DE10049992A1

DE10049992A1 - Hubverstellbarer Pneumatikzylinder

Info

Publication number: DE10049992A1
Application number: DE2000149992
Authority: DE
Inventors: Leo Goevert; Reinhold Schulte
Original assignee: Individual
Current assignee: Schulte Reinhold 33106 Paderborn De
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: DE10049992B4

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

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.