-
Innere mechanische Verriegelung für doppelseitig wirkende, hydraulische
oder pneumatische Arbeitszylinder Die Erfindung bezieht sich auf eine innere mechanische
Verriegelung für doppelseitig wirkende, hydraulische oder pneumatische Arbeitszylinder
mit Verriegelungselementen, insbesondere Verriegelungssegmenten, die durch einen
Anschlag am Hubende des Arbeitskolbens gespreizt und mit einer gehäusefesten Verriegelungskammer
in Eingriff gebracht werden.
-
Bei bekannten Segment-Verriegelungsvorrichtungen ohne Anschlagbetätigung
sind in der Regel ein federbelasteter Verriegelungskonus, segmentförmige Verriegelungsteile
und zwischen ersterem und letzterem in ringförmiger Verteilung zwischengeschaltete
Kugeln jeweils in zwei koaxial nebeneinanderliegenden und hydraulisch-pneumatisch
voneinander getrennten Ausnehmungen innerhalb des Arbeitskolbens und gegenüber diesem
so verschiebbar angeordnet, daß die Kugeln beim Verriegelungsvorgang unter der Wirkung
des Druckes des Arbeitsmediums auf einen der Verriegelungskonusse in einer der Endstellungen
des Arbeitskolbens die Verriegelungssegmente in entsprechend in der Zylinderwandung
vorgesehene, ringnutförmige Verriegelungskammern schieben. Dabei hat es sich als
nachteilig erwiesen, daß die Federkraft des jeweils lediglich am Hubende des Arbeitskolbens.
erforderlichen Verriegelungskonusses - bedingt durch die nur einseitig mögliche
Beaufschlagung desselben durch das Arbeitsmedium - bereits jeweils ab Hubwechsel
wirksam ist, so daß während jedes Hubes ständig die Verriegelungssegmente des hydraulisch-pneumatisch
entlasteten Verriegelungskonusses von diesem radial gegen die Zylinderwandung gedrückt
werden und dort eine zusätzliche Reibung und einen zusätzlichen Verschleiß verursachen.
-
Die gleichen Nachteile treten auch bei einer ähnlichen, ebenfalls
bekannten Segmentverriegelung auf, deren in einem ringförmig ausgebildeten Arbeitskolben
nebeneinander angeordnete Verriegelungskonusse untereinander über ein Druckpolster
und eine Druckfeder ständig im Kräfteaustausch stehen.
-
Es sind auch bereits zwei anschlagbetätigbare Segmentverriegelungen
bekanntgeworden, bei welchen die angeführten Nachteile auf Kosten einer Vergrößerung
des Kopfes des Arbeitszylinders und durch konstruktiven Mehraufwand zumindest teilweise
ausgeschaltet sind.
-
Nach der einen bekannten Ausführung ist der wesentliche Teile des
Verriegelungsmechanismus, nämlich in einem Ring gehaltene Verriegelungssegmente,
eine unter der Vorspannung einer Feder in einer unwirksamen Lage gehaltene Federhülse
und eine mit einem Spreizkonus versehene, durch letztere in und durch COldruck außer
Eingriff bringbare Haltehülse, in einem gegenüber dem eigentlichen Arbeitszylinder
vergrößerten Kopf angeordnet, wobei beim Einfahren des Arbeitskolbens in eine verriegelte
Stellung ein vor dem Arbeitskolben angeordneter Verriegelungskolben, der am Ende
der gleichen Kolbenstange einen Verriegelungskopf trägt, gegen Hubende die Federhülse
mitnimmt und über den Konus der Haltehülse die in eine ringförmige Ausnehmung am
Verriegelungskopf eingreifenden Segmente spreizt.
-
Bei der anderen bekannten Ausführung werden ringförmig am Arbeitskolben
angeordnete Verriegelungssegmente jeweils vor Erreichen des Hubendes mit einem als
Abschluß des Arbeitszylinders dienenden Anschlagring in Kontakt gebracht. Dabei
werden die Segmente nach innen gerückt und stoßen das Ende einer federbelasteten,
im Kopf des Zylindergehäuses angeordneten Verriegelungshülse beim Hindurchgleiten
durch den Anschlagring zurück. Durch Rückfederung spreizt die Verriegelungshülse
die Segmente nach dem Anschlagring, wo sie eine innere mechanische Verriegelung
bewirken, die durch Druckaufbau des Arbeitsmediums gegen den Widerstand der Federhülse
lösbar ist.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der
angeführten- Nachteile eine Segmentverriegelung der eingangs genannten Art zu schaffen,
die sich durch wenige gegeneinander bewegliche Teile, einen einfachen und robusten
Aufbau und eine geringe Baulänge des Arbeitszylinders sowie einen geringen Raum-
und Gewichtsbedarf auszeichnet.
-
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht,
daß der Arbeitskolben als Ringkolben ausgebildet wird und zwischen zwei kolbenstangenfesten
Bunden,
von denen der eine die radial beweglichen Verriegelungselemente mit zusätzlichen
Innenkonusflächen und in axialer Richtung durch den Anschlag betätigbare Spreizmittel
trägt und von denen der andere ein Widerlager für eine den Arbeitskolben unter Vorspannung
beaufschlagende Druckfeder bildet, axial. verschiebbar ist und verriegelungsseitig
einen Verriegelungskonus in derartiger Zuordnung zu den radial beweglichen Verriegelungselementen
aufweist, daß diese jeweils während des Arbeitshubes des Arbeitskolbens in eine
ausgefahrene Endstellung von der Stirnwand des Verriegelungskonusses kraftschlüssig
in einer unwirksamen Stellung gehalten und jeweils während und/oder nach Überführung
durch die Spreizmittel in eine teilverriegelte oder in die verriegelte Stellung
durch die Konusfläche des unter dem Druck des Arbeitsmediums und/oder unter der
Vorspannung der Feder stehenden Verriegelungskonusses zusätzlich formschlüssig mechanisch
verriegelbar sind.
-
Die auf diese Weise erzielten konstruktiven Vereinfachungen machen
sich vor allem in einer Verringerung der toten Baulängen der Arbeitszylinder bemerkbar.
Außerdem ergeben sich spürbare Gewichts- und Raumeinsparungen bei gleichzeitiger
Erhöhung der Betriebssicherheit.
-
Gegenüber den bisher bekannten Verriegelungen bei hydraulischen oder
pneumatischen Arbeitszylindern bringt die Erfindung erhebliche Vorteile. Durch die
gute Flächenauflage werden weniger Einzelteile, so z. B. keine separaten Nutringe,
und vor allem keine gehärteten Teile notwendig. Die Teile sind einfach und erfordern
keine engen Toleranzen bei der Herstellung.
-
Durch die sehr gedrängte Bauweise verkleinert sich der Durchmesser
des Zylinderkopfes.
-
Neben der Möglichkeit, einen großen Kolbenstangendurchmesser zu verwenden,
um in gestreckter Position eine große Knickfestigkeit zu haben, fällt gegenüber
bekannten Verriegelungen die Abdichtung nach außen weg.
-
Ein besonderer Vorteil von mit derartigen Verriegelungen ausgerüsteten
Arbeitszylindern ist auch darin zu sehen, daß Montage- und Wartungsarbeiten auf
Grund der Dreiteilung des Arbeitszylinders nach der Erfindung in Zylindergehäuse
mit Verriegelungskammer, Kolbenstange mit Arbeitskolben, Verriegelungselementen
und Spreizmitteln zwischen zwei kolbenstangenfesten Bunden und Zylindergehäusekopf
mit Anschlag leicht und übersichtlich durchführbar sind.
-
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dar. Es zeigt F i g. 1 eine Teilansicht eines aufgeschnittenen Arbeitszylinders
mit einer inneren mechanischen Verriegelung nach der Erfindung in ausgefahrener
und verriegelter Endstellung des Arbeitskolbens, F i g. 2 einen Teilschnitt eines
Arbeitszylinders nach F i g. 1 mit einer während des Hubes des Arbeitskolbens in
einer unwirksamen Stellung gehaltenen Verriegelung und F i g. 3 eine Draufsicht
auf die dem sperrseitigen Kolbenbund zugewandte Stirnseite der ringsegmentförmig
ausgebildeten Verriegelungselemente in einer in der oberen Bildhälfte durch die
Spreizmittel radial verschobenen Lage.
-
Im verriegelten Zustand, vgl. F i g. 1, werden Verriegelungselemente
1, im folgenden als Ringsegmente bezeichnet, in einer radial auseinandergeschoben
gezeichneten Stellung festgehalten. Dabei liegen sie an einem konusförmigen Absatz
6, der im Gehäuse des Arbeitszylinders eine Verriegelungskammer bildet, an und werden
von innen her von einem Verriegelungskonus, der ein Teil des ringförmigen Arbeitskolbens
2
ist, radial gegen das Zylindergehäuse gedrückt und mechanisch festgehalten.
Der Druck wird von einer Druckfeder 3 aufgebracht, die vorzugsweise als Paket von
Tellerfedern ausgeführt wird. Die axiale Komponente des Federdrucks wirkt dabei
über den Arbeitskolben und die Ringsegmente auf beide Bunde 7 und 7a der Kolbenstange
und wird von dieser kraftlos aufgenommen. In der auseinandergeschobenen Stellung
der Ringsegmente liegen mit einem Keil versehene Zylinderstifte 4 mit Spiel in den
Trennspalten zwischen den Ringsegmenten.
-
Zur Entriegelung benötigt man Drucköl oder Preßluft, das über den
Stutzen S in den Zylinder gepreßt wird. Dabei wird der Arbeitskolben 2 gegen die
Druckfeder 3 zurückgedrückt, so daß die Ringsegmente 1 vorerst um das Spiel gegenüber
den keilförmig verlaufenden Zylinderstreifen 4 nach innen frei werden, und
der Arbeitskolben bei gleichzeitigem Zurückdrängen der am Anschlag 5 anstehenden
Zylinderstifte und weiterem Freiwerden der Ringsegmente unter der Wirkung des Arbeitsmediums
in den Zylinder eingefahren werden kann (Bewegungsrichtung A). Die Ringsegmente
1 schieben sich beim Einfahren des Arbeitskolbens in den Zylinder längs des konusförmigen
Absatzes 6 zusammen und verklemmen sich zwischen Kolbenstangenbund 7 und Arbeitskolben
2 durch die Kraft der Druckfeder 3 kraftschlüssig, da der Druck des Arbeitsmediums
über den Stutzen S nicht mehr wirksam ist. Die Zylinderstifte 4 werden dabei ganz
zurückgedrückt und die Trennspalten zwischen den Ringsegmenten schließen sich (F
i g. 2).
-
Bei Druckzufuhr auf der Zylinderseite wird die Kolbenstange ausgefahren
(BewegungsrichtungB), bis die Zylinderstifte 4 an die einen Anschlag 5 bildende
Stopfbuchsmutter anschlagen. Die Zylinderstifte 4
drücken die Ringsegmente
so weit auseinander, daß der Verriegelungskonus des Arbeitskolbens 2 innerhalb der
Ringsegmente einschnappen kann und sie vollends nach außen an den konusförmigen
Absatz 6 drängt. In dieser Stellung (F i g. 1) kommt die feste Verriegelung zustande,
die durch Längskräfte nicht mehr lösbar ist.