DE102021126823A1

DE102021126823A1 - Doppelhubzylinder

Info

Publication number: DE102021126823A1
Application number: DE102021126823.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Doppelhubzylinder 1 umfassend ein erstes Gehäuse 2 mit einer ersten Arbeitskammer 6, wobei in der ersten Arbeitskammer 6 ein erster Kolben 8 verschiebbar gelagert ist, sowie ein zweites Gehäuse 3 mit einer zweiten Arbeitskammer 7, wobei in der zweiten Arbeitskammer 7 ein zweiter Kolben 9 verschiebbar gelagert ist, so dass durch Druckbeaufschlagung von Teilbereichen der Arbeitskammern 6 und 7 mittels eines Fluids die Kolben 8 und 9 innerhalb der Arbeitskammern 6 und 7 entlang ihrer verschiebbaren Lagerung verschoben werden können, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Kolben 8 und der zweite Kolben 9 eine gemeinsame Kolbenstange 10 aufweisen, welche den ersten 8 und den zweiten Kolben 9 fest miteinander verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelhubzylinder mit zwei Kolben und einer gemeinsamen Kolbenstange zur Aufnahme eines Bauteils in einem Spritzgussprozess.
Zur Anwendung kommen Hubzylinder zum Beispiel bei Spritzgusseinrichtungen in Kombination mit Greifelementen, wie beispielsweise in den Dokumenten DE3631314C1 oder DE3914846A1 offenbart, und dienen der Entnahme von Spritzgussteilen. Teilweise sind die Hubzylinder dazu auf Roboterarmen angebracht und werden von diesen so positioniert, dass zum Beispiel fertige Spritzgussteile aufgenommen und von der Spritzgussform gelöst werden können.
In solchen Anwendungen sind häufig mehrere Hübe nötig, um die Aufgaben sinnvoll erledigen zu können. Dazu sind Doppelhubzylinder-Anordnungen aus mehreren eigenständigen Hubzylindern aus dem Stand der Technik wie zum Beispiel aus dem Dokument CN205033460U bekannt. Hier wird auf der Kolbenstange eines ersten Hubzylinders ein zweiter Hubzylinder angebracht. Durch das Ausfahren des ersten Hubzylinders wird der gesamte zweite Hubzylinder bewegt, wobei der zweite Hubzylinder unabhängig vom ersten Hubzylinder seinen Hub vollführen kann. Diese Anordnungen aus mehreren Hubzylindern haben den Nachteil, dass die Konstruktionen oft ausladend und schwer werden, da jeder Hubzylinder seinen eigenen Bauraum benötigt. Auch muss zur Einleitung der Kräfte des ersten Hubzylinders in den Zweiten das Gehäuse des zweiten Hubzylinders verstärkt werden, damit das Gehäuse die Kräfte aus der Kolbenstange aufnehmen kann.
Es sind ebenfalls Doppelhubzylinder mit ineinandergreifenden Kolben aus dem Stand der Technik bekannt, wie zum Beispiel aus den Dokumenten DE102008045426A1 und DE10057280A1 . Hier wird ein erster Kolben häufig als eine Art Hülse ausgeführt, in welcher der zweite Kolben beweglich gelagert ist. Dadurch kann einer der beiden Kolben einen Vorhub ausführen und gerät am Ende seines Verfahrweges in Anschlag mit dem zweiten Kolben, der dann durch anhaltende Druckbeaufschlagung einen Arbeitshub ausführt. Solche Doppelhubzylinder benötigen viele in der Geometrie komplexe Bauteile, welche wiederum gegeneinander abgedichtet werden müssen, während eine Verschiebbarkeit der Bauteile untereinander gewährleistet bleiben muss.
Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen Doppelhubzylinder bereit zu stellen, welcher einfach im Aufbau, kostengünstig und gewichtsoptimiert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Doppelhubzylinder mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, einer Spritzgusseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13 und einem Verfahren zum Betreiben eines Doppelhubzylinders mit den Merkmalen gemäß Anspruch 14 gelöst.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
Ein erfindungsgemäßer Doppelhubzylinder umfasst ein erstes Gehäuse mit einer ersten Arbeitskammer, wobei in der ersten Arbeitskammer ein erster Kolben verschiebbar gelagert ist, sowie ein zweites Gehäuse mit einer zweiten Arbeitskammer, wobei in der zweiten Arbeitskammer ein zweiter Kolben verschiebbar gelagert ist, so dass durch Druckbeaufschlagung von Teilbereichen der Arbeitskammern mittels eines Fluids die Kolben innerhalb der Arbeitskammern entlang ihrer verschiebbaren Lagerung verschoben werden können, und zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Kolben und der zweite Kolben eine gemeinsame Kolbenstange aufweisen, welche den ersten und den zweiten Kolben fest miteinander verbindet.
Die beiden Arbeitskammern nehmen jeweils einen Kolben auf. Eine solche Arbeitskammer kann eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen und nimmt einen im Wesentlichen zylindrischen Kolben mit leicht geringerem Durchmesser auf. Der leicht geringere Durchmesser des Kolbens ist durch ein Laufspiel begründet, damit der Kolben verschiebbar in der Arbeitskammer gelagert werden kann. Das Laufspiel kann entsprechend den Anforderungen an die Leichtgängigkeit, die Präzision der Führung und die Dichtigkeit eingestellt sein. Ein so gelagerter Kolben ist entlang der Symmetrieachse der Zylinderform verschiebbar gelagert.
Die Länge des Kolbens ist geringer als die Länge der Arbeitskammer. Die Arbeitskammer wird durch den Kolben in zwei Teilbereiche getrennt, die sich vor den beiden Stirnseiten des zylinderförmigen Kolbens ausbilden. Ist der Kolben innerhalb der Arbeitskammer entlang seiner verschieblichen Lagerung zu einem Ende der Arbeitskammer hin verschoben, kann das Volumen dieses Teilbereichs der Arbeitskammer gegen null gehen.
Die beiden Teilbereiche der Arbeitskammer können durch ein Dichtelement wie zum Beispiel einem O-Ring am Umfang des Kolbens voneinander getrennt sein. Auch eine entsprechend eng gewählte Passung zwischen Kolben und Arbeitskammer kann zur gewünschten Dichtfunktion führen.
Durch Druckbeaufschlagung der Teilbereiche der Arbeitskammer vor und/oder hinter dem Kolben wird der Kolben in der Arbeitskammer bewegt. Die Druckbeaufschlagung geschieht mittels eines Fluids. Als Fluid kommen in der Praxis meist Hydraulik-Öle oder Luft in Frage. Es sind jedoch auch andere Fluide wie zum Beispiel Wasser oder Edelgase denkbar.
Die beiden Kolben sind durch eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden. Die Kolbenstange ist an Durchführungen im jeweiligen Gehäuse geführt. An diesen Durchführungen kann die Kolbenstange zum Gehäuse hin zum Beispiel durch einen O-Ring oder durch eine entsprechend eng gewählte Passung zwischen Kolbenstange und Durchführung im Gehäuse abgedichtet sein. Durch die Kolbenstange werden die Kraft und die Bewegung des ersten Kolbens auf den zweiten Kolben starr übertragen. Dies führt dazu, dass bei einer Druckbeaufschlagung des ersten Kolbens der zweite Kolben mitsamt dem zweiten Gehäuse relativ zum ersten Gehäuse bewegt wird. Wird dann der zweite Kolben mit Druck beaufschlagt, bewegt sich das zweite Gehäuse noch einmal relativ zum ersten Gehäuse. Auf diese Weise werden zwei Hübe im Doppelhubzylinder realisiert.
Werden verschiedene Verfahrwege oder Kräfte für den ersten und zweiten Hub benötigt, können die Abmaße der Kolben und Arbeitskammern unterschiedlich groß gewählt werden. Wird mehr Kraft benötigt, muss die Stirnfläche des Kolbens und/oder der Druck der Druckbeaufschlagung vergrößert werden. Wird ein größerer Verfahrweg benötigt, kann die Länge der Arbeitskammer und entsprechend die Länge der Kolbenstange vergrößert werden.
Diese Bauweise des Doppelhubzylinders hat den Vorteil, dass Bauteile wie die Kolbenstange von beiden Kolben genutzt werden können. So können Material und damit Gewicht und Herstellungskosten eingespart werden. Darüber hinaus ist der Doppelhubzylinder im eingefahrenen Zustand kompakter und spart Bauraum gegenüber zwei eigenständigen miteinander gekoppelten Hubzylindern ein. Auch eine Adapterplatte von Kolbenstange zum Gehäuse kann entfallen, da die Kolbenstange direkt am zweiten Kolben befestigt ist und so die Kraft an einer Stelle in den anderen Hubzylinder einleitet, die die Kräfte ohne zusätzliche Verstärkungselemente aufnehmen kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die in den Unteransprüchen einzeln aufgeführten Merkmale können in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander als auch mit den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterten Merkmalen kombiniert werden und andere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist dieser dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahrweg des ersten Kolbens entlang seiner verschiebbaren Lagerung in der ersten Arbeitskammer größer ist als ein Verfahrweg des zweiten Kolbens entlang seiner verschiebbaren Lagerung in der zweiten Arbeitskammer. Ist in einem Anwendungsfall gefordert, dass der Doppelhubzylinder zwei voneinander unterschiedliche Hübe in Kraft und/oder Weg vollziehen soll, kann es von Vorteil sein, wenn die Verfahrwege der beiden Kolben in den Arbeitskammern voneinander verschieden sind. Der Verfahrweg ist der Weg, den ein Kolben entlang seiner verschiebbaren Lagerung von einem Ende der Arbeitskammer zu einem anderen Ende der Arbeitskammer zurücklegen kann. Werden die beiden Arbeitskammern unterschiedlich lang ausgeführt, kann zum Beispiel mit einer längeren ersten Arbeitskammer ein langer Vorhub mittels des ersten Kolbens vollführt werden, und mit einer kürzeren zweiten Arbeitskammer ein kurzer Arbeitshub mittels des zweiten Kolbens.
Vorzugsweise ist ein Verfahrweg des ersten Kolbens entlang seiner verschiebbaren Lagerung innerhalb der ersten Arbeitskammer mehr als doppelt, weiter vorzugsweise mehr als dreimal, weiter vorzugsweise mehr als fünfmal so groß, wie ein Verfahrweg des zweiten Kolbens entlang seiner verschiebbaren Lagerung innerhalb der zweiten Arbeitskammer. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Verfahrweg des ersten Kolbens 30 mm +/- 5 mm und der Verfahrweg des zweiten Kolbens 20 mm +/- 5 mm.
Je nach Anwendungsfall kann es aber auch von Vorteil sein, wenn die Verfahrwege des ersten und des zweiten Kolbens entlang ihrer verschiebbaren Lagerungen gleich lang sind.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben separate Zuleitungen aufweisen. Durch separate Zuleitungen wird erreicht, dass die Kolben unabhängig voneinander angesteuert werden können. So können die Verfahrwege der jeweiligen Kolben auf die verschiedenen Anwendungsfälle angepasst werden.
Vorzugsweise werden die beiden Kolben gleichzeitig angesteuert. Durch das gleichzeitige Ansteuern und damit auch das gleichzeitige Verfahren der beiden Kolben kann Zeit eingespart werden bis der Doppelhubzylinder voll ausgefahren ist.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung zur Druckbeaufschlagung des zweiten Kolbens durch ein Verschieben des ersten Kolbens entlang seiner verschiebbaren Lagerung freigegeben wird. Wird die Zuleitung erst bei Erreichen des ersten Kolbens an einer bestimmten Stelle der Arbeitskammer freigegeben, ist sichergestellt, dass der zweite Kolben zur korrekten Zeit in Bewegung versetzt wird und nicht vorher. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Zuleitung zunächst durch eine Fläche des ersten Kolbens verschlossen wird, und erst Druckfluid fließen kann, wenn der erste Kolben eine bestimmte Position innerhalb der ersten Arbeitskammer durch seine Bewegung entlang seiner verschieblichen Lagerung eingenommen oder überschritten hat.
Vorzugsweise wird die Zuleitung zur Druckbeaufschlagung des zweiten Kolbens erst freigegeben, wenn der erste Kolben nach dem Verschieben einen Endanschlag erreicht hat. Ein Endanschlag ist durch den Kolben erreicht, wenn er entlang seiner verschieblichen Lagerung in der Arbeitskammer ein Ende der Arbeitskammer erreicht hat und nicht weiter in diese Richtung verschoben werden kann. Vorzugsweise fährt der Kolben am Ende der Arbeitskammer im Endanschlag gegen einen mechanischen Anschlag. Erst wenn sich der erste Kolben im Endanschlag befindet, wird die Zuleitung zur Druckbeaufschlagung des zweiten Kolbens freigegeben, zum Beispiel indem eine Fläche des ersten Kolbens die Zuleitung nicht länger verschließt.
Durch eine geschickte Anordnung der Zuleitung und einer entsprechenden Fläche am Kolben zum Verschließen der Zuleitung in bestimmten Positionen des Kolbens innerhalb der Arbeitskammer kann ein definierter zeitlicher Versatz zwischen den Hüben des ersten und des zweiten Kolbens erreicht werden. Dieser zeitliche Versatz kann auf den entsprechenden Anwendungsfall abgestimmt sein.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders zeichnet sich dadurch aus, dass eine mit Druck beaufschlagte Fläche des einen Kolbens kleiner ist als eine mit Druck beaufschlagte Fläche des anderen Kolbens, wobei die beiden im Verhältnis stehenden Flächen der Kolben jeweils einem Ausfahren des Doppelhubzylinders dienen.
Das Ausfahren des Doppelhubzylinders bezieht sich auf die Richtung der Bewegung der Kolben entlang ihrer verschieblichen Lagerung, in der eine äußere Länge des Doppelhubzylinders in Richtung der verschieblichen Lagerung, vergrößert wird.
Die Kraft der Kolben richtet sich nach dem auf den Kolben wirkenden Druck und der Größe der mit Druck beaufschlagten Fläche des Kolbens. Diese mit Druck beaufschlagte Fläche des Kolbens ist die projizierte Fläche des Kolbens orthogonal zur Richtung des aufgebrachten Drucks. Je größer diese projizierte Fläche ist, desto größer ist die Kraft, die der Kolben aufbringen und durch die Kolbenstange weiterleiten kann.
Vorzugsweise ist die zum Ausfahren des Doppelhubzylinders mit Druck beaufschlagte Fläche des ersten Kolbens kleiner als die zum Ausfahren des Doppelhubzylinders mit Druck beaufschlagte Fläche des zweiten Kolbens. Weiter vorzugsweise ist die erste Fläche des Kolbens halb so groß, wie die Fläche des zweiten Kolbens. Beim Entnehmen eines Spritzgussbauteils aus dem Spritzgusswerkzeug kann ein erster längerer Hub mit geringerer Kraft ausgeführt werden, um eine Greifeinrichtung in die Nähe eines Spritzgussbauteils bringen. Der zweite kraftvollere, aber kürzere Hub wird dann genutzt, um das Spritzgussbauteil zu verformen, damit es sich aus dem Spritzgusswerkzeug löst. Nach dem Lösen kann dann das Spritzgussbauteil aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen werden.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders zeichnet sich dadurch aus, dass eine mit Druck beaufschlagte Fläche des einen Kolbens den gleichen Flächeninhalt aufweist, wie eine mit Druck beaufschlagte Fläche des anderen Kolbens, wobei die beiden im Verhältnis stehenden Flächen der Kolben jeweils einem Ausfahren des Doppelhubzylinders dienen. Auf der Seite des Kolbens, auf dem die Kolbenstange befestigt ist, ist die mit Druck beaufschlagte Fläche bauartbedingt kleiner als auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens. Daher kann es sinnvoll sein, wenn zum Ausfahren des Doppelhubzylinders beim ersten Kolben die Seite ohne Kolbenstange mit Druck beaufschlagt wird und beim zweiten Kolben die Seite mit Kolbenstange, die mit Druck beaufschlagten Flächen der Kolben anzugleichen, indem unterschiedlich große Kolben und entsprechende Arbeitskammern verwendet werden. So können gleich große Kräfte in beiden Hüben realisiert werden.
Es kann ebenfalls sinnvoll sein, dass eine Bauart des Doppelhubzylinders gewählt wird, bei der zum Ausfahren der beiden Kolben jeweils die Seite des Kolbens mit Druck beaufschlagt wird, welche nicht die Kolbenstange aufnimmt. So können die Kolben den gleichen Durchmesser aufweisen und dabei ebenfalls gleiche Kräfte in den beiden Hüben realisiert werden.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung derart eingerichtet ist, dass die Kolben nur in jeweils zwei Endpositionen gebracht werden können. Wird ein bestimmter konstanter Überdruck auf die Kolben aufgebracht, fahren diese in die jeweilige Endposition. Jeder Kolben weist dabei zwei Endpositionen auf, welche an den Enden der Arbeitskammer gelegen sind. Die jeweilige Endposition der Kolben wird abhängig davon angefahren auf welche Seite des Kolbens der Druck aufgebracht wird. Die eine Endposition definiert den Zustand, in dem der Kolben voll ausgefahren ist, die andere Endposition den Zustand, in dem der Kolben voll eingefahren ist. Sofern die von außen auf die Kolbenstange wirkenden Kräfte genau so groß sind, wie die vom Kolben aufgenommene Druckkraft, kann der Kolben auch zufällig in jeder anderen Position zum Stehen kommen, was jedoch vornehmlich durch eine Erhöhung des Drucks der Druckbeaufschlagung zu vermeiden ist. Auf diese Weise kann auf eine aufwändige Regelung des Drucks verzichtet werden.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung und die Arbeitskammern derart eingerichtet sind, dass die Kolben von wenigstens einer Seite mit Druck beaufschlagt werden können. Vorzugsweise können die Kolben von zwei Seiten mit Druck beaufschlagt werden. Sofern äußere Kräfte wie zum Beispiel die Schwerkraft oder eine angelegte Federkraft dazu führen, dass der Doppelhubzylinder, nachdem er durch die Druckbeaufschlagung ausgefahren wurde, wieder einfährt, kann auf eine beidseitige Druckbeaufschlagung der Kolben verzichtet werden.
Es kann aber auch von Vorteil sein, die Kolben von beiden Seiten mit Druck beaufschlagen zu können. Zum Beispiel wenn der Doppelhubzylinder schneller oder definiert wieder einfahren soll. In diesem Fall kann das Einfahren des Doppelhubzylinders ebenfalls durch Druckbeaufschlagung veranlasst und beeinflusst werden.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse mittels eines Führungssystems relativ zum ersten Gehäuse verschiebbar gelagert ist, so dass die Gehäuse durch die Druckbeaufschlagung der Teilbereiche der Arbeitskammern relativ zueinander verschoben werden.
Fährt der erste Kolben aus, wird das zweite Gehäuse über die Kolbenstange vom ersten Gehäuse weggeschoben. Damit die Kolbenstange lediglich Druck- bzw. Zugkräfte leiten muss, ist ein Führungssystem vorgesehen, welches das zweite Gehäuse verschieblich zum ersten Gehäuse führt und von außen auftretende Kräfte quer zur Bewegungsrichtung der Kolben sowie Drehmomente aufnimmt. Dabei sollte die Lagerung durch das Führungssystem möglichst spielfrei realisiert werden.
Als Lagerelemente für das Führungssystem bieten sich zum Beispiel Führungsschienen, Führungsstangen, Linearführungen, Gleitflächen, SchwalbenschwanzFührung, Gleitlager, Kugellager oder Rollenlager an.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Doppelhubzylinders mit Führungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem wenigstens zwei Führungsstangen umfasst. Vorzugsweise ist das zweite Gehäuse mit Lagerelementen zur verschiebbaren Lagerung auf den Führungsstangen versehen. Durch das Vorsehen von mehreren Führungsstangen können die von außen eingeleiteten Kräfte gleichmäßig aufgenommen werden und eine präzise Führung des zweiten Gehäuses gewährleistet werden. Damit die Führung auch über viele Zyklen präzise bleibt, bietet es sich an, an dem zweiten Gehäuse entsprechende Lager wie zum Beispiel Gleitlager vorzusehen, auf denen die Führungsstangen geführt werden.
Durch eine symmetrische Anordnung zweier Führungsstangen in einer den auftretenden äußeren Kräften entsprechenden Dicke können die Kräfte aufgenommen werden, ohne dabei größere elastische Verformungen des Doppelhubzylinders zu provozieren. Daher weisen die Führungsstangen vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 10 mm, weiter vorzugsweise mindestens 12 mm, weiter vorzugsweise mindestens 14 mm auf.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders mit Führungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass Führungssystem eine Linearführung umfasst.
Vorzugsweise umfasst das Führungssystem eine Kugelumlauf-Linearführung. Eine Linearführung umfasst eine gerade Führungsschiene, auf welcher ein Läufer entlang der Führungsschiene beweglich gelagert ist. Bei einer Kugelumlauf-Linearführung weist der Läufer ähnlich wie bei einem Kugellager Kugeln auf, auf denen der Läufer auf der Führungsschiene gelagert ist.
Zur verschieblichen Lagerung des zweiten Gehäuses gegenüber dem ersten Gehäuse ist an dem ersten Gehäuse die Führungsschiene parallel zur Bewegungsrichtung der Kolben angebracht, so dass das zweite Gehäuse auf dem Läufer der Linearführung angebracht werden kann. Wird das zweite Gehäuse nun relativ zum ersten Gehäuse bewegt, werden die Kräfte quer zur Bewegungsrichtung der Kolben bzw. des Gehäuses durch die Linearführung aufgenommen und das zweite Gehäuse präzise entlang der Linearführung geführt.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubzylinder eine Greifeinrichtung zur Aufnahme von Bauteilen umfasst. Vorzugsweise ist diese Greifeinrichtung am zweiten Gehäuse angebracht. Um durch den Hub des Doppelhubzylinders ein Bauteil bewegen zu können, kann am Doppelhubzylinder eine Greifeinrichtung angebracht werden. Eine solche Greifeinrichtung kann beispielsweise ein Sauger, ein mechanischer Greifer, ein Haken, ein Stift, eine Freiform zum Formschluss mit dem zu greifenden Bauteil oder dergleichen sein.
Solche Doppelhubzylinder können im Spritzgussprozess dazu eingesetzt werden ein Spritzgussbauteil zu greifen, es zu verformen, um es von einem Spritzgusswerkzeug zu lösen und anschließend aus der Spritzgussform herauszuholen. Daher ist die Greifeinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ein Spritzgussbauteil aufzunehmen.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelhubzylinders ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse ein Strangguss-Profil umfassen. Vorzugsweise umfassen die Gehäuse im Wesentlichen mit Deckeln verschlossene Strangguss-Profile. Strangguss-Profile bieten sich deshalb an, da sie bereits geeignet ausgeformte Hohlräume aufweisen können, die lediglich mit entsprechenden Deckeln verschlossen werden müssen, um die Arbeitskammern auszubilden. Es müssen darüber hinaus im Wesentlichen nur Bohrungen für die Führungen der Kolbenstange, evtl. vorhandenen Führungssystemen und der Druckbeaufschlagung eingebracht werden, um ein funktionstüchtiges Gehäuse bereitzustellen. In den Deckeln wird dann die Kolbenstange geführt und möglicherweise vorhandene Führungsstangen aufgenommen bzw. ebenfalls geführt. Darüber hinaus können in den Deckeln die benötigten Dichtungen vorgesehen werden.
Erfindungsgemäß weist eine Spritzgusseinrichtung einen Doppelhubzylinder auf. In einer Spritzgusseinrichtung kann der Doppelhubzylinder dazu verwendet werden, Spritzgussbauteile zu aus dem Spritzgusswerkzeug zu lösen und abzutransportieren. Solche Spritzgussbauteile können verschiedenste Bauteile aus dem Automotive-Bereich sein wie zum Beispiel Stoßfänger, Seitenteile oder Kotflügen von Kraftfahrzeugen.
Vorzugsweise weist die Spritzgusseinrichtung einen Doppelhubzylinder auf einem Roboterarm auf, wobei weiter vorzugsweise eine Greifeinrichtung auf dem Doppelhubzylinder angebracht ist. Durch die Verwendung eines Doppelhubzylinders mit einem Greifer auf einem Roboterarm kann auf einfache Art und Weise ein Spritzgussbauteil aufgenommen, aus einem Spritzgusswerkzeug gelöst und abtransportiert werden.
Im Speziellen weist ein Roboterarm einen Doppelhubzylinder auf, wobei vorzugsweise eine Greifeinrichtung auf dem Doppelhubzylinder angebracht ist. Durch die Verwendung eines Doppelhubzylinders in Verbindung mit einer Greifeinrichtung auf einem Roboterarm können sehr einfach Bauteile aufgenommen werden und abtransportiert werden. Die Hübe des Doppelhubzylinders können dabei für Bewegungen verwendet werden, die der Roboterarm nicht ohne weiteres ausführen kann, wie zum Beispiel das kraftvolle Lösen eines festsitzenden Spritzgussbauteils in der Spritzgussform.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben eines Doppelhubzylinders dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung der Teilbereiche der Arbeitskammern derart eingerichtet ist, dass der erste Kolben zeitgleich mit dem zweiten Kolben entlang der verschiebbaren Lagerung verschoben wird. Vorzugsweise wird der zweite Kolben zurückgefahren, wenn der Doppelhubzylinder nach dem Verschieben einen Endanschlag erreicht hat. Vor dem Zurückfahren des zweiten Kolbens wird zum Beispiel ein Spritzgussbauteil durch einen Greifer am Doppelhubzylinder gegriffen und beim Zurückfahren des zweiten Kolbens verformt, so dass es von der Spritzgussform gelöst wird.
Ein Verfahren zum Herstellen von Spritzgussteilen mit einem Doppelhubzylinder ist dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgussteil mithilfe des Doppelhubzylinders aus einer Spritzgussform entnommen wird. Der erste und zweite Hub des Doppelhubzylinders werden dazu verwendet, eine Greifeinrichtung in direkte Nähe zum Spritzgussbauteil zu bringen und der zweite Hub beim Zurückfahren dazu, das Spritzgussbauteil aus dem Spritzgusswerkzeug zu lösen, indem der zweite Hub das Spritzgussbauteil verformt. Vorzugsweise weist dazu der Doppelhubzylinder zur Entnahme des Spritzgussteils eine Greifeinrichtung auf. Weiter vorzugsweise ist der Doppelhubzylinder mit der Greifeinrichtung auf einem Roboterarm angebracht ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Doppelhubzylinders in einer perspektivischen Ansicht,
2 eine Schnittdarstellung des Doppelhubzylinders aus 1 in einem eingefahrenen Zustand,
3 eine Schnittdarstellung des Doppelhubzylinders aus 1 in einem teilweise ausgefahrenen Zustand mit ausgefahrenem ersten Kolben,
4 eine Schnittdarstellung des Doppelhubzylinders aus 1 in einem voll ausgefahrenen Zustand.

In den Figuren bezeichnen - soweit nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit gleicher Funktion.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Doppelhubzylinders 1 in einer perspektivischen Ansicht. Das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 sind jeweils aus Deckeln 4 und stranggegossenen Gehäuseteilen 5 zusammengesetzt, wobei die stranggegossenen Gehäuseteile 5 an der dem Deckel gegenüberliegenden Seite ebenfalls verschlossen sind. Durch die Nuten in den stranggegossenen Gehäuseteilen 5 können weitere Anbauteile an dem Doppelhubzylinder auf einfache Weise angebracht werden.
Das erste Gehäuse 2 bildet die erste Arbeitskammer 6 und das zweite Gehäuse 3 die zweite Arbeitskammer 7. In der ersten Arbeitskammer 6 ist der erste Kolben 8 verschiebbar gelagert und in der zweiten Arbeitskammer 7 ist der zweite Kolben 9 verschiebbar gelagert. Die beiden Kolben 8 und 9 sind durch eine in 1 nicht ersichtliche Kolbenstange 10 fest miteinander verbunden.
Der Deckel 4 des ersten Gehäuses 2 nimmt zwei Führungsstangen 11 auf und ist mit diesen fest verbunden. Der Deckel des zweiten Gehäuses 3 weist zwei Durchgangsbohrungen auf, über die er auf den Führungsstangen 11 verschiebbar gelagert ist. In den Durchgangsbohrungen sind hier nicht dargestellte Gleitlager zur verschieblichen Lagerung entlang der Führungsstangen 11 vorgesehen. Der dem zweiten Gehäuse 3 zugehörige Deckel 4 ist fest mit dem zweiten Gehäuse 3 verbunden, so dass das zweite Gehäuse 3 durch die verschiebliche Lagerung des Deckels 4 relativ zum ersten Gehäuse 2 verschiebbar gelagert ist.
Hydraulikanschlüsse und Leitungen sind zu Gunsten der Übersichtlichkeit der Figuren nicht dargestellt.
2 zeigt eine Schnittdarstellung des Doppelhubzylinders aus 1 in einem eingefahrenen Zustand. In dieser Schnittdarstellung ist das Innenleben des Doppelhubzylinders 1 gut erkennbar. Beide Kolben 8 und 9 haben die gleiche Geometrie, also den gleichen Durchmesser, so dass die mit Druck beaufschlagten Flächen und damit die ausübbaren Kräfte gleich sind.
Der erste Kolben 8 unterteilt die erste Arbeitskammer 6 in zwei Teilbereiche links bzw. rechts vom ersten Kolben 8. Dasselbe gilt für den zweiten Kolben 7 in der zweiten Arbeitskammer 7. Durch die gemeinsame Kolbenstange 10 der beiden Kolben 8 und 9 sind die beiden Gehäuse 2 und 3 miteinander gekoppelt. Wird der erste Kolben 8 bewegt, so wird auch das zweite Gehäuse 3 bewegt, und wird der zweite Kolben 9 bewegt, wird ebenfalls das erste Gehäuse 2 bewegt.
Die Deckel 4 sind mit ihrem jeweiligen Gehäuse 2 bzw. 3 fest verbunden. Der linke Deckel 4 ist fest mit den Führungsstangen 11 verbunden, der rechte Deckel ist verschiebbar auf den Führungsstangen 11 gelagert. Auf diese Weise kann das zweite Gehäuse 3 entlang der Führungsstangen 11 durch die Bewegungen der Kolben 8 und 9 verschoben werden.
3 zeigt eine Schnittdarstellung des Doppelhubzylinders aus 1 in einem teilweise ausgefahrenen Zustand mit ausgefahrenem ersten Kolben 8. Im teilweise ausgefahrenen Zustand des Doppelhubzylinders ist nur der erste Kolben 8 ausgefahren. Ausgefahren bedeutet hier, dass der erste Kolben 8 am rechten Ende der ersten Arbeitskammer 6 angekommen ist. Durch Druckbeaufschlagung des Teilbereiches der Arbeitskammer 6 links vom ersten Kolben 8 mittels eines Fluids ist der Kolben entlang seiner verschieblichen Lagerung nach rechts bewegt. Dabei verschiebt der erste Kolben 8 das gesamte zweite Gehäuse 3 entlang der verschieblichen Lagerung über die Führungsstangen 11. Auf diese Weise kann ein Vorhub des Doppelhubzylinders 1 mit einem der ersten Arbeitskammer 6 entsprechendem langen Weg durchgeführt werden. In diesem Fall beträgt der Vorhub etwa 30 mm, kann aber je nach Erfordernis größer oder kleiner gewählt werden.
4 zeigt eine Schnittdarstellung des Doppelhubzylinders aus 1 in einem voll ausgefahrenen Zustand. Für den voll ausgefahrenen Zustand sind beide Kolben 8 und 9 ausgefahren. Das bedeutet, dass der erste Kolben 8 am rechten Ende der ersten Arbeitskammer 6 angekommen ist, und der zweite Kolben 9 am linken Ende der zweiten Arbeitskammer 7 angekommen ist. Durch die Bewegung des zweiten Kolbens 9 kann so vom Doppelhubzylinder 1 ein Arbeitshub durchgeführt werden, der in der Regel kürzer als der Vorhub ausfällt. Der Arbeitshub, das heißt der vom zweiten Kolben 9 maximal zurücklegbare Weg, beträgt in dieser Ausführungsform etwa 10-20 mm und ist etwa 30-60% kleiner, wie der Vorhub des ersten Kolbens 8.
Da zum Ausfahren des Doppelhubzylinders 1 der erste Kolben 8 auf seiner nach links weisenden Fläche mit Druck beaufschlagt wird, und der zweite Kolben 9 auf seiner nach rechts weisenden Seite, sind die beiden Flächen und damit auch die Kraft zum Ausfahren bei beiden Kolben 8 und 9 gleich groß. Dies setzt voraus, dass beide Kolben 8 und 9 mit dem gleichen Druck beaufschlagt werden. Zum Einfahren der Kolben 8 und 9 wird die jeweils andere Seite der Kolben 8 und 9 mit Druck beaufschlagt. Auf diesen Seiten ist die mit Druck beaufschlagte Fläche um die Querschnittsfläche der Kolbenstange 10 kleiner, so dass beim Einfahren des Doppelhubzylinders 1 entsprechend weniger Kraft zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste

1: Doppelhubzylinder
2: erstes Gehäuse
3: zweites Gehäuse
4: Deckel
5: stranggegossene Gehäuseteile
6: erste Arbeitskammer
7: zweite Arbeitskammer
8: erster Kolben
9: zweiter Kolben
10: Kolbenstange
11: Führungsstange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3631314 C1 [0002]
DE 3914846 A1 [0002]
CN 205033460 U [0003]
DE 102008045426 A1 [0004]
DE 10057280 A1 [0004]

Claims

Doppelhubzylinder (1) umfassend ein erstes Gehäuse (2) mit einer ersten Arbeitskammer (6), wobei in der ersten Arbeitskammer (6) ein erster Kolben (8) verschiebbar gelagert ist, sowie ein zweites Gehäuse (3) mit einer zweiten Arbeitskammer (7), wobei in der zweiten Arbeitskammer (7) ein zweiter Kolben (9) verschiebbar gelagert ist, so dass durch Druckbeaufschlagung von Teilbereichen der Arbeitskammern (6, 7) mittels eines Fluids die Kolben (8, 9) innerhalb der Arbeitskammern (6, 7) entlang ihrer verschiebbaren Lagerung verschoben werden können, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (8) und der zweite Kolben (9) eine gemeinsame Kolbenstange (10) aufweisen, welche den ersten (8) und den zweiten Kolben (9) fest miteinander verbindet.
Doppelhubzylinder (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahrweg des ersten Kolbens (8) entlang seiner verschiebbaren Lagerung in der ersten Arbeitskammer (6) größer ist als ein Verfahrweg des zweiten Kolbens (9) entlang seiner verschiebbaren Lagerung in der zweiten Arbeitskammer (7).
Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben (8, 9) separate Zuleitungen aufweisen und vorzugsweise gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden.
Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Druck beaufschlagte Fläche des einen Kolbens (8, 9) kleiner ist als eine mit Druck beaufschlagte Fläche des anderen Kolbens (8, 9), wobei die beiden im Verhältnis stehenden Flächen der Kolben (8, 9) jeweils einem Ausfahren des Doppelhubzylinders (1) dienen.
Doppelhubzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Druck beaufschlagte Fläche des einen Kolbens (8, 9) den gleichen Flächeninhalt aufweist, wie eine mit Druck beaufschlagte Fläche des anderen Kolbens (8, 9), wobei die beiden im Verhältnis stehenden Flächen der Kolben (8, 9) jeweils einem Ausfahren des Doppelhubzylinders (1) dienen.
Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung derart eingerichtet ist, dass die Kolben (8, 9) nur in jeweils zwei Endpositionen gebracht werden können.
Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung und die Arbeitskammern (6, 7) derart eingerichtet sind, dass die Kolben (8, 9) von wenigstens einer Seite mit Druck beaufschlagt werden können, vorzugsweise, dass die Kolben (8, 9) von zwei Seiten mit Druck beaufschlagt werden können.
Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse (3) mittels eines Führungssystems relativ zum ersten Gehäuse (2) verschiebbar gelagert ist, so dass die Gehäuse (2, 3) durch die Druckbeaufschlagung der Teilbereiche der Arbeitskammern (6, 7) relativ zueinander verschoben werden.
Doppelhubzylinder (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem wenigstens zwei Führungsstangen (11) umfasst, vorzugsweise, dass das zweite Gehäuse (3) Lagerelemente zur verschiebbaren Lagerung auf den Führungsstangen (11) umfasst.
Doppelhubzylinder (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem eine Linearführung umfasst, vorzugsweise, dass das Führungssystem eine Kugelumlauf-Linearführung umfasst.
Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubzylinder (1) eine Greifeinrichtung zur Aufnahme von Bauteilen umfasst, vorzugsweise, dass die Greifeinrichtung am zweiten Gehäuse (3) positioniert ist.
Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse (2, 3) ein Strangguss-Profil umfassen, vorzugsweise, dass die Gehäuse im Wesentlichen mit Deckeln (4) verschlossene Strangguss-Profile umfassen.
Spritzgusseinrichtung mit einem Doppelhubzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben eines Doppelhubzylinders (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung der Teilbereiche der Arbeitskammern (6, 7) derart eingerichtet ist, dass der erste Kolben (8) zeitgleich mit dem zweiten Kolben (9) entlang der verschiebbaren Lagerung verschoben wird, vorzugsweise, dass der zweite Kolben (9) zurückgefahren wird, wenn der Doppelhubzylinder (1) nach dem Verschieben einen Endanschlag erreicht hat.