DE102010024268A1 - Piston cylinder unit, particularly hydraulic piston cylinder unit, has locking unit for locking and unlocking of piston cylinder unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit, insbesondere eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit, mit einer Verriegelungseinheit zum Ver- und Entriegeln der Kolben-Zylindereinheit, wobei die Verriegelungseinheit wenigstens ein bewegliches Verriegelungssegment zur Verriegelung der Kolbenstange aufweist.The present invention relates to a piston-cylinder unit, in particular a hydraulic piston-cylinder unit, with a locking unit for locking and unlocking the piston-cylinder unit, wherein the locking unit has at least one movable locking segment for locking the piston rod.
Gattungsgemäße Kolben-Zylindereinheiten bestehen im wesentlichen aus einer zylindrischen Einheit, einem Kolben und wenigstens einer daran angeordneten Kolbenstange. Durch Druckvariation auf die Kolbenfläche der Kolben-Zylindereinheit wird eine Relativbewegung der Kolbenstange zur Zylindereinheit bewirkt. Beispielsweise lässt sich die Kolbenstange hierdurch aus der Zylindereinheit ein- oder ausfahren und als Folge eine mechanische Arbeit verrichten.Generic piston-cylinder units consist essentially of a cylindrical unit, a piston and at least one piston rod arranged thereon. By pressure variation on the piston surface of the piston-cylinder unit, a relative movement of the piston rod is effected to the cylinder unit. For example, the piston rod can thereby be extended or retracted out of the cylinder unit and, as a consequence, perform a mechanical work.
Die Wirkungsweise der Kolben-Zylindereinheit basiert bei Hydraulikzylindern auf Änderungen des hydraulischen Drucks auf die jeweiligen Kolbenflächen des Kolbens. Im Gegensatz dazu wird bei Pneumatikzylindern ein Gasmedium zur Druckerzeugung verwendet.The operation of the piston-cylinder unit based hydraulic cylinders on changes in the hydraulic pressure on the respective piston surfaces of the piston. In contrast, in pneumatic cylinders, a gas medium is used to generate pressure.
Tritt in einer beliebigen Arbeitsposition der Kolben-Zylindereinheit ein ungewollter Druckverlust bzw. Druckanstieg auf, führt diese Druckänderung zu einer unbeabsichtigten Bewegung der Kolben-Zylindereinheit. Derartige Druckverluste bzw. Druckanstiege finden ihre Ursache in fehlerhaften Druckventilen bzw. möglichen Leckagen im Drucksystem. Ungewollte Bewegungen der Kolbenstange sind jedoch im Anwendungsfall kaum tolerierbar, so dass geeignete Vorrichtungen in der Kolben-Zylindereinheit angeordnet werden, um die Kolben-Zylindereinheit in einer beliebigen Stellung, insbesondere in einer Endstellung oder Anfagsstellung, zu fixieren.Occurs in any working position of the piston-cylinder unit an unwanted pressure loss or pressure increase, this pressure change leads to an unintentional movement of the piston-cylinder unit. Such pressure losses or pressure increases find their cause in faulty pressure valves or possible leaks in the printing system. However, unwanted movements of the piston rod are hardly tolerable in the application, so that suitable devices are arranged in the piston-cylinder unit to fix the piston-cylinder unit in any position, in particular in an end position or Anfagsstellung.
Diese Verriegelungssysteme können auf Grundlage von mechanischen, magnetischen oder sonstigen Wirkprinzipien basieren, die eine ungewollte Relativbewegung des Kolbens zur Zylindereinheit verhindern.These locking systems may be based on mechanical, magnetic or other operating principles that prevent unwanted relative movement of the piston to the cylinder unit.
Diverse mechanische Verriegelungseinheiten wurden bereits in der Vergangenheit als Lösungen vorgeschlagen, wobei eine oder zwei parallel angeordnete Druckfedern den Hydraulikzylinder auch bei abgeschaltetem Hydraulikdruck in seiner ausgefahrenen Stellung halten. Durch die Verwendung von mehreren Druckfedern, die parallel zueinander angeordnet sind, kann die Funktionalität der Verriegelungseinheit trotz aufgetretenen Federbruchs zumindest teilweise sichergestellt werden.Various mechanical locking units have been proposed as solutions in the past, with one or two parallel compression springs keep the hydraulic cylinder in its extended position even with hydraulic pressure off. By using a plurality of compression springs, which are arranged parallel to each other, the functionality of the locking unit can be at least partially ensured despite spring break occurred.
Ein alternativer Ansatz besteht in der Verwendung einer Klauenverbindung, die in der Kolben-Zylindereinheit angeordnet ist, und den Kolben auch bei einem unvorhergesehenen Druckverlust in der erforderlichen Kolbenposition fixiert.An alternative approach is to use a claw connection located in the piston-cylinder unit and to fix the piston in the required piston position even in the event of an unforeseen pressure loss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolben-Zylindereinheit aufzuzeigen, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Verriegelungseinheit aufweist.Object of the present invention is to show a piston-cylinder unit having a relation to the prior art improved locking unit.
Diese Aufgabe wird durch eine Kolben-Zylindereinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüche.This object is achieved by a piston-cylinder unit according to the features of
Gemäß dem Anspruch 1 wird eine Kolben-Zylindereinheit, insbesondere eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit, mit einer Verriegelungseinheit zum Ver- und Entriegeln der Kolben-Zylindereinheit vorgeschlagen. Die Verriegelungseinheit umfasst wenigstens ein bewegliches Verriegelungssegment, das zwischen einer Verriegelungs- und Entriegelungsposition bewegbar in der Zylindereinheit gelagert ist und sich zur Ver- und Entriegelung der Kolbenstange eignet.According to
Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei in Reihe angeordnete Druckfedern vorgesehen, deren Federkraft mittelbar oder unmittelbar auf das Verriegelungssegment einwirkt. Soll der Kolben bzw. die Kolbenstange auch bei Druckabfall in einer Position gehalten werden, wird wenigstens ein Verriegelungssegment von einer Entriegelungsposition in eine Verriegelungsposition bewegt. In der Verriegelungsposition bildet sich mittelbar oder unmittelbar zwischen wenigstens einem Verriegelungssegment und dem Kolben bzw. der Kolbenstange eine formschlüssige Verbindung, die eine Relativbewegung der Kolbenstange bzw. des Kolbens zur Zylindereinheit unterbindet.According to the invention, at least two compression springs arranged in series are provided, the spring force of which acts directly or indirectly on the locking segment. If the piston or the piston rod is to be held in a position even with pressure drop, at least one locking segment is moved from an unlocking position to a locking position. In the locking position is formed indirectly or directly between at least one locking segment and the piston or the piston rod a positive connection, which prevents a relative movement of the piston rod and the piston to the cylinder unit.
Vorzugsweise wird die Kolbenstange über vier frei bewegliche Verriegelungssegmente in Position gehalten.Preferably, the piston rod is held in position via four freely movable locking segments.
Die Federkraft der wenigstens zwei in Reihe angeordneten Druckfedern wirkt vorzugsweise entgegen der Entriegelungsrichtung wenigstens eines freibeweglichen Verriegelungssegmentes, wodurch das ungewollte Entriegeln der Kolben-Zylindereinheit verhindert wird. Übersteigt eine auf wenigstens ein Verriegelungselement einwirkende und der Federkraft entgegenwirkende Kraft die anliegende Druckkraft der in Reihe angeordnete Druckfedern, so wird wenigstens ein Verriegelungselement von einer Verriegelungsposition in eine Entriegelungsposition verschoben.The spring force of the at least two pressure springs arranged in series preferably counteracts the unlocking direction of at least one freely movable locking segment, whereby the unintentional unlocking of the piston-cylinder unit is prevented. If a force acting on at least one locking element and counteracting the spring force exceeds the applied pressure force of the series-arranged compression springs, then at least one locking element is displaced from a locking position into an unlocking position.
Die zwei in Reihe angeordneten redundanten Druckfedern sind jede für sich in der Lage die geforderte Verriegelungsfunktion alleine zu erfüllen. Durch die Reihenanordnung der Druckfedern wird die Federkraft bei intakten Federn nicht, wie bei zwei parallel angeordneten Federn üblich, verdoppelt, sondern reduziert. Durch diese Anordnung bleiben die Verriegelungskräfte auf dem Niveau einer Verriegelung mit nur einer Feder bei gleichzeitiger Verbesserung der Sicherheit durch zwei redundante Federn. The two series-connected redundant compression springs are each capable of fulfilling the required locking function alone. Due to the series arrangement of the compression springs, the spring force is not intact with intact springs, as is common with two parallel springs doubled, but reduced. By this arrangement, the locking forces remain at the level of a single-spring lock while improving safety with two redundant springs.
Vorteilhafterweise sind die in Reihe angeordneten Druckfedern baugleich. Der gesamte Federweg zum Ent- und Verriegeln wird gleichanteilig auf beide Federn verteilt. Tritt ein Federbruch bei einem Federelement der Reihenanordnung auf, so übernimmt die zweite verbleibende Druckfeder vollständig die Verriegelungsfunktion, ohne eine Beeinträchtigung der Verriegelungseinheit hinnehmen zu müssen. Dadurch ist eine komplette Redundanz sichergestellt.Advantageously, the pressure springs arranged in series are identical. The entire spring travel for unlocking and locking is equally distributed to both springs. If a spring break occurs in a spring element of the series arrangement, the second remaining compression spring completely takes over the locking function without having to accept any impairment of the locking unit. This ensures complete redundancy.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Druckfedern der in Reihe angeordneten Druckfedern durch einen gemeinsamen Federhalter geführt und zentriert. Damit wird weiter sichergestellt, dass zum einen beide Druckfedern in der Lage sind, die geforderte Funktion, unabhängig vom Zustand der anderen Druckfeder, zu erfüllen. Weiterhin werden die Druckfedern stabilisiert und es wird sichergestellt, dass die aufgebaute Druckkraft auf wenigstens ein Verriegelungssegment durch beide Druckfedern gleichanteilig übernommen wird.In a preferred embodiment of the invention, the compression springs of the compression springs arranged in series are guided and centered by a common spring holder. This further ensures that on the one hand both compression springs are able to fulfill the required function, regardless of the state of the other compression spring. Furthermore, the compression springs are stabilized and it is ensured that the built-up pressure force is applied to at least one locking segment by both springs equal parts.
Vorteilhafterweise ist der gemeinsame Federhalter der in Reihe angeordneten Druckfedern derart ausgeführt, so dass eine vollständige räumliche Trennung zwischen den Druckfedern erzielt wird. Die räumliche Trennung gewährleistet die unabhängige Funktionalität der angeordneten Druckfedern. Auch wird bei einem Federbruch durch die räumliche Trennung verhindert, dass Bruchstücke einer gebrochenen Druckfeder in den Arbeitsraum der verbleibenden Druckfeder übertreten und deren Funktion beeinträchtigen.Advantageously, the common spring holder of the compression springs arranged in series is designed such that a complete spatial separation between the compression springs is achieved. The spatial separation ensures the independent functionality of the arranged compression springs. Also, a spring break is prevented by the spatial separation that fragments of a broken compression spring in the working space of the remaining compression spring override and affect their function.
Möglich ist es, die Federkräfte der Druckfedern nicht direkt auf wenigstens ein freibewegliches Verriegelungssegment zu übertragen, sondern vorteilhafterweise eine längsverschiebliche Verriegelungssicherungshülse zwischen wenigstens zwei in Reihe angeordneten Druckfedern und wenigstens einem Verriegelungssegment anzuordnen. Demnach hält wenigstens ein freibewegliches Verriegelungssegment die Kolbenstange in Position, wobei das Verriegelungssegment durch eine Verriegelungssicherungshülse abgesichert wird. Die Druckkraft der in Reihe angeordneten Druckfedern wirkt auf die Verriegelungssicherungshülse und bewegt diese vorzugsweise parallel zur Längsachse des Kolbens in Richtung des Verriegelungssegmentes.It is not possible to transfer the spring forces of the compression springs directly to at least one freely movable locking segment, but advantageously to arrange a longitudinally displaceable locking securing sleeve between at least two compression springs arranged in series and at least one locking segment. Accordingly, at least one floating locking segment holds the piston rod in position, the locking segment being secured by a locking retainer sleeve. The compressive force of the compression springs arranged in series acts on the locking securing sleeve and moves it preferably parallel to the longitudinal axis of the piston in the direction of the locking segment.
Denkbar ist es, dass die Verriegelungssicherungshülse eine schräge Fläche aufweist, die mittelbar oder unmittelbar mit einer schrägen Fläche wenigstens eines Verriegelungssegmentes in Kontakt tritt.It is conceivable for the locking securing sleeve to have an inclined surface which comes into direct or indirect contact with an oblique surface of at least one locking segment.
Möglich ist es auch, dass die Verriegelungssicherungshülse wenigstens zwei größenunterschiedliche Druckflächen aufweist. Die unterschiedlich großen Druckflächen machen unterschiedliche Kräfte erforderlich, um die Verriegelungssicherungshülse gegen die Druckfedern zu bewegen. Eine Bewegung der Verriegelungssicherungshülse gegen die wirkende Druckkraft der Druckfedern gibt wenigstens ein Verriegelungssegment frei, wodurch eine Bewegung der Kolbenstange ermöglicht wird.It is also possible that the locking securing sleeve has at least two different size pressure surfaces. The different sized pressure surfaces make different forces required to move the locking fuse sleeve against the springs. A movement of the locking securing sleeve against the acting pressure force of the compression springs releases at least one locking segment, whereby a movement of the piston rod is made possible.
Um die Kolben-Zylindereinheit zu entriegeln ist vorzugsweise die entgegen der Federkraft gerichtete Druckfläche der Verriegelungssicherungshülse mit Druck zu beaufschlagen. Beispielsweise erfolgt dies durch Variation der an der Druckfläche angreifenden hydraulischen Druckkraft.In order to unlock the piston-cylinder unit, the pressure surface of the locking securing sleeve which is directed counter to the spring force is preferably to be pressurized. For example, this is done by varying the force acting on the pressure surface hydraulic pressure force.
Ferner kann wenigstens eine Verriegelungshülse innerhalb der Kolben-Zylindereinheit angeordnet sein, in die wenigstens ein Verriegelungssegment zur Verriegelung der Kolbenstange in radialer Richtung einschiebbar ist. Vorzugsweise ist die Verriegelungshülse fest mit der Kolbenstange verbunden und wird gleichzeitig mit der Kolbenstange in deren Längsrichtung bewegt. Wird die Verriegelungshülse in den Bereich wenigstens eines Verriegelungselementes gefahren, so lässt die Verriegelungshülse eine Radialbewegung des Verriegelungssegmentes in Richtung der Mittenachse der Kolbenstange zu.Further, at least one locking sleeve can be arranged within the piston-cylinder unit, in which at least one locking segment for locking the piston rod in the radial direction can be inserted. Preferably, the locking sleeve is fixedly connected to the piston rod and is moved simultaneously with the piston rod in the longitudinal direction thereof. If the locking sleeve is moved into the region of at least one locking element, the locking sleeve allows radial movement of the locking segment in the direction of the center axis of the piston rod.
Vorzugsweise weist die Verriegelungshülse wenigstens eine schräge Fläche auf, die bei einer Kolbenstangenbewegung wenigstens ein Verriegelungssegment aus der Verriegelungshülse in radialer Richtung in eine entriegelte Position verschiebt.Preferably, the locking sleeve has at least one inclined surface which, in the event of a piston rod movement, displaces at least one locking segment out of the locking sleeve in the radial direction into an unlocked position.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von zwei Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Further advantages and details of the invention are explained below with reference to two drawings. Show it:
Im Anwendungsbereich der Kolben-Zylindereinheit muss sichergestellt werden, dass im vollständig ausgefahrenen Zustand der Kolbenstange
Diese Verriegelungssegmente
Am gegenüberliegenden Ende der Verriegelungssicherungshülse
Auf der Kolbenstange
Wie in
Die Verriegelungssegmente
Die Reihenanordnung der zwei redundanten Druckfedern
Bei Ausfall einer Feder
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2010
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