DE102020122384A1 - Synchronized double stroke unit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine synchronisierte Doppelhub-Einheit mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung zur linearen Synchronbewegung zweier entgegengesetzter Kolbenstangen. Die Doppelhub-Einheit nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolbenstangen über einen, die Synchronität ihrer Bewegungen erzwingende, Getriebeeinrichtung miteinander verbunden sind.The invention relates to a synchronized double-stroke unit with a piston-cylinder arrangement for the linear synchronous movement of two opposed piston rods. The double-stroke unit according to the invention is characterized in that the two piston rods are connected to one another via a transmission device which enforces the synchronicity of their movements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelhub-Einheit mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung, die zwei synchron in zueinander entgegengesetzten Richtungen bewegbare Kolbenstangen umfasst.The invention relates to a double-stroke unit with a piston-cylinder arrangement that includes two piston rods that can be moved synchronously in opposite directions.

Ein solcher Aktuator ist überall dort einsetzbar, wo durch die Kolbenstangen Objekte synchron in zueinander entgegengesetzten Richtungen zu bewegen sind.Such an actuator can be used wherever objects are to be moved synchronously in mutually opposite directions by means of the piston rods.

So kommt ein Einsatz als Antrieb einer zentrischen Spannvorrichtung in Betracht, wobei die synchron bewegbaren Kolbenstangen mit Spannelementen der Spannvorrichtungen verbunden werden. Die Spannelemente sind dann gleichzeitig an ein Spannobjekt, z.B. ein Werkstück, anlegbar, das zum Einspannen in einer bestimmten Position angeordnet wird und während des Einspannvorgangs in dieser Position verbleiben kann. Insbesondere die automatisierte Werkstückzuführung durch einen Roboterarm erfordert eine hohe Präzision der Synchronbewegung der Spannelemente.For example, use as a drive for a central clamping device can be considered, with the synchronously movable piston rods being connected to clamping elements of the clamping devices. The clamping elements can then be placed simultaneously on a clamping object, e.g. a workpiece, which is arranged in a specific position for clamping and can remain in this position during the clamping process. In particular, the automated workpiece feed by a robot arm requires high precision of the synchronous movement of the clamping elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Doppelhub-Einheit der eingangs erwähnten Art mit erhöhter Synchronität der Bewegung Ihrer Kolbenstangen zu schaffen.The object of the invention is to create a new double-stroke unit of the type mentioned at the outset with increased synchronicity of the movement of your piston rods.

Die diese Aufgabe lösende Zylinderanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolbenstangen miteinander über einen die Synchronität ihrer Bewegungen erzwingenden Getriebeeinrichtung verbunden sind. The cylinder arrangement according to the invention that achieves this object is characterized in that the two piston rods are connected to one another via a transmission device that enforces the synchronicity of their movements.

Vorteilhaft gleicht die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung Abweichungen der Synchronität der Zylinderbewegungen korrigierend aus.The transmission device according to the invention advantageously corrects deviations in the synchronicity of the cylinder movements.

Vorzugsweise sind die Kolbenstangen synchron mit gleicher Geschwindigkeit bewegbar, so dass sie ein entsprechend einer Mittelebene angeordnetes Spannobjekt gleichzeitig erreichen.The piston rods can preferably be moved synchronously at the same speed, so that they reach a clamping object arranged according to a central plane at the same time.

Es versteht sich, dass die Kolbenstangen so zueinander ausgerichtet sind, dass sie sich entlang einer gemeinsamen Geraden bewegen und die erzeugten Spannkräfte exakt auf dergleichen Wirkungslinie entgegengerichtet sind.It goes without saying that the piston rods are aligned with one another in such a way that they move along a common straight line and the tensioning forces generated are directed in opposite directions exactly on the same line of action.

Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinrichtung zu den Kolbenstangen parallele Synchronisierungselemente, die insbesondere über je ein Spannelement mit den Kolbenstangen verbunden sind.The transmission device preferably comprises synchronizing elements which are parallel to the piston rods and which are connected to the piston rods in particular via a clamping element each.

Bei den Synchronisierungselementen handelt es sich vorzugsweise um gezahnte Antriebsstangen. Alternativ können diese als Verbindungselemente eines Gelenkhebels ausgebildet sein.The synchronizing elements are preferably toothed drive rods. Alternatively, these can be designed as connecting elements of an articulated lever.

Insbesondere stehen die Synchronisierungselemente in Antriebsverbindung mit einem gegenüber den Synchronisierungselementen ortsfesten Teil der Getriebeeinrichtung.In particular, the synchronizing elements are in drive connection with a part of the transmission device which is stationary relative to the synchronizing elements.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der ortsfeste Teil ein um eine ortsfeste Achse drehbares, Zahnrad, das unter Umkehrung der Antriebsbewegung z.B. in die Zahnungen der Antriebsstangen eingreift. Solche Zahnräder können mehrfach vorhanden sein. Anstelle des Zahnrads käme auch z.B. ein Gelenkhebel in Betracht.In a particularly preferred embodiment of the invention, the stationary part comprises a gear wheel which can be rotated about a stationary axis and which, by reversing the drive movement, engages, for example, in the teeth of the drive rods. Such gears can be present multiple times. Instead of the gear wheel, for example, an articulated lever could also be considered.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kolben-Zylinder-Anordnung einen einzigen Zylinder.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the piston-cylinder arrangement comprises a single cylinder.

In dem Zylinder können zwei, jeweils über eine Kolbenstange mit einem Spannelement verbundene Kolben gegeneinander bewegbar sein, wobei vorzugsweise zwischen jeweils einem Kolben und einer Stirnwand des Zylinders ein unter Druck setzbarer Arbeitsraum gebildet ist.In the cylinder, two pistons, each connected to a tensioning element via a piston rod, can be moved relative to one another, with a working chamber that can be pressurized preferably being formed between a respective piston and an end wall of the cylinder.

Es versteht sich, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung hydraulisch oder pneumatisch betreibbar sein kann.It goes without saying that the piston-cylinder arrangement can be operated hydraulically or pneumatically.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf eines der Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine als Spannvorrichtung ausgeführte Doppelhub-Einheit nach der Erfindung in einer Längsseitenansicht,
  • 2 die Spannvorrichtung von 1 in einer Ansicht gemäß Schnitt D-D,
  • 3 die Spannvorrichtung von 1 in einer Stirnansicht, und
  • 4 die Spannvorrichtung von 1 bis 3 in einer Ansicht gemäß Schnitt A-A von 3.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and the accompanying drawings relating to one of the exemplary embodiments. Show it:
  • 1 a double-stroke unit designed as a clamping device according to the invention in a longitudinal side view,
  • 2 the clamping device of 1 in a view according to section DD,
  • 3 the clamping device of 1 in an end view, and
  • 4 the clamping device of 1 until 3 in a view according to section AA of 3 .

Eine Spannvorrichtung umfasst eine Basisschiene 1, auf der Spannelemente 2 und 2' in Schienenlängsrichtung verschiebbar geführt sind. Die Spannelemente 2,2' greifen jeweils mit einem Ansatz 3 bzw. 3' in eine Nut 4 in der Basisschiene 1 ein und sind jeweils unmittelbar oder mittelbar über ein Spannbackenendstück (nicht gezeigt) an ein einzuspannendes Objekt anlegbar. Abweichend von dem gezeigten Beispiel könnten die Ansätze 3,3' und die Nut 4 schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein.A tensioning device comprises a base rail 1 on which tensioning elements 2 and 2' are guided so as to be displaceable in the longitudinal direction of the rail. The clamping elements 2, 2′ each engage with a lug 3 or 3′ in a groove 4 in the base rail 1 and can each be placed directly or indirectly on an object to be clamped via a clamping jaw end piece (not shown). Deviating from the example shown, the projections 3, 3' and the groove 4 could be dovetail-shaped.

Zwischen den Spannelementen 2,2' ist ein Zylinder 5 angeordnet, in dessen Arbeitsraum 6 zwei Kolben 7,7' bewegbar sind, wobei der Kolben 7 über eine Kolbenstange 8 und ein Verbindungselement 9 mit dem Spannelement 2 und der Kolben 7' über eine Kolbenstange 8' und ein Verbindungselement 9' mit dem Spannelement 2' verbunden ist.Arranged between the clamping elements 2,2' is a cylinder 5, in the working chamber 6 of which two pistons 7,7' can be moved, the piston 7 having a piston rod 8 and a connecting element ment 9 is connected to the clamping element 2 and the piston 7' via a piston rod 8' and a connecting element 9' to the clamping element 2'.

Von den Ansätzen 3,3' erstreckt sich jeweils eine zu der Achse des Zylinders 5 parallele Zahnstange 10 bzw. 10'. In die Zahnung der Zahnstangen 10,10' greift ein Zahnrad 11 ein, das um eine bezogen auf die Basisschiene 1 ortsfeste Achse drehbar und über einen Achsbolzen 12 drehbar in einer Bohrung 13 in der Basisschiene 1 gelagert ist.A toothed rack 10 or 10', which is parallel to the axis of the cylinder 5, extends from the projections 3,3'. A gearwheel 11 engages in the toothing of the toothed racks 10, 10' and is rotatably mounted in a bore 13 in the base rail 1 about an axis which is stationary in relation to the base rail 1 and is rotatable via an axle bolt 12.

Die Figuren zeigen einen Zustand, in welchem die Kolben 7,7' an der jeweiligen Stirnwand des Zylinders 5 anliegen und sich die Spannelemente 2,2' in einer Endstellung befinden.The figures show a state in which the pistons 7,7' are in contact with the respective end wall of the cylinder 5 and the clamping elements 2,2' are in an end position.

Um zwischen den Spannelementen 2,2' ein Objekt, z.B. ein Werkstück, einzuspannen, wird dem Zylinder 5 an den Enden jeweils zwischen die Stirnwände und Kolben 7,7' gelangende Hydraulikflüssigkeit zugeführt. Im Hinblick auf eine synchrone Bewegung der Kolben 7,7' sind die Flüssigkeitsströme nahezu gleich groß.In order to clamp an object, e.g. a workpiece, between the clamping elements 2, 2', hydraulic fluid is supplied to the cylinder 5 at the ends, in each case between the end walls and pistons 7, 7'. With regard to a synchronous movement of the pistons 7,7', the liquid flows are almost the same size.

Die Kolben 7,7' bewegen sich im Arbeitsraum 6 mit gleicher Geschwindigkeit aufeinander zu, wobei die durch das Verbindungselement 9,9' mit den Spannelementen 2,2' verbundenen Kolbenstangen 8,8' die Spannelemente 2,2' entsprechend mitnehmen. Der Zylinder 5 taucht dabei in einen Innenraum 14 bzw. 14' der weitgehend hohl ausgebildeten Spannelemente 2,2' ein. In einer weiteren Endstellung liegen die Spannelemente 2,2' mit ihrer Endfläche 17 bzw. 17' gegeneinander an.The pistons 7,7' move towards one another in the working chamber 6 at the same speed, with the piston rods 8,8' connected by the connecting element 9,9' to the clamping elements 2,2' taking the clamping elements 2,2' along accordingly. The cylinder 5 dips into an interior space 14 or 14' of the largely hollow clamping elements 2, 2'. In a further end position, the clamping elements 2, 2' rest against one another with their end surface 17 or 17'.

Maßgebend für einen bezogen auf eine Mittelebene gleichmäßigen Vorschub der Spannelemente 2,2' ist die gleichmäßige Zufuhr des Arbeitsmediums in die Arbeitsräume zwischen den Stirnwänden des Zylinders 5 und den Kolben 7,7'. Die auf gleichmäßiger Zufuhr des Arbeitsmediums beruhende Synchronität ist aufgrund verschiedener Fehlereinflüsse jedoch stark begrenzt.The uniform supply of the working medium into the working spaces between the end walls of the cylinder 5 and the pistons 7,7' is decisive for a uniform feed of the clamping elements 2,2' in relation to a central plane. However, the synchronicity based on a uniform supply of the working medium is severely limited due to various error influences.

Zur Sicherung einer synchronen Bewegung, die es gestattet, ein in einer Mittelebene zwischen den Spannelementen, z.B. durch einen Roboter, angeordnetes Objekt ohne Verschiebung aus dieser Anordnungsposition zu verspannen, stehen die Spannelemente 2,2' miteinander über eine Getriebeeinrichtung in Verbindung, welche erzwingt, dass eine Bewegung des einen Spannelements nicht ohne die gleiche Bewegung des anderen Spannelements in entgegengesetzter Richtung erfolgen kann. So überträgt das Zahnrad 11 eine Bewegung der einen Zahnstange 10 unter Richtungsumkehr auf die andere Zahnstange 10'. Da die Zahnstangen bei 16 und 16' mit dem betreffenden Spannelement 2 bzw. 2' verbunden sind, wirkt diese Verschiebung korrigierend auf die Position der Spannelemente 2,2' ein.To ensure a synchronous movement, which allows an object arranged in a central plane between the clamping elements to be clamped, for example by a robot, without being displaced from this arrangement position, the clamping elements 2, 2' are connected to one another via a gear device, which forces that a movement of one clamping element cannot take place without the same movement of the other clamping element in the opposite direction. Thus, the gear wheel 11 transfers a movement of the one rack 10 to the other rack 10' by reversing the direction. Since the toothed racks at 16 and 16' are connected to the relevant clamping element 2 or 2', this displacement has a correcting effect on the position of the clamping elements 2, 2'.

Die Zahnstangen 10,10' sind jeweils bei 16 mit dem Vorsprung 4 bzw. 4' der Spannelemente 2,2' verbunden, wobei in dem betreffenden Beispiel die Verbindung durch eine Schraube hergestellt ist. Vorteilhaft sind die Zahnstangen 10,10' an den gegenüberliegenden Wandflächen der Nut 4 geführt.The toothed racks 10, 10' are each connected at 16 to the projection 4 or 4' of the tensioning elements 2, 2', the connection being made by a screw in the relevant example. The toothed racks 10, 10' are advantageously guided on the opposite wall surfaces of the groove 4.

Claims (14)

Doppelhub-Einheit mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung (5), die zwei synchron in zueinander entgegengesetzten Richtungen bewegbare Kolbenstangen (8,8') umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolbenstangen (8,8') über einen, die Synchronität ihrer Bewegungen erzwingende, Getriebeeinrichtung (10,10',11) miteinander verbunden sind.Double-stroke unit with a piston-cylinder arrangement (5) comprising two piston rods (8,8') which can be moved synchronously in opposite directions, characterized in that the two piston rods (8,8') have one, the synchronicity of their Movements forcing, transmission device (10,10 ',11) are connected to each other. Doppelhub-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangen (8,8') synchron mit gleicher Geschwindigkeit bewegbar sind.Double stroke unit after claim 1 , characterized in that the piston rods (8, 8') can be moved synchronously at the same speed. Doppelhub-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung Bewegungen von einer der Kolbenstangen (8,8') unter Richtungsumkehr auf die andere Kolbenstange (8,8') überträgt, insbesondere im Verhältnis 1:1.Double stroke unit after claim 1 or 2 , characterized in that the transmission device transfers movements from one of the piston rods (8, 8') to the other piston rod (8, 8') by reversing direction, in particular in a ratio of 1:1. Doppelhub-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangen (8,8') mit je einem Spannelement (2,2') verbunden sind.Double stroke unit according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the piston rods (8, 8') are each connected to a clamping element (2, 2'). Doppelhub-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (2,2') entlang einer gemeinsamen Geraden bewegbar sind.Double stroke unit after claim 4 , characterized in that the clamping elements (2,2') can be moved along a common straight line. Doppelhub-Einheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung zu den Kolbenstangen (8,8') parallele Synchronisierungselemente, die insbesondere über je eines der Spannelemente (2,2') mit einer der Kolbenstangen (8,8') verbunden sind, umfasst.Double stroke unit after claim 4 or 5 , characterized in that the transmission device comprises synchronizing elements parallel to the piston rods (8, 8'), which are connected to one of the piston rods (8, 8') in particular via one of the clamping elements (2, 2'). Doppelhub-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungselemente als gezahnte Antriebsstangen (10,10') ausgebildet sind.Double stroke unit after claim 6 , characterized in that the synchronizing elements are designed as toothed drive rods (10, 10'). Doppelhub-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungselemente als Verbindungselemente eines Gelenkhebels ausgebildet sind.Double stroke unit after claim 6 , characterized in that the synchronization elements are designed as connecting elements of an articulated lever. Doppelhub-Einheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungselemente (10,10') in Antriebsverbindung mit einem gegenüber den Synchronisierungselementen (10,10') ortsfesten Teil der Getriebeeinrichtung stehen.Double stroke unit according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that the synchronizing elements (10, 10') are in drive connection with a part of the transmission device which is stationary relative to the synchronizing elements (10, 10'). Doppelhub-Einheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsfeste Teil zumindest ein, um eine ortsfeste Achse drehbares, Zahnrad (11) umfasst.Double stroke unit after claim 9 , characterized in that the stationary part comprises at least one gear (11) rotatable about a stationary axis. Doppelhub-Einheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsfeste Teil zumindest einen, um eine ortsfeste Achse drehbaren Gelenkhebel umfasst.Double stroke unit after claim 9 , characterized in that the stationary part comprises at least one articulated lever rotatable about a stationary axis. Doppelhub-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung einen einzigen Zylinder (5) aufweist.Double stroke unit according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that the piston-cylinder arrangement has a single cylinder (5). Doppelhub-Einheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylinder (5) zwei, jeweils über eine Kolbenstange (8,8') mit einem der Spannelemente (2,2') verbundene Kolben (7,7') gegeneinander bewegbar sind.Double stroke unit after claim 12 , characterized in that in the cylinder (5) two pistons (7, 7') each connected to one of the clamping elements (2, 2') via a piston rod (8, 8') can be moved towards one another. Doppelhub-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (5) hydraulisch oder pneumatisch betreiben werden kann.Double stroke unit according to one of Claims 1 until 13 , characterized in that the piston-cylinder arrangement (5) can be operated hydraulically or pneumatically.
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