DE10049992A1 - Hubverstellbarer Pneumatikzylinder - Google Patents
Hubverstellbarer PneumatikzylinderInfo
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Abstract
Ein hubverstellbarer Pneumatikzylinder umfaßt einen im Zylinder verschiebbaren Kolben (18), eine mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange (20) sowie einen Anschlag für die ausgefahrene Stellung der Kolbenstange. Die Kolbenstange (20) ist hohlzylindrisch mit unrundem Innenquerschnitt ausgebildet und der Kolben (18) und die Kolbenstange werden koaxial von einer Gewindespindel (28) durchlaufen, auf der sich eine im Umriß unrunde, innerhalb der Kolbenstange (20) verschiebbare und unverdrehbare Mutter (48) befindet, die mit einer Anschlagschulter (56) in dem Hohlraum der Kolbenstange (20) zusammenwirkt und deren Längsposition auf der Gewindespindel (28) durch Drehung der Spindel verstellbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen hubverstellbaren Pneumatikzylinder mit einem im
Zylinder verschiebbaren Kolben, einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstan
ge sowie einem Anschlag für die ausgefahrene Stellung der Kolbenstange.
Bei hin- und hergehenden Pneumatikzylindern werden in der Regel Anschläge
zur Begrenzung des Hin- und Rückhubes verwendet, da über das Medium
Druckluft die Hublänge nicht exakt vorgegeben werden kann. Wenn derartige
Anschläge in Verbindung mit an doppelt wirkenden Pneumatikzylindern erfor
derlich sind, werden sie in der Regel seitlich außerhalb des Zylinders an diesem
oder dem zugehörigen Maschinengestell angebracht. Das führt zu erheblichen
Biegebelastungen, die insbesondere deshalb ins Gewicht fallen, weil die Biegebe
lastungen auf der Stoßenergie beruhen, die durch das Auftreffen auf die Endan
schläge hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pneumatikzylinder der ein
gangs genannten Art zu schaffen, der einen integrierten Mechanismus zur Ein
stellung der Hublänge innerhalb einer kompakten Gesamteinheit umfaßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Pneumatikzylinder da
durch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange hohlzylindrisch mit unrundem In
nenquerschnitt ausgebildet ist und daß der Kolben und die Kolbenstange
koaxial von einer Gewindespindel durchlaufen werden, auf der sich eine im Um
riß unrunde, innerhalb der Kolbenstange verschiebbare und unverdrehbare
Mutter befindet, die mit einer Anschlagschulter in dem Hohlraum der Kolben
stange zusammenwirkt und deren Längsposition auf der Gewindespindel durch
Drehung der Spindel verstellbar ist.
Je nach der Einstellung der Position der Mutter auf der Spindel trifft die An
schlagschulter innerhalb der Kolbenstange beim Ausfahren früher oder später
auf die Mutter, die somit hubbegrenzend wirkt. Im einzelnen bewirkt das Zu
sammentreffen der Anschlagschulter mit der Mutter, daß die Spindel in Längs
richtung verschoben wird und dadurch einen Umschaltvorgang auslöst.
Vorzugsweise tritt die Gewindespindel an dem der Kolbenstange gegenüberlie
genden Ende des Zylinders aus, und an diesem austretenden Ende befindet sich
ein Drehantrieb für die Drehung der Gewindespindel, der von einem einfachen
Handrad bis hin zu einer vollautomatischen Steuerung reichen kann.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Gewindespindel
eine Anschlagplatte befestigt, die in einer Federkammer innerhalb eines Zylin
derkopfs an dem der Kolbenstange gegenüberliegenden Ende des Zylinders ge
gen eine Druckfeder anliegt, die beim Zusammentreffen der beiden erwähnten
Anschläge zusammengedrückt wird. Als Druckfeder kann beispielsweise ein Tel
lerfederpaket verwendet werden.
Vorzugsweise befinden sich in dem erwähnten Zylinderkopf zwei Endschalter,
die in erster Linie der Erkennung der Position des Kolbens in der eingefahrenen
oder ausgefahrenen Endlage oder einer Zwischenlage dienen, daneben aber
auch die Umsteuerung der Luft beim Hin- und Rückhub bewirken.
Der Endschalter für die ausgefahrene Stellung der Kolbenstange befindet sich
vorzugsweise innerhalb der Federkammer und erfaßt eine Längsverschiebung
der Anschlagplatte zusammen mit der Gewindespindel beim Zusammendrücken
der Feder. Der Endschalter für die eingefahrene Stellung kann ebenfalls in dem
Zylinderkopf vorgesehen sein. Vorzugsweise ist zu diesem Zweck an der Rück
seite des Kolbens ein über den Kolben hinausragendes Endstück vorgesehen,
das beim Einziehen der Kolbenstange auf diesen zweiten Endschalter wirkt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Pneumatikzylinder im Längs
schnitt in der eingefahrenen Endlage;
Fig. 2 ist eine entsprechende Darstellung der beweglichen Teile in einer
Zwischenlage;
Fig. 3 zeigt die ausgefahrene Endlage von Kolben und Kolbenstange.
Ein Pneumatikzylinder gemäß Fig. 1 bis 3 ist insgesamt mit 10 bezeichnet. Der
eigentliche Zylinder wird nach oben in Fig. 1 durch einen Zylinderkopf 12 abge
schlossen, während sich am unteren Ende des Pneumatikzylinders ein Boden
14 befindet. Im Inneren des Zylinders 10 wird eine Zylinderkammer 16 gebildet,
in der ein Kolben 18 hin- und hergehend verschiebbar ist. Der Kolben 18 ist mit
einer Kolbenstange 20 verbunden, die in einem nicht gezeigten Durchlaß des
Bodens 14 verschiebbar geführt ist. Die Kolbenstange 20 ist in nicht gezeigter
Weise mit dem anzutreibenden Maschinenteil verbunden.
Zur Erzielung einer hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens wird abwech
selnd zu beiden Seiten des Kolbens Druckluft in die Zylinderkammer 16 einge
leitet. Dieser Vorgang wird gesteuert durch eine Steuerung mit einem Umschalt
ventil, das in Fig. 1 nur gestrichelt angedeutet ist. Die Steuerung und das Um
schaltventil befinden sich in einem Steuergehäuse 22. An dem Steuergehäuse
22 befinden sich erkennbar zwei Luftfilter 24, 26, durch die die Luft auf der je
weils nicht mit Druck beaufschlagten Teilkammer des Zylinders entweichen
kann. Im übrigen kann das Steuergehäuse auch getrennt vom Zylinder angeord
net und über Leitungen mit diesem verbunden sein.
Die Kolbenstange 20 ist hohlzylindrisch ausgebildet, besitzt jedoch einen unrun
den Innenquerschnitt. In Fig. 1 ist ein Sechseckquerschnitt angedeutet. In dem
dadurch gebildeten Hohlraum befindet sich, mit Abstand zu den Hohlraumwän
den, eine Gewindespindel 28. Innerhalb des Kolbens 18 ist in das rückwärtige
Ende der Kolbenstange 20 ein Endstück 30 eingesetzt, das einen nach rück
wärts, also nach oben in Fig. 1 gerichteten, hülsenförmigen Ansatz 32 aufweist.
Dieser Ansatz tritt in eine entsprechende Ausnehmung 34 des Zylinderskopfes
12 ein. In diese Ausnehmung 34 ragt ein Endschalter 36 hinein, der die Anwe
senheit oder Abwesenheit des Ansatzes 32 registriert und auf diese Weise mel
det, wenn sich der Kolben mit der Kolbenstange in der zurückgezogenen Stel
lung befindet, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Gewindespindel 28 liegt an ihrem oberen Ende drehfest in einem Übergangs
stück, das im Zylinderkopf 12 drehbar gelagert ist und mit 38 bezeichnet ist.
Das Übergangsstück 38 ist schließlich mit einer Achse 40 verbunden, die durch
einen oberen Zylinderdeckel 42 nach oben austritt und auf der ein Handrad 44
befestigt ist. Dieses Handrad 44 gestattet somit eine Drehung der Gewindespin
del 28. Die Achse 40 durchläuft im übrigen ein auf dem Zylinderdeckel 42 ange
brachtes Gehäuse 46, in dem sich ein automatischer Antrieb zur Drehung der
Gewindespindel 28, aber auch ein Meßsystem zur Anzeige der Drehposition der
Gewindespindel befinden kann.
Innerhalb der hohlen Kolbenstange 20 befindet sich auf dem Gewinde der Ge
windespindel 28 eine Mutter 48, die einen unrunden Außenquerschnitt auf
weist, insbesondere einen Querschnitt, der dem Innenquerschnitt der rohrförmi
gen Kolbenstange 20 entspricht. Die Mutter 48 ist somit innerhalb der Kolben
stange 20 axial verschiebbar, aber nicht drehbar. Da die Mutter 48 mit Gewin
deeingriff auf der Gewindespindel 28 sitzt, führt eine Drehung der Gewindespin
del 28 dazu, daß die Mutter 48 aufwärts und abwärts in bezug auf Fig. 1 ver
schoben wird. Der Verschiebeweg der Mutter 48 ist nach oben durch das End
stück 30 und nach unten in Fig. 1 durch eine Führungsbuchse 50 begrenzt, die
das untere Ende der Gewindespindel 28 innerhalb der Kolbenstange 20 abstützt
und führt.
Wie erwähnt, tritt das untere Ende der Kolbenstange 20 durch den Boden 14
aus. In das untere Ende der hohlen Kolbenstange ist ein Endstück 52 eingefügt,
an dem sich ein nicht im einzelnen erläuterter Gewindeabschnitt zur Befesti
gung eines Maschinenteils oder Werkzeugs befindet.
Die Mutter 48 bildet einen Anschlag beim Ausfahren der Kolbenstange 20 und
des Kolbens 18. Dies ergibt sich aus einer Gesamtbetrachtung von Fig. 1 bis 3
und insbesondere aus Fig. 3.
Das Endstück 30, das in das obere Ende der hohlen Kolbenstange 20 eingesetzt
ist, weist nicht nur den bereits erwähnten, nach oben gerichteten, hülsenförmi
gen Ansatz 32 auf, sondern auch einen in die Kolbenstange 20 eintretenden zy
lindrischen Abschnitt 54, der die Gewindespindel 28 mit geringem Abstand um
gibt. Der Abschnitt 54 bildet eine Anschlagschulter 56 an seinem unteren Ende
in Fig. 1 bis 3, die bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange gegen die Mutter
48 trifft, wie Fig. 3 zeigt.
Bei diesem Zusammentreffen der Teile 30 und 48 wird ein Stoß ausgeübt, der
die Gewindespindel 28 nach unten in bezug auf die Zeichnung zieht. Dadurch
wird auch das Übergangsstück 38 nach unten gezogen. Auf dem Übergangs
stück 38 ist eine flanschförmig nach allen Seiten vorspringende Anschlagplatte
58 befestigt. Diese Anschlagplatte 58 liegt in einer Federkammer 60 innerhalb
des Zylinderkopfes 12. Zwischen der Anschlagplatte 58 und dem Boden der Fe
derkammer 60 befindet sich eine Druckfeder 62, hier in Form von einigen Teller
federn, die den Stoß beim Zusammentreffen der Anschlagschulter 56 und der
Mutter 48 auffangen.
Dadurch wird die Anschlagplatte 58 vorübergehend von einem Endschalter 64
abgezogen, der im wesentlichen in der Wand der Federkammer 60 liegt und sich
normalerweise, wie Fig. 1 und 2 zeigen, etwa dem Umfang der Anschlagplatte 58
gegenüber befindet. Durch Verschiebung der Anschlagplatte 58 in die in Fig. 3
gezeigte Stellung wird für die Steuerung erkennbar, daß die Kolbenstange ihre
ausgefahrene Endstellung erreicht hat. Dies führt dazu, daß die Druckluftzu
fuhr unverzüglich umgesteuert und die Kolbenstange zurückgezogen wird.
Claims (5)
1. Hubverstellbarer Pneumatikzylinder mit einem im Zylinder verschiebbaren
Kolben (18), einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange (20) sowie einem
Anschlag für die ausgefahrene Stellung der Kolbenstange, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kolbenstange (20) hohlzylindrisch mit unrundem Innenquer
schnitt ausgebildet ist und daß der Kolben (18) und die Kolbenstange koaxial
von einer Gewindespindel (28) durchlaufen werden, auf der sich eine im Umriß
unrunde, innerhalb der Kolbenstange (20) verschiebbare und unverdrehbare
Mutter (48) befindet, die mit einer Anschlagschulter (56) in dem Hohlraum der
Kolbenstange (20) zusammenwirkt und deren Längsposition auf der Gewinde
spindel (28) durch Drehung der Spindel verstellbar ist.
2. Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewindespindel (28) an dem der Kolbenstange (20) gegenüberliegenden Ende
des Zylinders austritt und hier mit einem Drehantrieb und/oder Handrad ver
bunden ist.
3. Pneumatikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der Gewindespindel (28) eine Anschlagplatte (58) befestigt ist, die in einer Feder
kammer (60) in einem Zylinderkopf (12) an dem der Kolbenstange (20) gegen
überliegenden Ende des Zylinders gegen eine Druckfeder (62) anliegt.
4. Pneumatikzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Druckfeder (62) ein Tellerfederpaket ist.
5. Pneumatikzylinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Zylinderkopf (12) zwei Endschalter (36, 64) angeordnet sind, deren erster
(36) mit einem nach rückwärts über den Kolben (18) hinausragenden Endstück
(30) zusammenwirkt und die eingezogene Stellung der Kolbenstange (20) erfaßt
und deren zweiter (64) mit der Anschlagplatte (58) innerhalb der Federkammer
(60) zusammenwirkt und die vollständig ausgefahrene Stellung der Kolbenstan
ge (20) abtastet.
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