DE10011947A1

DE10011947A1 - Pneumatic work cylinder for energy economy and improved dynamics comprises piston connecting rod with piston, cylinder tube, base and cover

Info

Publication number: DE10011947A1
Application number: DE10011947A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Koehler; Wolfgang Nendel; Eberhard Zipplies; Gert Rosenbaum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-11
Filing date: 2000-03-11
Publication date: 2001-09-13

Abstract

The pneumatic work cylinder comprises a piston connecting rod (1) with a piston (2), a cylinder tube (3), cylinder base (4) and cylinder cover. Around the cylinder tube an outer tube (6) is fitted which has an accumulator connection (8). Between the connecting rod connection (7) and the accumulator connection is a directing (10). Between the accumulator connection and a compressed air source (16) a check valve (11) and a pressure reduction valve (13) are located and preferably parallel to the check valve and the pressure reduction valve a further check valve (12) is arranged. The outer tube can have an arbitary cross-section and is preferably concentric to the piston connecting rod. The outer tube and cylinder tube are of one-piece construction.

Description

Technical problem of the invention

Nach DE OS 28 23 041 ist ein Verfahren bekannt, wobei ein pneumatischer Arbeitszy linder mit zwei Druckstufen arbeitet. Dabei erfolgt die Ausfahrbewegung unter ho hem Druck. Bei der Einfahrbewegung erfolgt zuerst ein Zuschalten eines Mitteldruck reservoirs, so dass ein Teil der Druckenergie aus dem Arbeitszylinder von diesem auf genommen wird. Dem schließt sich das Absperren des Mitteldruckreservoirs und die Entlüftung des Pneumatikzylinders an die Atmosphäre an. Aus dem Mitteldruckreser voir können andere pneumatische Verbraucher mit reduziertem Betriebsdruck durch getrennte Baueinheiten betrieben werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass zwei Reservoirs (Hochdruck und Mitteldruck) benötigt werden und nur ein Teil der Druckenergie, die sich im Arbeitszylinder in ausgefahrener Stellung befindet, rückgewonnen werden kann. Des Weiteren ist das Verfahren nur anwendbar auf einfach wirkende Pneumatikzylinder.According to DE OS 28 23 041 a method is known, wherein a pneumatic Arbeitszy linder works with two pressure levels. The extension movement takes place under ho hem pressure. When moving in, a medium pressure is first switched on reservoirs so that part of the pressure energy from the working cylinder of this on is taken. This closes the shutdown of the medium pressure reservoir and the Ventilation of the pneumatic cylinder to the atmosphere. From the medium pressure tank voir can handle other pneumatic consumers with reduced operating pressure separate units are operated. The disadvantage of this method is that two reservoirs (high pressure and medium pressure) are required and only a part of the Pressure energy, which is in the working cylinder in the extended position, can be recovered. Furthermore, the method is only applicable to single-acting pneumatic cylinders.

Nach DE OS 29 15 620 ist ein Verfahren zur Vermeidung des Energieverlustes in Form einer verlorenen Druckluftmenge bei pneumatischen Kolbenantrieben bekannt. Da bei wird der Kolbenstangenraum eines Pneumatikzylinders beim Ausfahren nicht voll ständig entlüftet, so dass sich ein Druckpolster aufbauen kann, welches den Rückhub unterstützt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass der Arbeitszylinder nie seinen vollen Hub ausführen kann. Des Weiteren ist das Verfahren nur anwendbar unter Verwendung eines pneumohydraulischen Druckübersetzers und eines Hydraulikzylin ders. Die Erfindung ist auf die Antriebsprobleme des allgemeinen Maschinenbaus nicht anwendbar und bleibt wenigen Spezialgebieten, z. B. Pressenantrieben, vorbe halten. Weiterhin nachteilig ist, dass nur ein Teil der Druckluftenergie für den Rückhub gespeichert werden kann. According to DE OS 29 15 620, a method for avoiding energy loss is in the form a lost amount of compressed air in pneumatic piston drives. There the piston rod space of a pneumatic cylinder does not become full when it is extended constantly vented, so that a pressure cushion can build up, which the return stroke supported. The disadvantage of this method is that the working cylinder never has its can perform full stroke. Furthermore, the procedure is only applicable under Use of a pneumohydraulic pressure intensifier and a hydraulic cylinder ders. The invention is based on the drive problems of general mechanical engineering not applicable and remains a few special areas, e.g. B. press drives, vorbe hold. Another disadvantage is that only part of the compressed air energy for the return stroke can be saved.

Nach DE OS 32 33 739 ist eine Einrichtung für das selbständige Rückstellen eines Stellzy linders bekannt. Dabei ist an der Kolbenstangenseite eines doppelt wirkenden pneumatischen Arbeitszylinders ein Druckspeicher angeordnet, der seinerseits über ein Druckbegrenzungsventil, ein Rückschlagventil, eine Drossel und ein Wegeventil mit der Druckluftquelle verbindet. In der eingefahrenen Stellung des Zylinders wird der Speicher mit dem am Druckbegrenzungsventil eingestellten Speicherdruck ge füllt. Beim Ausfahren des Arbeitszylinders erfolgt ein Verdrängen der Luft des Kolben stangenraums in den Speicher, wodurch es zum Druckanstieg im Speicher kommen müsste. Da der Druckspeicher jedoch mit dem Druckbegrenzungsventil permanent verbunden ist, kann die beim Ausfahren des Zylinders geleistete Kompressionsarbeit nicht gespeichert werden und wird an die Umgebung abgegeben. Nachteilig bei dieser Erfindung ist, dass die Energie, die für den Rückhub notwendig ist, ständig aus dem Druckluftnetz entnommen werden muss, so dass keine wesentlichen Energieein sparungseffekte erzielt werden können. Weiterhin nachteilig ist, dass der Antrieb ge gen eine konstante Gegenkraft, resultierend aus Speicherdruck und Kolbenringflä che, arbeiten muss.According to DE OS 32 33 739 is a device for the independent resetting of a Stellzy linders known. There is a double acting on the piston rod side pneumatic working cylinder arranged a pressure accumulator, which in turn over a pressure relief valve, a check valve, a throttle and a directional control valve connects to the compressed air source. In the retracted position of the cylinder the accumulator with the accumulator pressure set at the pressure relief valve fills. When the working cylinder extends, the piston air is displaced rod space in the accumulator, which leads to an increase in pressure in the accumulator should. However, since the pressure accumulator is permanent with the pressure relief valve is connected, the compression work performed when the cylinder is extended are not saved and is released to the environment. A disadvantage of This invention is that the energy that is necessary for the return stroke is constantly out must be taken from the compressed air network so that no significant energy is saving effects can be achieved. Another disadvantage is that the drive ge against a constant counterforce, resulting from accumulator pressure and piston ring area che, must work.

Somit ist nur ein Verfahrverhalten erzielbar, was dem konventionellen (Einsatz von Drosselrückschlagventilen) Pneumatikantrieben entspricht. Das bedeutet, eine we geabhängige Abbremsung des Antriebes ist nicht möglich.This means that only one traversing behavior can be achieved, which One-way flow control valves) corresponds to pneumatic drives. That means a we dependent braking of the drive is not possible.

Aim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung als eine Baueinheit zu schaffen, die in der Lage ist, die Energie, die für den Rückhub eines Pneumatikzylinders erforderlich ist, bei der Ausfahr- oder Einfahrbewegung zu speichern und somit eine Energieeinspa rung von ca. 50% bei Beibehaltung der abgegebenen mechanischen Leistung des Antriebes zu erreichen.The aim of the invention is to provide a device as a structural unit which in the Capable of delivering the energy required to return a pneumatic cylinder save when moving out or retracting and thus an energy saving tion of approx. 50% while maintaining the mechanical output of the To reach the drive.

Weiterhin soll die Vorrichtung zu einer Verbesserung des dynamischen Verfahrverhal tens des Antriebes beitragen.The device is also intended to improve the dynamic travel behavior contribute to the drive.

Solution of the problem or the technical problem

Die technische Aufgabe der Erfindung ist es, ein pneumatisches Antriebssystem zu schaffen, das in der Lage ist, in einer Bewegungsrichtung die Abluft nicht an die At mosphäre abzugeben, sondern zu speichern und dieses Energiepotential für den vollständigen Rückhub zu nutzen. Dadurch wird eine Energieeinsparung von ca. 50% erreicht, und durch die Proportionalität zwischen Zylinderhub und Abluftdruck erfolgt eine Verbesserung der Dynamik. Dabei werden zu Beginn der Bewegung in Folge eines geringen Gegendruckes hohe Beschleunigungen erreicht. Da dieser Druck je doch wegproportional ansteigt, erfolgt im späteren Verlauf der Bewegung eine Ver zögerung, so dass der Antrieb sanft in seine Endlage einfährt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus, da alle erforderlichen Elemente am Antrieb, bestehend aus Kolbenstrang (1), Kolben (2), Zylinderrohr (3), Außenrohr (6), Zylinderboden (4) und Zylinderdeckel (5) befestigt bzw. integriert sind. Hierbei bildet das Außenrohr (6) mit dem Zylinderrohr (3) ein abgeschlossenes Volumen, welches als Speichervolumen (18) dient. Die erfindungsgemäße Vorrich tung arbeitet nach folgendem Regime. Durch Zuschalten der Druckluftquelle (16) erfolgt ein Sperren des Rückschlagventils (12), so dass die Druckluft über das Druck minderventil (13), mit dem der Speichervordruck eingestellt wird, das Rückschlagven til (11) und den Speicheranschluss (8) in das Speichervolumen (18) sowie über das Wegeventil (10) und den Kolbenstangenanschluss (7) in das Kolbenstangenvolumen (19) gelangt. Da das Kolbenvolumen (20) über den Kolbenanschluss (9), das Dros selrückschlagventil (14) und das Wegeventil (15) mit der Atmosphäre (21) verbunden ist, fährt der Kolben (2) mit Kolbenstange (1) ein. Durch Umsteuern des Wegeventils (15) wird der Kolben (2) über das Drosselrückschlagventil (14) und den Kolbenan schluss (9) mit Druckluft beaufschlagt. Da der im Kolbenstangenvolumen herr schende Druck, der durch das Druckminderventil (13) eingestellt wurde, niedriger ist als der Betriebsdruck, fährt der Kolben (2) mit Kolbenstange (1) aus. Dabei wird die Druckluft aus dem Kolbenstangenvolumen (19) über den Kolbenstangenanschluss (7), das Wegeventil (10) und den Speicheranschluss (8) in das Speichervolumen (18) verdrängt. Somit erfolgt ein ständiger Druckanstieg während der Ausfahrbewegung des Kolbens (1) im Speichervolumen (18) und im Kolbenstangenvolumen (19). Dies führt dazu, dass der Kolben (1) vor Erreichen seiner Endlage abgebremst wird. Ist der Kolben (2) mit der Kolbenstange (1) vollständig ausgefahren, herrschen im Kolben volumen (20) und im Speichervolumen (18) sowie im Kolbenstangenvolumen (19) annähernd gleiche Druckverhältnisse. Dies bedeutet, dass die Kolbenstange (1) nur geringe Kräfte abgeben kann. Um diesen Mangel zu beseitigen, wird im ausgefahre nen Zustand des Kolbens (2) das Kolbenstangenvolumen (19) durch Umsteuern des Wegeventils (10) an die Atmosphäre (21) gelegt, so dass der Kolben (2) mit der Kol benstange (1) seine volle Kraft entwickeln kann. Da in dieser Phase das Kolbenstan genvolumen (19) ein Minimum angenommen hat, wird nur eine geringe Menge pneumatischer Energie an die Atmosphäre (21) abgegeben. Soll der Kolben (2) mit Kolbenstange (1) einfahren, ist das Wegeventil (10) wieder umzusteuern, so dass das Speichervolumen (18) mit dem Kolbenstangenvolumen (19) verbunden ist. Durch Umsteuern des Wegeventils (15) erfolgt die Entlüftung des Kolbenvolumens (20) über den Kolbenanschluss (9), das Drosselrückschlagventil (14) sowie das Wegeventil (15). In diesem Zustand, also beim Beginn der Einfahrbewegung, wirkt auf den Kolben (2) der maximale Speicherdruck, so dass zum Bewegungsbeginn analog zum Ausfahren hohe Beschleunigungswerte erreicht werden. Da dieser Druck wegproportional ab nimmt, erfolgt ein sanftes Erreichen der Endlage im eingefahrenen Zustand. Ist diese erreicht, ist der Druck im Speichervolumen (18) und im Kolbenstangenvolumen (19) auf das Niveau abgesunken, welches am Druckminderventil (13) eingestellt ist. Auf tretende innere Leckage bzw. Abgabe geringer Energiemengen über das Wegeven til (10) an die Atmosphäre (21) werden bei eingefahrenem Kolben (2) durch das Druckminderventil (13) und Rückschlagventil (11) ergänzt. Da Druckluft aus der Druckluftquelle (16) nur über das Druckminderventil (13) und das Rückschlagventil (11) in Richtung Speicheranschluss (8) bzw. Kolbenstangenanschluss (7) gelangt, er folgt keine vollständige Ausnutzung der Regelfunktion des Druckminderventils (13). Aus diesem Grund kann das Rückschlagventil (11) und das Druckminderventil (13) durch ein einstellbares Druckschaltventil (17) ersetzt werden. Soll der Antrieb abge schaltet werden, ist er von der Druckluftquelle (16) zu trennen, somit kann auch das Speichervolumen (18) über das Rückschlagventil (12) entlüften. Da das Verfahrver halten des Kolbens (2) wesentlich durch das Speichervolumen (18) beeinflusst wird, ist zwischen Außenrohr (6) und Zylinderrohr (3) ein Zwischenkolben (22) angeordnet. Mit Hilfe eines Verstellelementes (23) kann dieser verschoben werden, so dass das Spei chervolumen (18) hinsichtlich seiner Größe variiert werden kann.The technical object of the invention is to provide a pneumatic drive system which is capable of releasing the exhaust air to the atmosphere in one direction of movement, but of storing it and using this energy potential for the complete return stroke. This results in an energy saving of approx. 50% and the proportionality between cylinder stroke and exhaust air pressure improves the dynamics. At the beginning of the movement, high accelerations are achieved due to a low back pressure. Since this pressure increases proportionally to the path, there is a delay in the later course of the movement, so that the drive moves gently into its end position. The device according to the invention is characterized by a compact design, since all the necessary elements are attached to the drive, consisting of the piston rod ( 1 ), piston ( 2 ), cylinder tube ( 3 ), outer tube ( 6 ), cylinder base ( 4 ) and cylinder cover ( 5 ) or are integrated. The outer tube ( 6 ) forms a closed volume with the cylinder tube ( 3 ), which serves as a storage volume ( 18 ). The device according to the invention works according to the following regime. By switching on the compressed air source ( 16 ) the check valve ( 12 ) is blocked, so that the compressed air via the pressure reducing valve ( 13 ) with which the storage admission pressure is set, the check valve ( 11 ) and the storage connection ( 8 ) into the storage volume ( 18 ) and via the directional valve ( 10 ) and the piston rod connection ( 7 ) into the piston rod volume ( 19 ). Since the piston volume ( 20 ) is connected to the atmosphere ( 21 ) via the piston connection ( 9 ), the throttle check valve ( 14 ) and the directional control valve ( 15 ), the piston ( 2 ) retracts with the piston rod ( 1 ). By reversing the directional control valve ( 15 ), the piston ( 2 ) is pressurized with compressed air via the throttle check valve ( 14 ) and the piston connection ( 9 ). Since the pressure prevailing in the piston rod volume, which is set by the pressure reducing valve ( 13 ), is lower than the operating pressure, the piston ( 2 ) extends with the piston rod ( 1 ). The compressed air is displaced from the piston rod volume ( 19 ) via the piston rod connection ( 7 ), the directional control valve ( 10 ) and the accumulator connection ( 8 ) into the accumulator volume ( 18 ). Thus there is a constant increase in pressure during the extension movement of the piston ( 1 ) in the accumulator volume ( 18 ) and in the piston rod volume ( 19 ). This means that the piston ( 1 ) is braked before it reaches its end position. If the piston ( 2 ) with the piston rod ( 1 ) is fully extended, there are approximately the same pressure ratios in the piston volume ( 20 ) and in the accumulator volume ( 18 ) and in the piston rod volume ( 19 ). This means that the piston rod ( 1 ) can only release small forces. To eliminate this defect, the piston rod volume ( 19 ) is placed in the extended state of the piston ( 2 ) by reversing the directional control valve ( 10 ) to the atmosphere ( 21 ), so that the piston ( 2 ) with the piston rod ( 1 ) can develop its full strength. Since in this phase the piston rod volume ( 19 ) has assumed a minimum, only a small amount of pneumatic energy is released to the atmosphere ( 21 ). If the piston ( 2 ) with the piston rod ( 1 ) is to be retracted, the directional control valve ( 10 ) must be reversed so that the storage volume ( 18 ) is connected to the piston rod volume ( 19 ). By reversing the directional control valve ( 15 ), the piston volume ( 20 ) is vented via the piston connection ( 9 ), the throttle check valve ( 14 ) and the directional control valve ( 15 ). In this state, i.e. at the start of the retracting movement, the maximum accumulator pressure acts on the piston ( 2 ), so that high acceleration values are achieved at the beginning of the movement, analogous to the extending. Since this pressure decreases proportionally, the end position is reached gently when retracted. When this is reached, the pressure in the storage volume ( 18 ) and in the piston rod volume ( 19 ) has dropped to the level set on the pressure reducing valve ( 13 ). On occurring internal leakage or delivery of small amounts of energy via the Wegeven valve ( 10 ) to the atmosphere ( 21 ) with the piston ( 2 ) retracted by the pressure reducing valve ( 13 ) and check valve ( 11 ). Since compressed air from the compressed air source ( 16 ) only reaches the accumulator connection ( 8 ) or the piston rod connection ( 7 ) via the pressure reducing valve ( 13 ) and the check valve ( 11 ), the control function of the pressure reducing valve ( 13 ) is not fully utilized. For this reason, the check valve ( 11 ) and the pressure reducing valve ( 13 ) can be replaced by an adjustable pressure switching valve ( 17 ). If the drive is to be switched off, it must be disconnected from the compressed air source ( 16 ) so that the storage volume ( 18 ) can be vented via the check valve ( 12 ). Since the Verfahrver hold the piston ( 2 ) is significantly influenced by the storage volume ( 18 ), an intermediate piston ( 22 ) is arranged between the outer tube ( 6 ) and the cylinder tube ( 3 ). With the help of an adjusting element ( 23 ) this can be moved so that the storage volume ( 18 ) can be varied with regard to its size.

Da es pneumatische Antriebsprobleme zu lösen gilt, bei denen nicht die Energieein sparung im Vordergrund steht, sondern an die Dynamik hohe Anforderungen in bei den Bewegungsrichtungen gestellt werden, kann die Vorrichtung in folgender Art und Weise ausgeführt werden. In diesem Fall ist es erforderlich, dass wahlweise das Kolbenstangenvolumen (19) oder das Kolbenvolumen (20) beim Verfahren des Kol bens (2) in das Speichervolumen (18) verdrängt wird. Zu diesem Zweck ist ein Wege ventil (24), welches den Speicheranschluss (8) wahlweise mit dem Kolbenstangenan schluss (7) oder dem Kolbenanschluss (9) verbindet, angeordnet. Des Weiteren ist es erforderlich, dass dem nicht über das Wegeventil (24) mit dem Speicheranschluss (8) verbundenen Kolbenanschluss (9) oder Kolbenstangenanschluss (7) Druckluft aus der Druckluftquelle (16) zugeführt werden muss. Dazu dient das Zuschaltventil (26). Fol gende Wirkungsweise wird durch die Vorrichtung erzielt. Nach Anlegen der Druck luftquelle (16) werden die Rückschlagventile (12) gesperrt und über das Druckschalt ventil (17) das Speichervolumen (18) und das Kolbenstangenvolumen (19) mit Vor druck beaufschlagt. Soll der Kolben (2) ausfahren, ist das Zuschaltventil (26) in Schalt stellung 1 zu schalten, wodurch das Kolbenvolumen (20) mit Druckluft beaufschlagt wird. Somit fährt Kolben (2) mit Kolbenstange (1) aus und verdrängt das Kolbenstan genvolumen (19) in das Speichervolumen (18). Ist diese Bewegung abgeschlossen, erfolgt das Durchschalten des Ablassventils (25), so dass das Speichervolumen (18) über Druckschaltventil (27) an die Atmosphäre (21) bis auf Speichervordruck entlüftet und der Kolben (2) seine maximale Kraft entwickeln kann. Soll der Kolben (2) wieder einfahren, schaltet das Zuschaltventil (26) zuerst in Position 0 und das Wegeventil (24) wird umgeschaltet, so dass das Kolbenvolumen (20) über das Ablassventil (25) und das Druckschaltventil (27) auf Speichervordruck entlüften kann. Ist dies erfolgt, wird das Ablassventil (25) gesperrt und das Zuschaltventil (26) in Schaltposition 2 geschal tet, so dass der Kolbenstangenanschluss (7) mit Druckluft beaufschlagt wird und der Kolben (2) einfährt, wobei das Kolbenvolumen (20) in das Speichervolumen (18) ver drängt wird. Ist die eingefahrene Position erreicht, erfolgt das Durchschalten des Ablassventils (25) und das Speichervolumen (18) wird wieder auf Speichervordruck entspannt. Vor dem erneuten Ausfahren des Kolbens (2) ist das Wegeventil (24) wie der in Grundstellung zu schalten, so dass das Kolbenstangenvolumen (19) ebenfalls auf Speichervordruck entspannt werden kann. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, wird das Ablassventil (25) wieder gesperrt und durch Schalten des Zuschaltventils in Schaltposition Aus erfolgt ein erneutes Ausfahren des Kolbens (2). Soll die Vorrichtung still gelegt werden, ist die Druckluftquelle (16) abzukoppeln, und das Kolbenvolumen (20), das Kolbenstangenvolumen (19) und das Speichervolumen (18) entlüften über die Rückschlagventile (12).Since there are pneumatic drive problems to be solved, in which the focus is not on energy saving, but on the dynamics high demands are made in the directions of movement, the device can be carried out in the following manner. In this case, it is necessary that either the piston rod volume ( 19 ) or the piston volume ( 20 ) is displaced into the storage volume ( 18 ) when the piston is moved ( 2 ). For this purpose, a directional valve ( 24 ), which connects the accumulator connection ( 8 ) with the piston rod connection ( 7 ) or the piston connection ( 9 ), is arranged. It is also necessary that compressed air from the compressed air source ( 16 ) must be supplied to the piston connection ( 9 ) or piston rod connection ( 7 ) that is not connected to the accumulator connection ( 8 ) via the directional valve ( 24 ). The connection valve ( 26 ) serves this purpose. The following mode of action is achieved by the device. After applying the compressed air source ( 16 ), the check valves ( 12 ) are blocked and via the pressure switching valve ( 17 ) the storage volume ( 18 ) and the piston rod volume ( 19 ) pressurized. If the piston ( 2 ) is to extend, the auxiliary valve ( 26 ) must be switched to switch position 1 , whereby the piston volume ( 20 ) is pressurized with compressed air. Thus piston ( 2 ) with piston rod ( 1 ) extends and displaces the piston rod volume ( 19 ) into the storage volume ( 18 ). When this movement is completed, the drain valve ( 25 ) is switched through so that the storage volume ( 18 ) is vented to the atmosphere ( 21 ) via pressure switching valve ( 27 ) up to the storage pressure and the piston ( 2 ) can develop its maximum force. If the piston ( 2 ) is to retract again, the cut-in valve ( 26 ) first switches to position 0 and the directional valve ( 24 ) is switched over so that the piston volume ( 20 ) is vented to the accumulator pressure via the drain valve ( 25 ) and the pressure switching valve ( 27 ) can. Once this has been done, the drain valve ( 25 ) is blocked and the connection valve ( 26 ) is switched to switch position 2 , so that the piston rod connection ( 7 ) is pressurized with compressed air and the piston ( 2 ) retracts, the piston volume ( 20 ) entering the Storage volume ( 18 ) is displaced ver. When the retracted position is reached, the drain valve ( 25 ) is switched on and the accumulator volume ( 18 ) is expanded again to the accumulator pressure. Before the piston ( 2 ) is extended again, the directional control valve ( 24 ) must be switched to the normal position so that the piston rod volume ( 19 ) can also be expanded to the storage pressure. When this process is complete, the drain valve ( 25 ) is blocked again and the piston ( 2 ) is extended again by switching the cut-off valve to the OFF switching position. If the device is to be shut down, the compressed air source ( 16 ) must be uncoupled and the piston volume ( 20 ), the piston rod volume ( 19 ) and the accumulator volume ( 18 ) vented via the check valves ( 12 ).

application areas

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich über die gesamte Pneumatik, insofern pneumatische Aktuatoren zum Einsatz kommen. Besonders zweckmäßig ist die Vorrichtung anwendbar, wenn Arbeitszylinder mit großem Hub und großer Kol benfläche zum Einsatz kommen bzw. die Antriebe stark massebehaftet sind. In jedem der Einsatzfälle können ca. 50% der erforderlichen pneumatischen Energie einge spart werden. Dies ist für die technische Nutzung besonders interessant, da es sich bei Druckluft um einen sehr teuren Energieträger handelt, was auf den schlechten Wirkungsgrad, ca. 30% bei dessen Herstellung, zurückzuführen ist. Durch die Möglich keit, durch Variation des Speichervordruckes und des Speichervolumens die Dynamik der Antriebe zu beeinflussen, können völlig neue Einsatzgebiete für pneumatische Antriebe erschlossen werden, wobei die Nenngrößen der Antriebe verringert werden können. Das geht einher mit einer Einsparung an installierter pneumatischer Leistung als auch der Schaffung günstiger Konstruktionsverhältnisse, da die Antriebe einen kleineren Bauraum einnehmen. The field of application of the invention extends over the entire pneumatics, insofar as pneumatic actuators are used. It is particularly useful the device applicable when working cylinders with large stroke and large Kol surface are used or the drives are heavily mass-laden. In each the applications can use about 50% of the required pneumatic energy be saved. This is particularly interesting for technical use because it is compressed air is a very expensive energy source, which is due to the bad Efficiency, about 30% in its manufacture, is due. By the possibility speed, by varying the storage pressure and the storage volume Influencing the drives can open up completely new areas of application for pneumatic Drives are opened up, whereby the nominal sizes of the drives are reduced can. This goes hand in hand with a saving in installed pneumatic performance as well as the creation of favorable design conditions, since the drives one take up less space.

Embodiment

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The device according to the invention is intended to be based on an exemplary embodiment are explained in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 Vorrichtung unter Verwendung eines Druckminderventils 13 und eines Rück schlagventils 13 Fig. 1 device using a pressure reducing valve 13 and a return check valve 13th

Fig. 2 Vorrichtung unter Verwendung eines Druckschaltventils 17 Fig. 2 apparatus using a pressure switching valve 17

Fig. 3 Vorrichtung mit einstellbarem Speichervolumen 18 Fig. 3 device with adjustable storage volume 18

Fig. 4 Vorrichtung mit doppelt wirkendem Speichervolumen 18 Fig. 4 device with double-acting storage volume 18

Erfindungsgemäß ist an einem pneumatischen Arbeitszylinder, bestehend aus Kol benstange 1, Kolben 2, Zylinderrohr 3, Zylinderdeckel 5 und Zylinderboden konzen trisch ein Außenrohr 6 angeordnet. Hierbei bildet das Außenrohr 6 mit dem Zylinder rohr 3 ein abgeschlossenes Volumen, welches als Speichervolumen 18 dient. Die An ordnung verfügt über einen Kolbenstangenanschluss 7, einen Speicheranschluss 8 und einen Kolbenanschluss 9. Durch den Kolben 2, das Zylinderrohr 3, das Außenrohr 6 sowie den Zylinderdeckel 5 und Zylinderboden 4 werden das Speichervolumen 18, das Kolbenstangenvolumen 19 und das Kolbenvolumen 20 umschlossen. Um das Kolbenvolumen 20 mit Druckluft beaufschlagen zu können, ist die Druckluftquelle 16 über das Wegeventil 15 mit Verbindung zur Atmosphäre 21 sowie dem Drosselrück schlagventil 15 und Kolbenanschluss 9 verbunden. Des Weiteren ist die Druckluft quelle 16 über das Druckminderventil 13 und das Rückschlagventil 1 l mit dem Spei cheranschluss 8 und über das 3/2-Wegentil 10 mit dem Kolbenstangenanschluss 7 verbunden. Um eine Entlüftung des Speichervolumens 18 bei abgetrennter Druck luftquelle 16 erreichen zu können, ist das Rückschlagventil 12 parallel zum Rück schlagventil 11 und Druckminderventil 13 angeordnet. In einem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 11 und das Druckreduzierventil 13 durch das Druckschaltventil 17 ersetzt. Diese Anordnung ist im Vergleich zur Ausführung in Fig. 1 zulässig, da die Druckluft immer nur in einer Richtung, nämlich von der Druck luftquelle 16 zum Rückschlagventil 11, fließt.According to the invention an outer tube 6 is arranged concentrically on a pneumatic working cylinder consisting of piston rod 1 , piston 2 , cylinder tube 3 , cylinder cover 5 and cylinder base. Here, the outer tube 6 forms a closed volume with the cylinder tube 3 , which serves as a storage volume 18 . The arrangement has a piston rod connection 7 , a storage connection 8 and a piston connection 9 . The storage volume 18 , the piston rod volume 19 and the piston volume 20 are enclosed by the piston 2 , the cylinder tube 3 , the outer tube 6 and the cylinder cover 5 and cylinder base 4 . In order to be able to pressurize the piston volume 20 with compressed air, the compressed air source 16 is connected via the directional control valve 15 with connection to the atmosphere 21 and the throttle check valve 15 and piston connection 9 . Furthermore, the compressed air source 16 is connected via the pressure reducing valve 13 and the check valve 1 l to the storage connection 8 and via the 3/2-way valve 10 to the piston rod connection 7 . In order to be able to achieve a venting of the storage volume 18 when the compressed air source 16 is separated, the check valve 12 is arranged parallel to the return check valve 11 and pressure reducing valve 13 . In an exemplary embodiment shown in FIG. 2, the check valve 11 and the pressure reducing valve 13 are replaced by the pressure switching valve 17 . This arrangement is permissible in comparison to the embodiment in FIG. 1, since the compressed air always only flows in one direction, namely from the compressed air source 16 to the check valve 11 .

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit variablem Speichervolumen dar gestellt. Zu diesem Zweck ist zwischen Außenrohr 6 und Zylinderrohr 3 ein Zwischen kolben 22 angeordnet, der mit Hilfe eines Verstellelementes 23 in axialer Richtung verschoben werden kann.In Fig. 3, the inventive device with variable storage volume is provided. For this purpose, an intermediate piston 22 is arranged between outer tube 6 and cylinder tube 3 , which can be moved in the axial direction with the aid of an adjusting element 23 .

In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Art dargestellt, dass in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens 2 gegen das Speichervolumen 18 gearbeitet wird. Dabei zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass zwischen Speicheran schluss 8 und Kolbenstangenanschluss 7 sowie Kolbenanschluss 9 ein Wegeventil 24 angeordnet ist. Des Weiteren befinden sich zwischen Speicheranschluss 8 und Atmo sphäre 21 ein Entlüftungsventil 25 und ein Druckschaltventil 27. Die Druckluftquelle 16 ist über das Zuschaltventil 26 mit dem Kolbenstangenanschluss 7 und dem Kolbenan schluss 9 verbunden. Des Weiteren ist zwischen dem Speicheranschluss 8 und der Druckluftquelle 16 das Druckschaltventil 17 angeordnet. 1 Kolbenstange
2 Kolben
3 Zylinderrohr
4 Zylinderboden
5 Zylinderdeckel
6 Außenrohr
7 Kolbenstangenanschluss
8 Speicheranschluss
9 Kolbenanschluss
10 Wegeventil
11 Rückschlagventil
12 Rückschlagventil
13 Druckminderventil
14 Drosselrückschlagventil f
15 Wegeventil
16 Druckluftquelle
17 Druckschaltventil
18 Speichervolumen
19 Kolbenstangenvolumen
20 Kolbenvolumen
21 Atmosphäre
22 Zwischenkolben
23 Verstellelement
24 Wegeventil
25 Ablassventil
26 Zuschaltventil
27 Druckschaltventil
In FIG. 4, the device according to the invention is shown in a way that will work in both directions of movement of the piston 2 toward the storage volume 18. The device is characterized in that a directional control valve 24 is arranged between the accumulator connection 8 and the piston rod connection 7 and the piston connection 9 . Furthermore, a vent valve 25 and a pressure switching valve 27 are located between the storage port 8 and the atmosphere 21 . The compressed air source 16 is connected via the connecting valve 26 to the piston rod connection 7 and the piston connection 9 . Furthermore, the pressure switching valve 17 is arranged between the storage connection 8 and the compressed air source 16 . 1 piston rod
2 pistons
3 cylinder tube
4 cylinder base
5 cylinder covers
6 outer tube
7 piston rod connection
8 memory connection
9 piston connection
10 way valve
11 check valve
12 check valve
13 pressure reducing valve
14 throttle check valve f
15 way valve
16 compressed air source
17 pressure switching valve
18 storage volumes
19 piston rod volume
20 piston volumes
21 atmosphere
22 intermediate pistons
23 adjusting element
24 way valve
25 drain valve
26 connecting valve
27 pressure switching valve

Claims

1. Pneumatic working cylinder of any type to save energy and improve the dynamics, preferably consisting of the piston rod (1 j with piston ( 2 ), cylinder tube ( 3 ) and cylinder base ( 4 ) and cylinder cover (S), characterized in that around cylinder tube (3) an outer tube (6) is arranged which has ei NEN memory port (8), wherein between the piston rod attachment (7) and memory port (8), a directional control valve (10) is disposed between Speicheran circuit (8) and compressed air source (16 ) the check valve ( 11 ) and the pressure reducing valve ( 13 ) are located and preferably a check valve ( 12 ) is arranged parallel to the check valve ( 11 ) and pressure reducing valve ( 13 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the outer tube ( 6 ) can have an arbitrary cross-section and is preferably arranged concentrically to the piston rod ( 1 ).

3. Device according to claim 1, characterized in that a directional control valve ( 10 ) between the piston connection ( 9 ) and the accumulator connection ( 8 ) and a throttle check valve ( 14 ) between the directional control valve ( 15 ) and the piston rod connection ( 7 ) are arranged.

4. The device according to claim 1, characterized in that a pressure switching valve ( 17 ) is arranged parallel to the check valve ( 12 ) and in place of the check valve ( 11 ) and pressure reducing valve ( 13 ).

5. The device according to claim 1 and claim 3, characterized in that the directional control valve ( 10 ) is not arranged between the accumulator connection ( 8 ) and the piston rod connection ( 7 ) or piston connection ( 9 ).

6. The device according to claim 1, characterized in that the directional control valve ( 10 ), the check valve ( 12 ), the pressure reducing valve ( 13 ) or optionally the pressure switching valve ( 17 ) arranged on the outer tube ( 6 ) or in the cylinder bottom ( 4 ) or are integrated in the cylinder cover ( 5 ).

7. The device according to claim 1, characterized in that the elements required for the implementation of the device, outer tube ( 6 ) and cylinder tube ( 3 ), are integrally formed.

8. The device according to claim 1, characterized in that between the outer tube ( 6 ) and the cylinder tube ( 3 ) via an adjusting element ( 23 ) interacting intermediate piston ( 22 ) is arranged.

9. The device according to claim 1, characterized in that a directional control valve ( 24 ) is arranged on the accumulator connection ( 8 ), which in turn is connected to the piston connection ( 9 ) and the piston rod connection ( 7 ) as well as the drain valve ( 25 ) and the switching valve ( 26 ) interacts.