CH630449A5 - Stossdaempferanordnung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stossdämpferanordnung, insbesondere für Montagemaschinen und insbesondere zum Dämpfen von mit hoher Frequenz bzw. Stossfolge auftretenden Stössen, mit einem aus einer Zylinder-Kolbeneinheit bestehenden, pneumatischen Dämpferteil, bei dem der Druckraum des Zylinders über einen Einlass mit Rückschlagventil mit Druckluft füllbar ist.

Bekannte pneumatische Stossdämpfer sind sogenannte Luft- oder Gasfedern. Der Einlass mit dem Rückschlagventil dient einzig und allein dazu, um dem Druckraum des Zylinders von Haus aus mit unter einem vorbestimmten Überdruck stehenden Gas zu füllen. Nach diesem Füllvorgang soll das Rückschlagventil absolut dicht schliessen. Die Feder- und Schwingungscharakteristik solcher Luftfedern ist durch die Bauform und den Füllungsdruck vorgegeben und kann praktisch nicht oder nur unwesentlich beeinflusst werden. Neben rein progressiv wirkenden Luftfedern sind auch solche Luftfedern bekannt, bei denen die Charakteristik lageabhängig verändert wird, was bedeutet, dass ab einer bestimmten Einschiebestellung von Kolben und Zylinder mit einer anderen Charakteristik gearbeitet wird. Bei einer derartigen Luftfeder wird im Kolben ein durch ein Stösselventil verschlossener Durchlass, der eine Drosselstelle bildet, vorgesehen, und das Stösselventil wird von aussen über Anschläge oder dgl. in einer bestimmten Einschiebestellung des Kolbens betätigt. Man kann auch richtungsabhängige Absperrorgane vorsehen, die z.B. beim Rücklauf des Kolbens einen grösseren Durchlass freigeben. Solche Konstruktionen sind allerdings, ähnlich wie bei entsprechenden hydraulischen Schwingungsdämpfern, meist nur in Verbindung mit einer zusätzlichen Feder möglich, welche den Kolben zurückstellt.

Bei Luftfedern in Form von Zylinder-Kolbeneinheiten ergeben sich immer wieder Abdichtungsprobleme und es kommt durch Luftverluste zu einer Abschwächung der Federwirkung. Ferner werden die Dichtungen und Packungen grundsätzlich sehr stark unter Druck gesetzt, so dass es in den Endstellungen der Feder häufig zu einem Festfressen der relativ gegeneinander beweglichen Teile kommt, die sich dann rückartig voneinander lösen, was die Gesamtcharakteristik nachteilig beeinflusst. Es werden deshalb meist die herkömmlichen Zylinder-Kolbeneinheiten durch Kombination aus einem Druckgefäss und einem zusammendrückbaren Balgen ersetzt.

Wie schon erwähnt wurde, werden vor allem im Fahrzeugbau vorwiegend hydraulische Schwingungsdämpfer in Form von Zylinder-Kolbeneinheiten verwendet, wobei im Kolben eine die beiden Zylinderräume verbindende Drosselstelle vorgesehen ist, die die Dämpfwirkung betimmt. Auch hier kann man im Kolben ein, abhängig von der Bewegungsrichtung öffnendes oder schliessendes Ventil vorsehen und dadurch die Dämpfungscharakteristik in den beiden Bewegungsrichtungen verschieden machen. Hydraulische Stossdämpfer werden praktisch nur in Kombination mit einer oder mehreren die Stösse abfangenden Federn verwendet, so dass sich für die Gesamtbewegung eine von den Eigenschaften der Federn und des hydraulischen Schwingungsdämpfers bestimmte Dämpfungscharakteristik ergibt. Bei hydropneumatischen Federungen ist es auch bekannt, hydraulische Schwingungsdämpfer über Leitungen mit einem gemeinsamen, praktisch einen Windkessel darstellenden Gefäss zu verbinden. Hier kann durch Beeinflussung des Druckes im Windkessel die Gesamtcharakteristik der Federung bzw. Schwingungsdämpfung beeinflusst werden, doch ist es nicht möglich und sinnvoll, die Charakteristik eines einzigen Stoss-dämpfers zu verändern. Bei allen anderen hydraulischen Schwingungsdämpfern lassen sich die Dämpfungscharakteristi-ka nur in geringem Ausmass oder überhaupt nicht variieren. Wenn hinsichtlich der Frequenz bzw. Stossfolge und der möglichen bzw. durchschnittlichen Stärke stark voneinander abweichende Schwingungen bzw. Stösse zu dämpfen sind, muss man bisher dementsprechend auch verschiedene, in ihrer Charakteristik angepasste Schwingungsdämpfer und Federn verwenden. Im Kraftfahrzeugbau ist es schon schwierig, die Dämpfungscharakteristik so zu wählen, dass sich bei verschiedenen Beladungs-zuständen des Fahrzeuges eine noch ausreichende Dämpfung ergibt. In vielen anderen Fällen ist man überhaupt gezwungen, für jeden Anwendungsfall eigene Stossdämpfer, meist also Feder-Schwingungsdämpferkombinationen, Gummifedern oder Luftfedern zu verwenden. Als Beispiel seien hier Montagemaschinen genannt, bei denen oft bei gleichbleibendem Grundaufbau der Maschine verschieden schwere Teile mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt und in ihrer Bewegung abgefangen werden müssen, wobei überdies u.a. bei Verwendung von Vibrationsförderern auch die Frequenzen, mit denen sich die Teile bewegen, oder, allgemeiner, die Stossfolge, die abzudämpfen ist, starken Veränderungen unterliegen. Will man eine möglichst gute Dämpfung erzielen, muss man genau abgestimmte Stossdämpfereinheiten verwenden, was eine grosse Lagerhaltung voraussetzt. Es handelt sich bei Montagemaschinen um Einzelanfertigungen oder kleine Baureihen, so dass bei der Abstimmung kaum auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden kann, und die Abstimmung bzw. Auswahl der richtigen Stoss-dämpferkombination langwierig und zeitraubend wird. Dazu kommt noch, dass Stossdämpfer und aus Schwingungsdämpfer und Feder bestehende Stossdämpferkombinationen bekannter Bauart, in Abhängigkeit von ihrer Charakteristik bzw. durch diese bedingt, verschiedene Aussenabmessungen aufweisen, so dass es nicht ohne weiteres möglich ist, verschiedene Stossdämpfereinheiten wahlweise in bestehende Konstruktionen einzubauen. Ähnliche Probleme ergeben sich bei vielen anderen Anwendungsgebieten.

Es ist noch zu erwähnen, dass es bei sogenannten hydraulischen Gestängen, wie sie u.a. bei Eintreibemaschinen für Flaschenkorken Verwendung finden, an und für sich bekannt ist, das hydraulische Gestänge als Zylinder-Kolbeneinheit auszuführen und im Kolben ein Überdruckventil vorzusehen, das beim Überschreiten des vorbestimmten Druckes öffnet und damit die mögliche Kraftübertragung durch das Gestänge auf einen bestimmten Wert begrenzt. Bei solchen Gestängen sind eigene Hilfsmittel notwendig, um das am Überdruckventil ausströmende öl aufzufangen und wieder in den Zylinderraum zurückzuleiten, während das Gestänge entspannt wird.

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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Stossdämp- Der vorgesehene Stossdämpfer ist als Zylinder-Kolbenein-feranordnung der genannten Art, die bei einfachem Aufbau heit aufgebaut. Der Zylinder besteht aus einem Rohr 1 mit weitgehend an sehr stark unterschiedliche Arbeitsbedingungen Aussengewinde 2 und einem das eine Rohrende abschliessen-angepasst werden kann, was ebenfalls mit einfachsten Mitteln den Ventilnippel 3 mit einer Gewindebohrung 4 für den Anmöglich sein soll. 5 schluss einer Druckluftleitung. Im anderen Zylinderende ist ei-

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Einlass ne Gleitbüchse 6 zur Führung einer Kolbenstange 5 eingesetzt,

mit dem Rückschlagventil als Betriebsanschluss für eine mit Die Kolbenstange 5 trägt einen Kolben 7, der in Ringnuten 8,

dem Dämpferteil dauernd verbundene, äussere Druckluftquelle O-Ringe 9 und diese umschliessende Ringe 10 aus einem rei-

ausgebildet ist, und der Druckraum einen Auslass mit einstell- bungsarmen Wirkstoff, z.B. Teflon, aufnimmt, welche durch die barem Überdruckventil aufweist. 10 O-Ringe 9 gegen die Zylinderwand gedrückt werden.

Eine äussere Druckluftquelle steht in vielen Betrieben bzw. Der Kolben 7 besitzt eine Längsbohrung 11, welche die bei vielen Maschinen, z.B. Montagemaschinen, häufig für ande- Verbindung des Druckraumes 12 der Zylinder-Kolbeneinheit re Zwecke zur Verfügung. Von dieser äusseren Druckluftquelle mjt einem Überdruckventil herstellt, welches beim Ausfüh-wird jener Druck erzeugt, der den Kolben in der Ruhestellung rungsbeispiel aus einem O-Ring 13 als Ventilsitz und einer des Stossdämpfers hält bzw. in Richtung auf diese Ruhestellung I5 durch eine Feder 14 belasteten Kugel 15 besteht und mit Hilfe zurückstellt. Unabhängig von diesem Druck, meist jedoch gros- einer auf die Feder 14 wirkenden, in die Kolbenstange 6 einge-ser, kann jener Druck eingestellt werden, bei dem das Über- schraubten Büchse 16 einstellbar ist. Die Büchse weist eine druckventil öffnet. Sobald das Überdruckventil geöffnet wird, Bohrung 17 auf. Eine Querbohrung 18 sorgt für den Druckausarbeitet der sich in die Arbeitsstellung bewegende Kolben prak- gieich in einem zwischen der Rückseite des Kolbens 7 und der tisch gegen einen konstant bleibenden Gegendruck, der aber 2g Führungsbüchse 6 eingeschlossenen Raum 19.

wegen der Einstellbarkeit des Überdruckventils wählbar ist. Am Ende der Gewindebohrung 4 ist am Übergang zum Zy-

Beim Abfangen einer Last wirkt die Stossdämpferanordnung als linderraum 12 ein Rückschlagventil vorgesehen, das beim Aus-

Luftfeder mit linearer Kennlinie, wobei eine stufenlose Anpas- führungsbeispiel wieder aus einem O-Ring 20 als Ventilsitz und sung an die zu dämpfende Last möglich ist. Die Rückstellung einem Ventilplättchen 21 besteht, das von einer an einem erfolgt mit dem von der äusseren Druckluftquelle zugeführten 25 spreizring 22 abgestützten Blattfeder 23 vorbelastet ist.

Medium, wobei für diese Rückstellung andere Kräfte als zum

Abfangen der Last gewählt werden, aber zufolge der konstanten Über die Gewindebohrung 4 ist mit Hilfe eines Nippels 24 Druckbeaufschlagung ebenfalls jeweils mit einer konstanten ein Betriebsanschluss an eine Abzweigleitung 25 einer Leitung Kraft gearbeitet werden kann. Ein Zurückschleudern des Kol- 26 hergestellt, die über ein Regelventil 28 mit einer schematisch bens in die Ausfahrstellung und damit ein Abprellen eines abge- 30 als Behälter dargestellten äusseren Druckluftquelle 27 verbun-fangenen Körpers kann bei richtiger Abstimmung weitgehend den ist. Das Aussengewinde 2 ermöglicht den Einbau des Stoss-vermieden werden. Die Rückstellkraft kann sogar eingestellt dämpfers in einer Gewindebohrung und die Einstellung ver-werden, zu welchem Zweck das Rückschlagventil als Regelven- schiedener Montagehöhen. Auf das Rückschlagventil 20 bis 23 til ausgebildet wird oder in einer vom Rückschlagventil zur aus- wirkt der über das Regelventil 28 einstellbare Druck, so dass seren Druckluftquelle führenden Leitung ein Regelventil, z.B. 35 das Rückschlagventil 20 bis 23 bei unbelastet bleibendem Kolein einstellbares Drosselventil, angeordnet wird. Man kann auch ben 7 geöffnet ist und der Druck im Druckraum 12 dem Druck die zum Druckraum des Zylinders führende Leitung mit einem in der Anschlussleitung 25,26 entspricht. Wirkt auf die Kol-seinerseits über ein Drossel- oder Rückschlagventil mit einer benstange 5 eine im Sinne des Einschiebens des Kolbens 7 geäusseren Druckluftquelle verbundenen Vorratsraum verbinden, richtete Kraft, die grösser ist als die den Kolben ausschiebende, der grössenordnungsmässig das gleiche Volumen wie der 40 durch den Leitungsdruck und die Kolbenfläche bestimmte Druckraum bzw. bei Verbindung mit mehreren Stossdämpfern Kraft, dann kommt es zu einer Druckerhöhung im Druckraum ein entsprechend grösseres Volumen aufweist. Bei dieser Aus- 12 und das Rückschlagventil 20 - 23 schliesst. Bei einer weite-führung steht beim öffnen des Rückschlagventils am Einlass des ren Verstellung des Kolbens 7 im Sinne einer Verringerung des Druckraumes ein grösserer Druck zur Verfügung als am Ende Volumens des Druckraumes 12 wird schliesslich der durch die der Rückstellung des Kolbens, so dass sich die Rückstellkraft 4J Feder 14 mit Hilfe der Gewindebüchse 16 eingestellte Druck progressiv verringert, was vorteilhaft ist, wenn man einen abge- des Überdruckventiles überschritten, so dass die Kugel 15 öff-fangenen Körper ganz weich in die der Ruhestellung des Stoss- net und die weitere Verstellung des Kolbens 7 im Sinne einer dämpfers entsprechende Lage zurückstellen soll. Die charakte- Verringerung des Kammervolumens gegen eine praktisch kon-ristischen Eigenschaften bei der erfindungsgemässen Stoss- stante Gegenkraft erfolgt. Die Luft aus der Kammer 12 kann dämpferanordnung können also auf verschiedene Weise im Sin- 50 dabei über die Bohrung 11, den Ventilsitz 13 und die Bohrung ne einer genauen Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall 17 entweichen. Wird die Belastung der Kolbenstange geringer verändert werden. Auch bei raschen Stossfolgen bzw. Schwin- als die erwähnte Gegenkraft, dann schliesst das Überdruckventil gungen mit höherer Frequenz kann man eine ausreichende 13-15 und das Rückschlagventil 20 - 23 kann wieder öffnen. Dämpfung erzielen. Das einstellbare Überdruckventil wird Der Kolben 7 wird von der Druckluftquelle 27 her beaufschlagt meist im Kolben angeordnet und kann über eine durch die Kol- 5J und kann sich, da die auf ihn von aussen wirkende Kraft abge-benstange geführte Bohrung mit der Aussenluft verbunden sein, sunken ist, zurückstellen, bis er die Ausfahr-Endstellung er-

Bei der erfindungsgemässen Stossdämpferanordnung ergibt reicht bzw. neuerlich eine stärkere, im Einschiebesinn wirkende sich eine lange Lebensdauer, weil wegen der dauernden Zufuhr Belastung auftritt.

von Luft aus der Druckluftquelle das sonst bei Luftfedern auf- Bei geschlossenem Rückschlagventil 20 - 23 und noch getretende Problem der Wärmeableitung zur Vermeidung von 60 schlossenem Überdruckventil 13,14,15 ergibt sich für den Änderungen der Federcharakteristik nicht vorhanden ist und Stossdämpfer der Stossdämpferanordnung eine progressive, sogar auftretende Undichtheiten nicht ins Gewicht fallen, da sie nach dem öffnen des Überdruckventiles eine lineare Charakte-durch die mögliche Nachstellung der Ventile abgeglichen wer- ristik. Man kann z.B. durch entsprechende Ventileinstellungen den können. eine auftreffende Last in der ersten Hälfte des Dämpfungsweges

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine erfin- es mit progressiver und dann mit linearer Dämpfungscharakteri-

dungsgemässe Stossdämpferanordnung veranschaulicht, wobei stik abfangen. Es werden Einstellungen möglich, bei denen eine ein Stossdämpfer im Schnitt dargestellt wurde und Druckluft- Last extrem weich und daher auch weitgehend geräuschlos ab-

quelle und Zuleitung schematisiert angedeutet sind. gefangen wird.

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Wenn von vornherein feststeht, dass eine bestimmte Einfahrstellung des Kolbens, also ein bestimmtes Mindestvolumen der Druckkammer 12 nicht unterschritten werden kann, ist es auch möglich, den Druckluftanschluss 4,25 und bzw. oder den Auslass mit dem Überdruckventil in der Zylinderwandung, also im Rohr 1, anzubringen.

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lBlatt Zeichnungen

Claims (4)

63« 440 PATENTANSPRÜCHE

1. Stossdämpferanordnung, insbesondere für Montagemaschinen und insbesondere zum Dämpfen von mit hoher Stossfol-ge auftretenden Stössen, mit einem aus einer Zylinder-Kolbeneinheit bestehenden, pneumatischen Dämpferteil, bei dem der Druckraum des Zylinders über einen Einlass mit Rückschlagventil mit Druckluft füllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (4) mit dem Rückschlagventil (20, 21, 22, 23) als Betriebsanschluss für eine mit dem Dämpferteil dauernd verbundene, äussere Druckluftquelle (27) ausgebildet ist und der Druckraum (12) einen Auslass (11) mit einstellbarem Überdruckventil (13, 14,15) aufweist.

2. Stossdämpferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vom Rückschlagventil (20,21,22, 23) zur äusseren Druckluftquelle (27) führenden Leitung (25, 26) ein Regelventil (28) angeordnet ist.

3. Stossdämpferanordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das einstellbare Überdruckventil (13,14,15) im Kolben (7) angeordnet und mit der Aussenluft verbunden ist.

4. Stossdämpferanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (13,14,15) an eine Auslassbohrung (17) in der Kolbenstange (5) anschliesst.