DE102011009302A1 - Fluid cylinder for press device, has aperture in cylindrical tube that is exposed and opened into cylindrical space during basic stroke of piston while aperture is covered or opened into other cylindrical space during power stroke - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidzylinder mit einem Gehäuse, das ein Zylinderrohr aufweist, und mit einem Kolben, der in dem Zylinderrohr verfahrbar ist, wobei der Kolben ein Volumen des Zylinderrohrs in einen ersten Zylinderraum und einen zweiten Zylinderraum unterteilt und mit einer Kolbenstange verbunden ist, die aus dem Gehäuse herausragt, wobei der erste Zylinderraum mit einem Arbeitsanschluss verbunden ist.The present invention relates to a fluid cylinder having a housing, which has a cylinder tube, and a piston which is movable in the cylinder tube, wherein the piston is a volume of the cylinder tube divided into a first cylinder chamber and a second cylinder chamber and connected to a piston rod, protruding from the housing, wherein the first cylinder chamber is connected to a working port.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Pressvorrichtung mit einem derartigen Fluidzylinder.Furthermore, the present invention relates to a pressing device with such a fluid cylinder.
Fluidzylinder der oben beschriebenen Art, bei denen eine Kolbenstange aus dem Gehäuse herausragt, werden als Arbeitszylinder verwendet. Durch Zufuhr von Fluid in den Fluidzylinder wird die hierdurch bereitgestellte Fluidenergie in eine Bewegung umgewandelt. Die Bewegung ist in der Regel eine Linearbewegung des Kolbens, kann bei geeigneter Ausbildung des Fluidzylinders jedoch auch eine rotatorische Bewegung sein.Fluid cylinder of the type described above, in which a piston rod protrudes from the housing, are used as a working cylinder. By supplying fluid into the fluid cylinder, the fluid energy provided thereby is converted into motion. The movement is usually a linear movement of the piston, but with a suitable design of the fluid cylinder can also be a rotational movement.
Der Fluidzylinder kann entweder als pneumatischer Zylinder ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise ein Hydrozylinder.The fluid cylinder can either be designed as a pneumatic cylinder, but is preferably a hydraulic cylinder.
Beispielsweise werden derartige Fluidzylinder in Pressvorrichtungen verwendet, bei denen der Kolben einen Press- oder Andrückvorgang durchführt. Bei solchen Pressvorrichtungen besteht generell die Gefahr, dass während eines Arbeitshubes des Fluidzylinders ein Finger oder eine Hand einer Bedienperson in den Weg des Kolbens gelangt. Aufgrund der von einem solchen Fluidzylinder bei dem Arbeitshub ausgeübten Kräfte kann es hierbei zu erheblichen Verletzungen kommen. Pressvorrichtungen dieser Art weisen daher in der Regel sicherheitstechnische Schutzvorrichtungen auf. Diese können beispielsweise Lichtgitter oder Lichtschranken beinhalten, die mit einer Sicherheitstechnik verbunden sind, um die Pressvorrichtung bei Durchbrechen der Lichtschranke sofort abzuschalten. Alternativ ist es möglich, die Schutzvorrichtungen mit einem Gehäuse auszubilden, in das nur über eine Sicherheitstür hineingelangt werden kann.For example, such fluid cylinders are used in pressing devices in which the piston performs a pressing or pressing operation. In such pressing devices there is a general risk that a finger or a hand of an operator gets into the path of the piston during a working stroke of the fluid cylinder. Due to the forces exerted by such a fluid cylinder during the power stroke, this can lead to significant injuries. Pressing devices of this type therefore generally have safety-related protection devices. These may include, for example, light grids or light barriers which are connected to a safety technology in order to switch off the pressing device immediately when the light barrier breaks through. Alternatively, it is possible to form the protective devices with a housing into which only a safety door can enter.
Der Aufwand zum Einrichten der notwendigen sicherheitstechnischen Vorkehrungen ist beträchtlich.The effort to set up the necessary safety precautions is considerable.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Fluidzylinder anzugeben, der sich zum Einsatz in einer Pressvorrichtung oder dergleichen eignet und mittels dessen das Maß der sicherheitstechnischen Vorkehrungen verringert werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Pressvorrichtung anzugeben, die mit derart verringerten Sicherheitsvorkehrungen ausgestattet werden kann.Against this background, it is an object of the invention to provide a fluid cylinder, which is suitable for use in a pressing device or the like and by means of which the level of safety precautions can be reduced. Furthermore, it is an object of the invention to provide a pressing device that can be equipped with such reduced safety precautions.
Die obige Aufgabe wird durch einen Fluidzylinder der eingangs beschriebenen Art gelöst, wobei das Zylinderrohr eine Öffnung aufweist, die mit dem Arbeitsanschluss verbunden ist, die während eines Grundhubes des Kolbens freiliegt und in den zweiten Zylinderraum mündet, und die während eines Krafthubes des Kolbens von diesem überdeckt ist oder in den ersten Zylinderraum mündet.The above object is achieved by a fluid cylinder of the type described above, wherein the cylinder tube has an opening which is connected to the working port, which is exposed during a basic stroke of the piston and opens into the second cylinder chamber, and during a power stroke of the piston thereof is covered or opens into the first cylinder chamber.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Pressvorrichtung mit einem derartigen Fluidzylinder.Furthermore, the above object is achieved by a pressing device with such a fluid cylinder.
Durch die Maßnahme, eine Öffnung vorzusehen, die während eines Grundhubes des Kolbens freiliegt und während eines Krafthubes von diesem überdeckt bzw. überfahren ist, ist es möglich, den Fluidzylinder so auszugestalten, dass er eine hohe Eigensicherheit aufweist. So kann beispielsweise dafür gesorgt werden, dass die von dem Kolben ausgeübte Kraft während des Grundhubes nur so gering ist, dass Verletzungen durch eingeklemmte Finger oder dergleichen vermieden werden können. Hingegen kann während des Krafthubes, wenn die Öffnung überdeckt ist, von dem Fluidzylinder eine sehr hohe Kraft ausgeübt werden, die beispielsweise für einen Pressvorgang hinreichend ist.By the measure to provide an opening which is exposed during a basic stroke of the piston and during a power stroke of this covered or run over, it is possible to design the fluid cylinder so that it has a high intrinsic safety. Thus, it can be ensured, for example, that the force exerted by the piston during the basic stroke is only so low that injuries due to pinched fingers or the like can be avoided. On the other hand, during the power stroke, when the opening is covered, a very high force can be exerted by the fluid cylinder, which force is sufficient, for example, for a pressing operation.
Die Größe des Krafthubes kann dabei relativ klein sein, beispielsweise so, dass während des Krafthubes ein Finger nicht eingeklemmt werden kann. Insbesondere kann der Krafthub kleiner sein als 10 mm, insbesondere kleiner als 8 mm, besonders bevorzugt kleiner als 5 mm. Hierdurch können Verletzungen einer Hand oder dergleichen vermieden werden, und der Fluidzylinder kann völlig unabhängig von einer Beschaltung ohne weitere Maßnahmen die notwendige Arbeitssicherheit leisten. Da die Sicherheit folglich gewährleistet werden kann, selbst wenn in einer Ventilbeschaltung des Fluidzylinders Fehler auftreten, kann bei Anwendung beispielsweise in einer Pressvorrichtung darauf verzichtet werden, aufwändige Sicherheitsmaßnahmen vorzusehen. So kann eine derartige Pressvorrichtung beispielsweise ohne Lichtgitter oder Lichtschranke bzw. ohne Gehäuse (Sicherheitstür) betrieben werden.The size of the power stroke can be relatively small, for example, so that during the power stroke, a finger can not be pinched. In particular, the power stroke may be less than 10 mm, in particular less than 8 mm, particularly preferably less than 5 mm. As a result, injuries to a hand or the like can be avoided, and the fluid cylinder can completely independent of a circuit without further measures to provide the necessary safety. Since the safety can thus be ensured, even if errors occur in a valve circuit of the fluid cylinder, it can be dispensed with when using, for example, in a pressing device to provide extensive safety measures. For example, such a pressing device can be operated without a light grid or light barrier or without a housing (safety door).
Demzufolge wird durch das Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Fluidzylinders die Möglichkeit geschaffen, Arbeitsvorrichtungen, die mit einem solchen Fluidzylinder betrieben werden, deutlich kostengünstiger bereitzustellen, da auf aufwändige Sicherheitsmaßnahmen verzichtet werden kann.Accordingly, the provision of a fluid cylinder according to the invention provides the possibility to provide working devices which are operated with such a fluid cylinder significantly more cost-effectively, since complex safety measures can be dispensed with.
Die Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The task is completely solved in this way.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Öffnung über eine Bohrung in dem Gehäuse mit dem Arbeitsanschluss verbunden ist. It is particularly advantageous if the opening is connected to the working connection via a bore in the housing.
Diese Maßnahme erhöht die Eigensicherheit, da die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluss und der Öffnung nicht über eine externe Leitung erfolgt, die möglicherweise durch Einwirkung von außen beschädigt werden kann oder dergleichen. Vielmehr ist diese Verbindung im Inneren des Gehäuses des Zylinders eingerichtet, so dass Beschädigungen von außen vermieden werden können. Mit anderen Worten kann hierdurch gewährleistet werden, dass während des Grundhubes immer nur eine sehr geringe Kraft von dem Kolben ausgeübt wird.This measure increases the intrinsic safety, since the connection between the working port and the opening does not take place via an external line, which may possibly be damaged by external influences or the like. Rather, this connection is set up inside the housing of the cylinder, so that damage from the outside can be avoided. In other words, this can ensure that during the basic stroke always only a very small force is exerted by the piston.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der zweite Zylinderraum mit einem Entlüftungsanschluss verbindbar ist.Furthermore, it is advantageous if the second cylinder space can be connected to a venting connection.
Während des Grundhubes kann ein verdrängtes Fluidvolumen in dem zweiten Zylinderraum über die Öffnung abfließen. Während des Krafthubes ist es jedoch bevorzugt, insbesondere bei einem Hydrozylinder, wenn der zweite Zylinderraum über einen Entlüftungsanschluss das während des Krafthubes verdrängte Fluid abführen kann.During the basic stroke, a displaced fluid volume in the second cylinder chamber can flow off via the opening. During the power stroke, however, it is preferred, in particular in the case of a hydraulic cylinder, if the second cylinder space can discharge the fluid displaced during the power stroke via a vent connection.
Der Begriff des Entlüftungsanschlusses ist vorliegend breit zu verstehen und nicht auf eine Entlüftung im Sinne des Entfernens von Luft zu verstehen. Vielmehr soll der Begriff des Entlüftungsanschlusses insbesondere bedeuten, dass während des Krafthubes verdrängtes Fluid über diesen Anschluss ausströmen kann, beispielsweise hin zu einem Tank.The term of the vent port is to be understood broadly and not to be understood to mean a vent in the sense of removing air. Rather, the term of the venting connection should mean, in particular, that fluid displaced during the power stroke can flow out via this connection, for example, to a tank.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn eine Entlüftungsöffnung in den zweiten Zylinderraum mündet und über ein Entlüftungsventil mit dem Entlüftungsanschluss verbunden ist.It is of particular advantage when a vent opening into the second cylinder chamber and is connected via a vent valve with the vent port.
Das Entlüftungsventil kann dabei während des Grundhubes geschlossen sein, wohingegen es während des Krafthubes geöffnet wird. Das Entlüftungsventil ist vorzugsweise ein von dem Kolbenweg abhängiges Ventil.The vent valve can be closed during the basic stroke, whereas it is opened during the power stroke. The vent valve is preferably a valve dependent on the piston stroke.
Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn das Entlüftungsventil in das Gehäuse integriert ist.It is also advantageous if the vent valve is integrated into the housing.
Hierdurch kann die Eigensicherheit des Fluidzylinders weiter erhöht werden.As a result, the intrinsic safety of the fluid cylinder can be further increased.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das Entlüftungsventil im Bereich eines Gehäuseabschnittes ausgebildet ist, der von einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange durchsetzt ist, wobei das Entlüftungsventil eine an der Kolbenstange ausgebildete Ringnut aufweist, deren Position und/oder axiale Länge auf den Krafthub abgestimmt ist.In particular, it is preferred if the vent valve is formed in the region of a housing section which is penetrated by a piston rod connected to the piston, wherein the vent valve has an annular groove formed on the piston rod whose position and / or axial length is matched to the power stroke.
Bei dieser Ausführungsform wird das Ventil durch das Zusammenwirken zwischen dem Gehäuse und der Kolbenstange eingerichtet. So kann die Entlüftungsöffnung während des Grundhubes durch die in dem Gehäuse abgedichtete Kolbenstange von dem Entlüftungsanschluss getrennt sein. Während des Krafthubes kann Fluid jedoch von der Entlüftungsöffnung über die Ringnut hin zu dem Entlüftungsanschluss strömen, so dass für eine Entlüftung von verdrängtem Fluid gesorgt werden kann.In this embodiment, the valve is established by the cooperation between the housing and the piston rod. Thus, the vent opening may be separated from the vent port during the basic stroke by the sealed in the housing piston rod. However, during the power stroke, fluid may flow from the vent opening to the vent port via the annular groove so as to provide venting of displaced fluid.
Dabei ist diese Ventilfunktion nicht durch ein separates Ventil realisiert sondern durch den Fluidzylinder selbst, so dass die Eigensicherheit noch weiter erhöht werden kann. Insbesondere ist es bei dieser Ausführungsform nicht notwendig, für das Umschalten zwischen geschlossenem Entlüftungsventil während des Grundhubes und geöffnetem Entlüftungsventil während des Krafthubes eine elektronische Ansteuerung vorzusehen, die gegebenenfalls versagen könnte und daher entsprechend abzusichern wäre.In this case, this valve function is not realized by a separate valve but by the fluid cylinder itself, so that the intrinsic safety can be further increased. In particular, in this embodiment, it is not necessary to provide for the switching between the closed vent valve during the basic stroke and the open vent valve during the power stroke, an electronic control, which could possibly fail and therefore should be hedged accordingly.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn der Kolben mit einer zweiten Kolbenstange verbunden ist, die an dem der ersten Kolbenstange gegenüberliegenden Ende in dem Gehäuse geführt ist.Furthermore, it is altogether advantageous if the piston is connected to a second piston rod, which is guided at the end opposite the first piston rod end in the housing.
Diese Maßnahme wird unabhängig von der Ausbildung einer Öffnung im Bereich des zweiten Zylinderraumes als eigene Erfindung angesehen.This measure is considered independent of the formation of an opening in the region of the second cylinder chamber as a separate invention.
Hierdurch kann erreicht werden, dass die zweite Kolbenstange weitere Funktionen erfüllt, wie sie nachstehend beispielhaft beschrieben werden.In this way it can be achieved that the second piston rod fulfills further functions, as will be described below by way of example.
So ist es besonders bevorzugt, wenn der Durchmesser der zweiten Kolbenstange kleiner ist als der Durchmesser der ersten Kolbenstange, so dass die Wirkfläche des Kolbens im Bereich des ersten Zylinderraumes größer ist als die Wirkfläche des Kolbens im Bereich des zweiten Zylinderraumes.Thus, it is particularly preferred if the diameter of the second piston rod is smaller than the diameter of the first piston rod, so that the effective area of the piston in the region of the first cylinder space is greater than the effective area of the piston in the region of the second cylinder space.
Hierdurch ist es möglich, den Kolben nur durch Versorgen des Arbeitsanschlusses mit Fluid in Richtung des zweiten Zylinderraumes zu bewegen. Denn aufgrund der unterschiedlichen Wirkflächen wirkt auf den Kolben trotz des gleichen Druckes des Fluides in dem ersten und dem zweiten Zylinderraum eine Kraft in Richtung hin zu dem zweiten Zylinderraum.This makes it possible to move the piston only by supplying the working port with fluid in the direction of the second cylinder chamber. Because of the different active surfaces acts on the piston despite the same pressure of the fluid in the first and the second cylinder chamber, a force toward the second cylinder chamber.
Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit des Kolbens gegenüber möglichen Druckänderungen klein ist, so dass generell davon ausgegangen werden kann, dass während des Grundhubes in dem ersten Zylinderraum und in dem zweiten Zylinderraum der gleiche Druck vorherrscht.In this case, it is preferable if the actuation speed of the piston is small compared to possible pressure changes, so that it can generally be assumed that the same pressure prevails during the basic stroke in the first cylinder space and in the second cylinder space.
Der Unterschied zwischen den Wirkflächen ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die Kraft, die von dem Kolben während des Grundhubes ausgeübt werden kann (bei maximal möglichem Druck des Fluides), so gering ist, dass Verletzungen einer im Weg des Kolbens befindlichen Hand ausgeschlossen werden können. Insbesondere sollte die Kraft so gewählt sein, dass der Kolben während des Grundhubes durch eine im Weg befindliche Hand oder einen im Weg befindlichen Finger angehalten wird. Hierdurch kann die Eigensicherheit des Fluidzylinders weiter erhöht werden. The difference between the active surfaces is preferably chosen so that the force that can be exerted by the piston during the basic stroke (at maximum possible pressure of the fluid) is so low that injuries to a hand in the path of the piston can be excluded , In particular, the force should be selected so that the piston is stopped during the basic stroke by an in-the-way hand or a finger in the way. As a result, the intrinsic safety of the fluid cylinder can be further increased.
Generell ist es möglich, dass der Fluidzylinder als einfachwirkender Zylinder ausgebildet ist.In general, it is possible that the fluid cylinder is designed as a single-acting cylinder.
In diesem Fall kann im Bereich des zweiten Zylinderraumes beispielsweise eine Rückstellfeder oder dergleichen angeordnet sein.In this case, for example, a return spring or the like may be arranged in the region of the second cylinder space.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Fluidzylinder als doppeltwirkender Zylinder ausgebildet ist.It is particularly preferred if the fluid cylinder is designed as a double-acting cylinder.
Hierbei erfolgt eine Rückstellung des Kolbens in seine Ausgangsposition ebenfalls durch den Einsatz eines Fluides. Generell ist es möglich, dies zu erreichen, wenn man die Bohrung, die die in den zweiten Zylinderraum mündende Öffnung mit dem Arbeitsanschluss verbindet, durch ein Ventil verschließbar macht. In diesem Fall würde das Ventil entweder den Arbeitsanschluss mit der Öffnung verbinden oder die Öffnung mit einem weiteren Arbeitsanschluss.In this case, the piston is returned to its initial position also by the use of a fluid. In general, it is possible to achieve this by making the bore, which connects the opening opening into the second cylinder chamber with the working port, closable by a valve. In this case, the valve would connect either the working port to the port or the port to another port.
Insbesondere dann, wenn der Kolben mit einer zweiten Kolbenstange verbunden ist, ist es jedoch bevorzugt, wenn die zweite Kolbenstange mit einem zweiten Kolben verbunden ist, der in einem zweiten Zylinderrohr verfahrbar ist.In particular, however, when the piston is connected to a second piston rod, it is preferred if the second piston rod is connected to a second piston which is movable in a second cylinder tube.
Hierbei kann der Rückhub dadurch erreicht werden, dass ein dritter Zylinderraum in dem zweiten Zylinderrohr mit Fluid befüllt wird.In this case, the return stroke can be achieved by filling a third cylinder space in the second cylinder tube with fluid.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
In
Der Fluidzylinder
In dem Zylinderrohr
Der Kolben
An dem gegenüberliegenden axialen Ende weist das Gehäuse
Der Fluidzylinder
Ferner ist der erste Arbeitsanschluss A über eine Längsbohrung
Die zweite Arbeitsöffnung
Der Fluidzylinder
Die Entlüftungsöffnung
Zur Realisierung eines eigensicheren Entlüftungsventils
Wie es in
Die erste Kolbenstange
Die Arbeitsweise des Fluidzylinders
In Abhängigkeit von dem maximalen Druck des Fluides ist der Unterschied zwischen den Wirkflächen
Der oben beschriebene Sachverhalt ergibt sich auch aus dem in
Der Fluidzylinder
Alternativ hierzu kann der Fluidzylinder
So ist in
An dem Ansatzgehäuse
Während des Arbeitshubes des ersten Kolbens
Alternativ hierzu ist es auch möglich, in dem zweiten Zylinderrohr
In
Der Pressvorgang wird mittels eines Fluidzylinders
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20140801 |