DE102009035406A1 - Hydraulikzylinder mit drei positiven Positionsstopps - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Hydraulikzylinder angegeben, der ermöglicht, dass eine Montageplatte oder Ähnliches zwischen drei Positionen bewegt wird. Die Montageplatte kann positiv an einer von drei verschiedenen Positionen positioniert werden, indem ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu oder von Hydraulikfluidöffnungen an dem Zylinder zu- und abgeführt wird. Indem positive Stopps in Entsprechung zu den gewünschten Positionen vorgesehen werden, kann auf komplexe und/oder kostspielige Hydrauliksteuermechanismen verzichtet werden. Der Zylinder ist insbesondere für das Ausführen von Lochoperationen einschließlich einer negativen Lochung in Verbindung mit Hydroformungsoperationen geeignet.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder, der drei verschiedene Positionen vorsieht. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Hydraulikzylinder, der drei positive Positionsstopps vorsieht und ein relativ kleines Volumen einnimmt.
- Das Hydroformen von Hohlgliedern aus Stahl oder anderen Metallen findet zunehmend Verbreitung. Durch ein Hydroformen können die Herstellungskosten von Hohlgliedern im Vergleich zu einem herkömmlichen Stanzen, Schweißen oder anderen Herstellungstechniken reduziert werden. Weiterhin kann die Qualität (Stärke, Toleranzen usw.) der fertigen hydrogeformten Glieder die Qualität von mit herkömmlichen Techniken ausgebildeten Gliedern übersteigen.
- Nachdem ein Glied hydrogeformt wurde, sind gewöhnlich eine Reihe von zusätzlichen Herstellungsoperationen und/oder Formungsschritten erforderlich. In einer üblichen nach der Formung ausgeführten Operation werden eine oder mehrere Öffnungen in dem Glied ausgebildet, wobei ein ziemlich großer Aufwand betrieben werden muss, um diese Öffnungen in dem Glied durch ein Lochen auszubilden, während sich das geformte Glied noch in der Hydroform befindet.
- Gewöhnlich wird ein Lochen verwendet, um die gewünschten Öffnungen in den hydrogeformten Gliedern auszubilden, wobei jedoch weiterhin Schwierigkeiten mit den Lochtechnologien bestehen. Insbesondere kann die Größe der für das Lochen verwendeten Zylinder die Anzahl der Öffnungen, die in einem Bereich des Glieds ausgebildet werden können, einschränken, weil kein ausreichendes Volumen verfügbar ist, um die Zylinder in dem betreffenden Bereich aufzunehmen. Weiterhin kann die Qualität (Form und/oder saubere Kanten) der Öffnung nicht zufrieden stellend sein.
- Um diese Probleme zu beseitigen, wurden Lochsysteme entwickelt, die ein negatives Lochen verwenden. In einem negativen Lochsystem wird ein Locheisen während eines Teils des Hydroformungszyklus zurückgezogen, sodass der zu lochende Teil des geformten Glieds von dem geformten Glied nach außen gezogen wird. Das Locheisen wird dann in den nach außen gezogenen Teil hinein ausgefahren, um den verdünnten Bereich zu durchstoßen und die gewünschte Öffnung zu bilden. Indem der zu lochende Teil zuerst nach außen gezogen wird, wird die für das Lochen aufzuwendende Kraft reduziert, sodass ein kleinerer Zylinder für eine bestimmte Größe der Öffnung verwendet werden kann und eine bessere Qualität der Öffnung erzielt werden kann.
- Das negative Lochen bietet verschiedene Vorteile, wobei sich aber die Konfiguration und die Steuerung von herkömmlichen Hydraulikzylindern für ein negatives Lochen als schwierig und/oder kostspielig herausgestellt haben.
- Es besteht also ein Bedarf für einen Zylinder, der drei positive Positionen vorsieht, die für ein negatives Lochen oder andere Anwendungen verwendet werden können.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen Hydraulikzylinder anzugeben, der wenigstens einen Nachteil aus dem Stand der Technik beseitigen oder abschwächen kann.
- Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hydraulikzylinder angegeben, der betrieben werde kann, um eine Montageplatte oder ähnliches zwischen drei Positionen zu bewegen, wobei der Zylinder umfasst: einen Antriebskolben, an dem die Montageplatte befestigt werden kann; einen Haltekolben; ein Gehäuse, das den Antriebskolben und den Haltekolben aufnimmt und eine erste Hydraulikkammer in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben, eine zweite Hydraulikkammer in Nachbarschaft zu dem Haltekolben und eine dritte Hydraulikkammer in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben und dem Haltekolben bildet, wobei die erste Hydraulikkammer, die zweite Hydraulikkammer und die dritte Hydraulikkammer in einer Fluidverbindung mit jeweils einer ersten, einer zweiten und einer dritten Hydrauliköffnung stehen; wobei die erste Hydraulikkammer und der Antriebskolben derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zu der ersten Hydrauliköffnung den Antriebskolben relativ zu dem Gehäuse zurückzieht, bis der Antriebskolben gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Zurückziehen des Antriebskolbens zu verhindern; wobei die zweite Hydraulikkammer und der Haltekolben derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck stehenden Hydraulikfluids zu der zweiten Hydrauliköffnung den Haltekolben und den Antriebskolben zu einer mittleren Position relativ zu dem Gehäuse ausfährt, an der der Haltekolben gegen einen positiven Stopp stößt, um eine weitere Bewegung des Antriebskolbens zu verhindern; und wobei die dritte Hydraulikkammer, der Haltekolben und der Antriebskolben derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des Hydraulikfluids zu der dritten Hydraulikkammer den Antriebskolben relativ zu dem Gehäuse ausfährt, wo der Antriebskolben gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Ausfahren des Antriebskolbens zu verhindern.
- Die vorliegende Erfindung gibt einen Hydraulikzylinder an, der gestattet, dass eine Montageplatte oder ähnliches zwischen drei Positionen bewegt wird. Die Montageplatte kann positiv an einer von drei verschiedenen Positionen positioniert werden, indem ein unter Druck gesetztes Hydraulikfluid zu Hydraulikfluidöffnungen an dem Zylinder zu- oder abgeführt wird. Durch das Vorsehen von entsprechenden positiven Stopps in Entsprechung zu jeder gewünschten Position kann auf komplexe und/oder kostspielige Hydrauliksteuermechanismen verzichtet werden. Der Zylinder ist insbesondere für das Durchführen von Lochoperationen einschließlich eines negativen Lochens in Verbindung mit Hydroformoperationen geeignet.
- Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen verdeutlicht.
- Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren verdeutlicht, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um identische Elemente anzugeben.
-
1 ist eine Querschnittansicht eines Teils einer Lochstation in einer Hydroform gemäß der vorliegenden Erfindung. -
2 ist eine Querschnittansicht durch einen Hydraulikzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich der Zylinderstößel an einer ersten Position befindet. -
3 ist eine Querschnittansicht des Hydraulikzylinders von2 , wobei sich der Zylinderstößel an einer zweiten Position befindet. -
4 ist eine Querschnittansicht durch den Hydraulikzylinder von2 , wobei sich der Zylinderstößel an einer dritten Position befindet. - Eine Hydroformungsvorrichtung mit einer Lochstation ist in
1 durch das Bezugszeichen20 angegeben. Die Vorrichtung20 umfasst einen Formträger24 , eine Hydroform28 und eine Lochstation, die ein Locheisen32 und einen Drei-Positionen-Zylinder36 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. -
2 bis4 zeigen den Zylinder36 im größeren Detail. Der Zylinder36 umfasst ein oberes Gehäuse40 , ein unteres Gehäuse44 und ein ringförmiges Verbindungsglied48 . Ein Antriebskolben52 ist in dem Volumen angeordnet, das durch das obere Gehäuse40 und das ringförmige Verbindungsglied48 gebildet wird, und eine erste Hydraulikkammer56 ist zwischen dem oberen Gehäuse40 und dem Antriebskolben52 gebildet und steht in einer Fluidverbindung mit einer ersten Hydraulikfluidöffnung60 . Wenn also ein unter Druck stehendes Fluid in die erste Hydraulikkammer56 eingeführt wird, wird der Antriebskolben52 zu einer zurückgezogenen Position (nach unten in der Figur) gedrückt. - Ein Haltekolben
64 ist in dem Volumen angeordnet, das durch das untere Gehäuse44 und das ringförmige Verbindungsglied48 gebildet wird, und eine zweite Hydraulikkammer68 ist zwischen dem Haltekolben64 und dem unteren Gehäuse44 gebildet und steht in einer Fluidverbindung mit einer zweiten Hydrauliköffnung72 . Wenn das unter Druck stehende Hydraulikfluid in die zweite Hydraulikkammer68 eingeführt wird, wird der Haltekolben64 zu einer ausgefahrenen Position (nach oben in der Figur) gedrückt. - Eine dritte Hydraulikkammer
76 ist zwischen dem Antriebskolben52 und dem Haltekolben64 und durch das ringförmige Verbindungsglied48 gebildet und steht in einer Fluidverbindung mit einer dritten Hydrauliköffnung80 . Wenn ein unter Druck stehendes Fluid in die dritte Hydraulikkammer76 eingeführt wird, werden der Haltekolben64 und der Antriebskolben52 voneinander weg gedrückt. - Wie weiter oben genannt, besteht einer der Vorteile des Zylinders
36 darin, dass er positiv an einer von drei Positionen positioniert werden kann. Insbesondere ist der Zylinder36 in2 an einer mittleren Position gezeigt, die erhalten wird, indem ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu einer zweiten Hydrauliköffnung72 und damit zu einer zweiten Hydraulikkammer68 zugeführt wird und der Druck aus der dritten Hydraulikkammer76 über die Hydrauliköffnung80 abgelassen wird. Das unter Druck stehende Fluid in der zweiten Hydraulikkammer68 wirkt gegen den Haltekolben64 , um diesen zu dem ringförmigen Verbindungsglied48 zu drücken, gegen das er an den Flächen84 stößt, die damit als positiver Stopp für diese mittlere Position wirken. - Falls der Zylinder
36 nicht in der Ausrichtung von2 montiert ist und der Antriebskolben52 unerwünschterweise durch die Schwerkraft ausgefahren wird, kann das unter Druck stehende Fluid (dessen Druck relativ zu dem in die zweite Hydraulikkammer68 eingeführten Hydraulikfluid reduziert ist) zu der ersten Hydrauliköffnung60 und zu der ersten Hydraulikkammer56 geführt werden, um den Antriebskolben52 zu der zurückgezogenen Position zu drücken und dort zu halten. Dabei stößt der Antriebskolben52 gegen den Haltekolben64 an den Flächen88 , die als positiver Stopp für den Antriebskolben52 wirken. - Wenn der Zylinder
36 verwendet wird, um Lochoperationen in einem Hydroformungssystem auszuführen, kann die in2 gezeigte mittlere Position verwendet werden, um das Locheisen32 (das an der Montageplatte92 befestigt ist, die wiederum an dem Antriebskolben52 befestigt ist) bündig anschließend in der Hydroform28 zu positionieren, während das Hydroformen des Glieds ausgeführt wird. - In
3 ist der Zylinder36 in einer zurückgezogenen Position gezeigt, die erhalten wird, wenn der Druck der zweiten Hydraulikkammer68 und der dritten Hydraulikkammer76 abgelassen wird und ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid über die Hydrauliköffnung60 zu der ersten Hydraulikkammer56 zugeführt wird. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid in der ersten Hydraulikkammer56 wirkt gegen den Antriebskolben52 und drückt diesen zu dem ringförmigen Verbindungsglied48 , das wiederum gegen die Flächen96 stößt, sodass diese als positiver Stopp für diese zurückgezogene Position wirken. - Wenn der Zylinder
36 verwendet wird, um Lochoperationen in einem Hydroformungssystem auszuführen, kann die in3 gezeigte zurückgezogene Position verwendet werden, um das Locheisen32 an einer negativen Lochposition in der Hydroform28 zu positionieren. - In
4 ist der Zylinder36 in einer ausgefahrenen Position gezeigt, die erhalten wird, indem der Druck aus der ersten Hydraulikkammer56 und der zweiten Hydraulikkammer68 abgelassen wird und ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu der dritten Hydraulikkammer76 zugeführt wird. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid in der dritten Hydraulikkammer76 wirkt gegen den Antriebskolben52 (mit einer Reaktionskraft gegen den Haltekolben64 ) und fährt den Antriebskolben52 aus, bis dieser gegen die Fläche100 stößt, die als ein positiver Stopp wirkt. - Wenn der Zylinder
36 verwendet wird, um Lochoperationen in einem Hydroformungssystem auszuführen, kann die in4 gezeigte ausgefahrene Position verwendet werden, um das Locheisen32 an einer positiven Lochposition in der Hydroform28 zu positionieren. - Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass der Zylinder
36 ermöglicht, dass eine Montageplatte92 oder ähnliches positiv an einer von drei verschiedenen Positionen positioniert wird, indem ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu oder von den drei Hydraulikfluidöffnungen60 ,72 und80 zu- oder abgeführt wird. Indem entsprechende positive Stopps in Entsprechung zu den gewünschten Positionen vorgesehen werden, kann auf komplexe und/oder kostspielige Hydrauliksteuermechanismen verzichtet werden. Weiterhin kann der Aufbau des Zylinders36 kompakt vorgesehen werden, sodass er ein relativ kleines Volumen einnimmt. - Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind beispielhaft für die vorliegende Erfindung, wobei der Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen vornehmen kann, ohne dass deshalb der durch die folgenden Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
Claims (8)
- Hydraulikzylinder, der betrieben werden kann, um eine Montageplatte oder ähnliches zwischen drei Positionen zu bewegen, wobei der Zylinder umfasst: einen Antriebskolben (
52 ), an dem die Montageplatte befestigt werden kann, einen Haltekolben (64 ), ein Gehäuse (40 ,44 ), das den Antriebskolben (52 ) und den Haltekolben (64 ) aufnimmt und eine erste Hydraulikkammer (56 ) in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben (52 ), eine zweite Hydraulikkammer (68 ) in Nachbarschaft zu dem Haltekolben (64 ) und eine dritte Hydraulikkammer (76 ) in Nachbarschaft zu dem Antriebskolben (52 ) und dem Haltekolben (64 ) bildet, wobei die erste Hydraulikkammer (56 ), die zweite Hydraulikkammer (68 ) und die dritte Hydraulikkammer (76 ) in einer Fluidverbindung mit jeweils einer ersten, einer zweiten und einer dritten Hydrauliköffnung (60 ,72 ,80 ) stehen, wobei die erste Hydraulikkammer (56 ) und der Antriebskolben (52 ) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zu der ersten Hydrauliköffnung (60 ) den Antriebskolben (52 ) relativ zu dem Gehäuse (40 ,44 ) zurückzieht, bis der Antriebskolben (52 ) gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Zurückziehen des Antriebskolbens (52 ) zu verhindern, wobei die zweite Hydraulikkammer (68 ) und der Haltekolben (64 ) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des unter Druck stehenden Hydraulikfluids zu der zweiten Hydrauliköffnung (72 ) den Haltekolben (64 ) und den Antriebskolben (52 ) zu einer mittleren Position relativ zu dem Gehäuse (40 ,44 ) ausfährt, an der der Haltekolben (64 ) gegen einen positiven Stopp stößt, um eine weitere Bewegung des Antriebskolbens (52 ) zu verhindern, und wobei die dritte Hydraulikkammer (80 ), der Haltekolben (64 ) und der Antriebskolben (52 ) derart konfiguriert sind, dass die Zufuhr des Hydraulikfluids zu der dritten Hydraulikkammer (80 ) den Antriebskolben (52 ) relativ zu dem Gehäuse (40 ,44 ) ausfährt, wo der Antriebskolben (52 ) gegen einen positiven Stopp stößt, um ein weiteres Ausfahren des Antriebskolbens (52 ) zu verhindern. - Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
40 ,44 ) ein oberes Gehäuse (40 ) und ein unteres Gehäuse (44 ) umfasst. - Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekolben (
64 ) in einem Volumen vorgesehen ist, das durch das untere Gehäuse (44 ) und ein ringförmiges Verbindungsglied (48 ) gebildet wird. - Hydraulikzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hydraulikkammer (
68 ) zwischen dem Haltekolben (64 ) und dem unteren Gehäuse (44 ) gebildet ist, wobei die zweite Hydraulikkammer (68 ) in einer Fluidverbindung mit der zweiten Hydrauliköffnung (72 ) steht. - Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (
52 ) in einem Volumen vorgesehen ist, das durch das obere Gehäuse (40 ) und das ringförmige Verbindungsglied (48 ) gebildet wird. - Hydraulikzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hydraulikkammer (
56 ) zwischen dem oberen Gehäuse (40 ) und dem Antriebskolben (52 ) ausgebildet ist, wobei die erste Hydraulikkammer (56 ) in einer Fluidverbindung mit der ersten Hydrauliköffnung (60 ) steht. - Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Hydraulikkammer (
76 ) zwischen dem Antriebskolben (52 ) und dem Haltekolben (64 ) und durch ein ringförmiges Verbindungsglied (48 ) gebildet wird, wobei die dritte Hydraulikkammer (76 ) in einer Fluidverbindung mit der dritten Hydrauliköffnung (80 ) steht. - Hydroformungsvorrichtung, die den Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 umfasst.
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