt werden können.
Bei gewissen Ausführungen bekannter Digital- Verstellvorrichtungen der erwähnten Art sind zur Ver meidung solcher Übelstände die Schleppkupplungsteile nicht einstückig am Kolbenkörper ausgeformt, sondern mit dem Kolbenkörper verschraubt; damit werden aber Einstellfehler der wichtigen Anschlagflächen nur ver meidbar.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist in der Ver meidung der genannten Unzulässlichkeiten der bekann ten Vorrichtungen zu erblicken, d.h. die Erfindung zeigt, wie eine Konstruktion mit kongruenten, austauschbaren Kolben mit herstellungstechnisch einfacher Ausbildung verwirklicht werden kann.
Erfindungsgemäss ist die neu vorgeschlagene Digital- Verstellvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass meh rere hintereinander angeordnete Kolben zueinander kon gruent und austauschbar ausgebildet sind, dass dabei jeder Kolbenkörper mindestens auf einer Seite als Schleppkupplungsteile mehrere unter sich gleiche, von einander distanzierte und gegen den benachbarten Kol ben gerichtete Kupplungsfinger trägt, die sich in die Lücken zwischen den Kupplungsfingern des benachbar ten Kolbenkörpers hineinerstrecken und je am freien Ende einen nach aussengerichteten Vorsprung mit An schlagflächen tragen, deren einander und den zugehöri gen Kolbenkörpern zugekehrte,
je in einer gemeinsamen Radialebene gelegene innere Anschlagsflächen mit den Stirnflächen je eines zugeordneten, aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzten, über die ineinander greifen den Kupplungsfinger gelegten Hohlzylinderringes von vorbestimmter Axiallänge zur Begrenzung der Entfer nungsbewegung der betreffenden benachbarten Kolben auf eine vorbestimmte Zahl von Verschiebungseinheiten zusammenwirken. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Digital-Verstellvorrichtung und Teile davon sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen: Fig.l ein Schaubild eines Kolbens mit beidseitig angeformten Kupplungsfingern Fig. 2 einen Axialschnitt nach der Linie II-II von Fig. 3 durch eine komplette Verstellvorrichtung, worin die obere Hälfte die Kolben in Ausgangsstellung und die untere Hälfte die Kolben in Arbeitsstellung zeigt.
Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie III-111 von Fi < z. 2.
yFig.4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines aus zwei Schalenhälften bestehenden, mittels eines Feder- drahtringes zusammengehaltenen Distanzierungs-Zylin- derringes.
Gemäss Fig. 1 sind an einem Kolbenkörper 10, der zwei von einander distanzierte, mit der Innenfläche eines Hohlzylinderrohres zusammenwirkende Dichtungs- und Führungsflächen 101, 102 aufweist, an beiden Stirnseiten je drei axial vorstehende Kupplungsfinger 111, 112, 113 bzw. 121, 122, 123, angeformt. Am freien Ende jedes dieser Kupplungsfinger ist je ein radial nach aussen vor stehender winklig profilierter Vorsprung 110 bzw. 120 ausgebildet.
Es ist leicht ersichtlich, dass ein Kolben nach Fig. 1 vorerst in Drehautomaten- und Schleifarbeit als Formling mit von einem Massivkörper nach beiden Stirnseiten abstehenden Zylinderansätzen billig herstell- bar ist und dass durch je drei diametrale Fräseinschnitte F,, F.., F.;, die einzelnen Kontaktfinger ausgeschnitten werden können.
die wesentlichen Anschlagflächen Aa,. A; der Kon taktfinger 111-113, bzw. deren Vorsprünge 110 und der Kontaktfinger 121-123, bzw. deren Vorsprünge 120, sowie A, Aa., des Kolbenkörpers A@ sind je von aussen her und axialseitig gut zugängliche Ringscheibenflächen die sich schon vor dem Ausfräsen der Ringe mit einfachen Schleifmaschinen genau an der richtigen Stelle erzeugen lassen, derart, dass die Axialdistanzen 1; = A; - A1 = A;
- A2; 1a1 = A_1 - A1 bezie hungsweise 1a, = Aa. - A_ vorbestimmte Werte er halten.
Die Lücken zwischen den Kontaktfingern erstrecken sich je über einen etwas grösseren Umfangswinkel als die Kontaktfinger, so dass sich die Kontaktfinger eines Kol bens leicht zwischen die gegenüberstehenden Kontaktfin ger eines benachbarten Kolbens gleicher Ausbildung ein schieben lassen.
Die Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3 umfasst einen Hohlzylinder 2, der einerseits durch eine festangeformte Abschluss-Stirnwand 20 und auf der anderen Seite durch einen aufgeschraubten Deckel 200 abgeschlossen ist. Vor dem Abschlussdeckel 200 ist ein Kolben 101 eingesetzt, dessen eine Seite gleich wie die rechte Stirnseite eines Kolbens 10 nach Fig. 1 ausgebildet ist, d.h. ebenfalls drei axial vorstehende Kupplungsfinger 121-123 aufweist, die sich ins Innere des Zylinderraumes zwischen die entge gengesetzt gerichteten Kontaktfinger 111-l13 eines be nachbarten Kolbens 10 nach Fig. 1 erstrecken.
In gleicher Weise sind gemäss Figur im Hohlzylinder 2 weitere Kol ben 10 nach Figur eingesetzt, denen als letzter ein Kolben 10= folgt, der nur auf einer Seite wie ein Kolben 10 mit Kontaktfingern 121-123 versehen ist, während ihm auf der andern Seite ein axial vorstehender Wellenzapfen 13 angeformt ist. Dieser Wellenzapfen 13 erstreckt sich durch eine passende Zentralbohrung der Zylinderab- schlusswand 20 nach aussen und ist mit einem verstell baren Maschinenelement gekuppelt. Über die je in einer gemeinsamen Zylinderfläche liegenden Aussenflächen der 6 ineinander greifenden Kontaktfinger 111-113 und 121 123 zweier benachbarter Kolben 10, bzw.
Kolbenteile 101, 10'= ist je eine zylindrische Distanzierungshülse 30, 31, 32, 34, 38 gelegt. Solche Distanzierungshülsen bestehen ge- mäss Fig. 4 aus zwei Schalenhälften 3a, 3b, die in an sich bekannter Weise zu einer Zylinderschale zusammen gelegt sind und mittels eines lösbaren Organes, z.B. ge- mäss Fig. 4 einen offenen Federdrahtring 3c, der in eine Umfangsnut der Schalenhälften eingreift, zusammenge halten werden.
Die axialen Längen der so gebildeten Di- stanzierungshülsen sind voneinander verschieden und so gewählt, dass sich die damit gekuppelten benachbarten Kolben 10, 10' aus den in Fig. 2 oben dargestellten Aus gangsstellungen um je eine vorbestimmte Weglänge /@ = Z - E in die Arbeitsstellung nach der unteren Hälfte von Fig. 2 voneinander entfernen können. Ob die benachbarten Kolben aneinander anliegen, oder weit möglichst voneinander entfernt sind, hängt vom momen tanen Druckzustand zwischen den benachbarten Kolben ab.
Um diesen Druckzustand von aussen umsteuern zu können, enthält die Zylinderwand 2 Radialkanäle 21 zum Anschliessen einer wahlweise gesperrten oder offenen Druckgaszuleitung von einer Druckgasquelle her.
Über einen gleichartigen Kanal 22 in der Stirnwand 20 wird die den Wellenzapfen 13 umgebende Ringfläche des Kol bens 10= dauernd mit dem vollen Druck der Druckgas quelle beaufschlagt. Die dadurch auf den Kolben 10 aus geübte Verschiebungskraft nach unten bewirkt, dass alle Kolben, die nicht von unten her durch den vollen Druck der Druckgasquelle beaufschlagt werden, nach unten an den benachbarten Kolben angedrückt werden, während bei Beaufschlagung der unteren Stirnseite eines Kolbens mit Druck der betreffenden Kolben gegen die genannte Rückstellkraft von oben her relativ vom unteren Nach barkolben soweit nach oben weggetrieben wird,
wie es die betreffende Distanzierungshülse 31, 32, 34, 38 erlaubt. Auch der Radialkanal 210 ist dauernd an die Druck gasquelle angeschlossen, so dass der Kolben 10' dauernd nach unten an den Deckel 200 angedrückt wird, weil das Loch 200' im Deckel 200 ins Freie mündet. Ausserdem wird der erste Arbeitskolben 10 über dem Kolben 10' dauernd in der durch den Ring 30 zugelassene Maximal entfernung vom Kolben 10' gehalten.
Die stets unter Druck stehenden Räume zwischen dem Kolben 10' und dem benachbarten Arbeitskolben, bzw. zwischen der festen Abschluss-Stirnwand 20, bzw. dem benachbarten Arbeitskolben 10= wirken als Pufferräume zum federn den Dämpfen von Stossbewegungen einzelner oder meh rerer Arbeitskolben 10, 10 nach unten, bzw. nach oben.
Der Nachteil einer etwas längeren Baulänge einer fluidumbetätigten Digital-Verstelleinrichtung gemäss vor stehender Beschreibung gegenüber bekannten Bauweisen, wird mehr als wettgemacht durch die fertigungstechni schen Vorteile der erfindungsgemässen Bauweise. Aus- serdem kann die gewünschte Einheitswegstrecke E, deren Vielfache als Verstellwege des Wellenzapfen 13 ein steuerbar sind, durch entsprechende Dimensionierung der Distanzierungshülsen besonderen Gegebenheiten leicht angepasst werden, trotzdem sonst ausschliesslich Serien bauteile verwendet werden.