DE1298752B

DE1298752B - Druckmittelbetriebene Vorrichtung zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung

Info

Publication number: DE1298752B
Application number: DE1967P0042806
Authority: DE
Inventors: Paschke Hanns-Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-09-07
Filing date: 1967-08-12
Publication date: 1969-07-03
Also published as: FR1534589A; CH443002A; GB1144268A

Description

In der Technik sind hin- und -.ergehende Bewegungen in vielen Fällen erforderlich, z. B. bei Shapingmaschinen, Stanzen, Mähmaschinen, Schüttelsieben, Fördereinrichtungen, Verdichtungsmaschinen für Bauwesen usw. Die hin- und hergehende Bewegung wird meistens aus einer Drehbewegung mit Hilfe eines Kurbeltriebes oder über Taumelscheiben erzeugt, wozu aufwendige und kostspielige Konstruktionen erforderlich sind. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, die mit einem Druckmittel, wie Druckflüssigkeit oder Druckluft, arbeiten ;und aus einem Zylinder und einem darin verschiebbaren Kolben bestehen, wobei die Steuerung der Druckmittelzuiuhr zum einen oder anderen Ende des Zylinders durch ein - Ventil erfolgt, das von der Kolbenstange in ihrer jeweiligen Endstellung betätigt wird. Der Kolben kann dabei als Differentialkolben mit hohler Kolbenstange ausgebildet sein, wobei die Zuführung und die Rückführung des Druckmittels zu bzw. aus dem einen Zylinderraum durch die hohle Kolbenstange und die Zuführung und Rückführung des Druckmittels zu bzw. aus dem anderen Zylinderraum durch einen Ringraum zwisehen der Kolbenstange und einem diese umgebenden Rohr erfolgt. Die Steuerung der Zu- und Rückführung des Druckmittels zu bzw. aus den beiden Zylinderräumen ist relativ aufwendig, da für jeden Zylinderraum mindestens ein Umschaltventil vorzusehen ist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine druckmittelbetriebene Vorrichtung zur Erzeugung -einer hin=- und hergdhenderi Beweginig-°zu--gehaffen,-die einfach im Aufbau-und daher robust und mit geringen Kosten herstellbar ist. Die erfmdungsgemäße Vorrichtung, die aus einem- Zylinder besteht, in dem ein Differentialkolben mit hohler Kolbenstange verschiebbar angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Kolbenstange als Rückflußleitung für das Druckmittel dient und daß in dem Kolben ein erster, die beiden Kolbenstimflächen verbindender Kanal und ein zweiter, die ,größere Kolbenstimfläche mit der Rückfltiß1eiiüng "verbindender ' Känäl sowie ein Umsteuerventil vorgesehen sind, das die auf der Seite der kleineren Kolbenstimfläche liegende Mündung des ersten Kanals und die auf der Seite der größeren Kolbenstirnfläche liegende Mündung des zweiten Kanals steuert und längsbeweglich im Kolben angeordnet ist und wechselweise durch federnden Anschlag in der. einen oder, der anderen Kolbenendstellung die Mündung des einen Kanals freigibt und die Mündung des anderen Kanals absperrt und bis zum Erreichen der anderen Kolbenendstellung durch --den -Druck in -dem- -betrefenden Zylinderraum in seiner Lage gehalten wird, und daß an dem Z'ylu%deeride, das auf der Seite der ; kleineren Kolbenstirnfläche liegt, der Zuflußanschluß für das Druckmedium vorgesehen ist. Durch die Steuerung des Druckmittelzu- und -abflusses-- zu bzw. aus den beiden Zylinderräumen mit Hilfe eines=-einzigen, im Kolben selbst angeordneten Umsteuer- i ventils einfachster Bauart wird der Aufbau gegenüber den bekannten Vorrichtungen beträchtlich vereinfacht. Die Anordnung des Umsteuerventils im Kolben gewährleistet, daß die Umsteuerung mit Sicherheit erfolgt, bevor der Kolben an -einen Zylinderdeckel anschlägt, da keine mit Spiel behafteten Betätigungsglieder vorhanden sind.
Das Umsteuerventil weist vorzugsweise zwei paraIIele, fest miteinander verbundene Ventilteller auf, die mit den Kolbensiiinflächen zusammenwirken und deren Abstand,voneinander größer ist als die Dicke des Kolbens an dieser Stelle. Dabei können an den Außenseiten der Ventilteller Federn angebracht sein, die in den Endstellungen des Kolbens mit -den Zylinderdeckeln oder sonstigen Anschlägen in Berührung kommen.
Um zu gewährleisten, daß die Vorrichtung mit der Zuführung von Druckmittel in Tätigkeit tritt, ist es zweckmäßig, das Umsteuerventil mit einer Feder zu belasten, derart, daß es im Ruhezustand eine definierte Stellung einnimmt, in der die Mündung des einen .oder des anderen Kanals abgesperrt ist. Es könnte sonst der Fall eintreten, daß das Umsteuerventil bei Inbetriebnahme der Vorrichtung in. einer Zwischenstellung ist, in der das zugeführte Druckmedium durch die Kanäle im Kolben direkt -in die Rücldlußleitung strömen könnte.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt F i g: 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, wobei sich der Kolben auf seinem Weg von rechts nach links in einer Mittelstellung befindet, und F i g. 2 die untere Hälfte der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei sich der Kolben in seiner linken Endstellung befindet.
Die Vorrichtung besteht aus, einem Zylinder 1, der durch Deckel 2 und 3 abgeschlossen ist und in dem ein Differentialkolben 4 verschiebbar angeordnet ist. Von dem Kolben 4 geht eine Kolbenstange 5 aus; die sich durch den Deckel 3 hindurch erstreckt und an ihrem freien Ende ein Auge 6 zur Befestigung an dem zu bewegenden Maschinenteil aufweist. Durch die Kolbenstange 5 ist die Kolbenstirn$äche 7 kleiner als die Kolbenstirnfläche B. Der Kolben 4 ist durch einen O-Ring 9 gegenüber der Zylinderinnenwand abgedichtet. An dem Zylinderende, das auf der Seite der kleineren Kolbenstimfläche 7 liegt, ist ein Zuflußanschluß 10 für das Druckmedium vorgesehen. In der Kolbenstange 5 ist eine Rückflußleitung 11 angeordnet, deren Mündung 12 an einer Stelle liegt, die sich stets außerhalb des Zylinders 1 befindet. Von dem Zylinderdeckel 3 erstreckt sich ein Faltenbalg 13 zu einer Stelle der Kolbenstange 5, die außerhalb der Mündung 12 liegt. Der Faltenbalg 13 ist mit einem >Kückflußanschluß 14 versehen.
Im Kolben 4 ist ein erster Kanal 15 vorgesehen, der die Kolbenstirnflächen 7 und 8 miteinander verbindet. Ein zweiter Kanal 16 verbindet die größere Kolbenstimfläche 8 mit der Rückflußleitung 11 in .der Kolbenstange 5. Die beiden Kanäle 15 und 16 werden durch ein längsbewegliches Umsteuerventil 17 =gesteuert, das zweiparallele, durch einen Stift 18 fest miteinander- verbundene- Ventilteller 19 und 20 aufweist,. deren Abstand voneinander größer ist als die Dicke des Kolbens 4 an dieser Stelle. Der Ventilteller 19 wirkt mit der Kolbenstimfläche 7 zusammen und steuert die auf dieser Seite gelegene Mündung des ersten Kanals 15. Der Ventilteller 20 wirkt mit der größeren Kolbenstimfläche 8 zusammen und steuert die auf dieser Seite liegende Mündung des zweiten Kanals 16. An den Außenflachen der Ventilteller 19 und 20 sind Federn 21 und 22 angebracht, die in den Endstellungen des Kolbens 4 mit an den Zylinderdeckeln 2 und 3 angebrachten Anschlägen zusammenwirken. Im Ausführungsbeispiel wird der rechte Anschlag durch den Zylinderdeckel3 selbst gebildet, während der linke Anschlag von einer Schraube 23 dargestellt wird, durch die der Kolbenhub und damit die Amplitude der hin- und hergehenden Bewegung eingestellt werden kann. Wenn es nicht notwendig ist, den Kolbenhub zu verändern, kann die Schraube 23 entfallen, und der linke Anschlag wird dann von dem Zylinderdeckel 2 selbst gebildet.
Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung ist folgende: In der in F i g. 1 gezeigten Stellung des Umsteuerventils 17 wird die kleinere Kolbenstirnfläche 7 mit der durch den Anschluß 10 zugeführten Druckflüssigkeit beaufschlagt, und der Kolben 4 bewegt sich in der Zeichnung nach links, wobei die Flüssigkeit in dem vor der größeren Kolbenstimfläche 8 liegenden Zylinderraum 24 durch den Kanal 16 in die Rückflußleitung 11 strömen kann und durch den Rückflußanschluß 14 abgeführt wird. Wenn sich der Kolben 4 seiner linken Endstellung nähert, kommt die Feder 22 mit dem Anschlag 23 in Berührung, wird gespannt, und sobald die Federspannung die Gegenkraft, die durch den auf dem Ventilteller 19 lastenden Druck bestimmt ist, überwindet, wird der Ventilteller 19 abgehoben, und das Druckmedium kann durch den Kanal 15 auf die andere Kolbenseite gelangen, wodurch der Druck auf den Ventilteller 19 aufgehoben wird und die gespannte Feder 22 den Ventilteller 20 gegen die Kolbenstimfläche 8 drückt und der Rückflußkanal 16 abgesperrt wird. Das Druckmedium wirkt nun auch auf die Kolbenstirnfläche 8, und da diese größer ist als die Kolbenstirnfläche 7, wird der Kolben 4 in der Zeichnung nach rechts bewegt. Der Ventilteller 20 wird nun ausschließlich durch den Druck des Arbeitsmittels im Zylinderraum 24 auf seinem Sitz gehalten, der durch den Kanal 16 druckentlastet ist. Wenn sich der Kolben 4 nun seiner rechten Endstellung nähert, so wird die Feder 21 durch Anlage am Zylinderdeckel 3 zusammengedrückt, und wenn die Federspannung so groß geworden ist, daß sie die durch den Druck auf den Ventilteller 20 erzeugte Gegenkraft überwindet, wird der Ventilteller 20 von seinem Sitz abgehoben, womit Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 24 durch den Kanal 16 abfließen kann. Dadurch wird aber der Druck auf die Ventilteller 19 und 20 ausgeglichen, so daß die gespannte Feder 21 den Ventilteller 19 auf seinen Sitz drücken kann und der Kanal 15 abgesperrt ist. Die Druckflüssigkeit beaufschlagt nun ausschließlich die kleinere Kolbenstirnfläche 7, wodurch sich der Kolben 4 wieder in der Zeichnung nach links bewegt. Dabei hält der Druck in dem Zylinderraum 25 den Ventilteller 19 auf seinem Sitz.
Um zu gewährleisten, daß die Vorrichtung in Tätigkeit tritt, wenn Druckmedium zugeführt wird, ist eine Feder 26 vorgesehen, die bewirkt, daß der Ventilteller 19 auf seinen Sitz gedrückt wird, also den Kanal 15 absperrt, wenn sich die Vorrichtung im Ruhezustand befindet. Das Umsteuerventil17 kann dadurch keine Zwischenlage einnehmen, in der beide Kanäle 15 und 16 offen sind, was zur Folge hätte, daß beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung das zugeführte Druckmedium durch die Kanäle 15 und 16 zur Rückflußleitung 11 entweichen könnte. Um insbesondere bei Verwendung höherer Drücke einen Druckschlag beim Umsteuern zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, an den Zylinderenden ein elastisches Glied, z. B. einen bekannten Druckspeicher, vorzusehen.
Die Frequenz der hin- und hergehenden Bewegung ist bei Flüssigkeiten der Menge des zugeführten Arbeitsmediums proportional. Durch entsprechende Bemessung der Differentialkolbenfläche kann die Geschwindigkeit in den beiden Richtungen verschieden gemacht werden, was z. B. bei Werkzeugmaschinen von Bedeutung ist, bei denen der Rücklauf aus Gründen der Zeitersparnis wesentlich schneller erfolgen soll als der Vorlauf.
Selbstverständlich kann das Ausführungsbeispiel zahlreiche Abwandlungen erfahren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So ist es z. B. möglich, die Federn 21 und 22 an den Zylinderdeckeln 2 und 3 anzubringen, was allerdings eine Fixierung des Kolbens gegen Verdrehung erfordert. Auch können dem Umschaltventil 17 mehrere Kanäle 15 und 16 zugeordnet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckmittelbetriebene Vorrichtung zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung, bestehend aus einem Zylinder, in dem ein Differentialkolben mit hohler Kolbenstange verschiebbar angeordnet ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die hohle Kolbenstange (5) als Rückflußleitung (11,12) für das Druckmittel dient und daß in dem Kolben (4) ein erster, die beiden Kolbenstirnflächen (7, 8) verbindender Kanal (15) und ein zweiter, die größere Kolbenstimfläche (8) mit der Rückflußleitung (11,12) verbindender Kanal (16) sowie ein Umsteuerventzl (17) vorgesehen sind, das die auf der Seite der kleineren Kolbenstimfläche (7) liegende Mündung des ersten Kanals (15) und die auf der Seite der größeren Kolbenstirnfläche (8) liegende Mündung des zweiten Kanals (16) steuert und längsbeweglich im Kolben (4) angeordnet ist und wechselweise durch federnden Anschlag in der einen oder in der anderen Kolbenendstellung die Mündung des einen Kanals freigibt und die Mündung des anderen Kanals absperrt und bis zum Erreichen der anderen Kolbenendstellung durch den Druck in dem betreffenden Zylinderraum (24 bzw. 25) in seiner Lage gehalten wird, und daß an dem Zylinderende, das auf der Seite .der kleineren Kolbenstirnfläche (7) liegt, der Zuflußanschluß (10) für das Druckmedium vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umsteuerventil (17) zwei parallele, fest miteinander verbundene Ventilteller (19, 20) aufweist, die mit den Kolbenstimflächen (7, 8) zusammenwirken und deren Abstand voneinander größer ist als die Dicke des Kolbens (4) an dieser Stelle.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenseiten der Ventilteller (19, 20) Federn (21, 22) angebracht sind, die in den Endstellungen des Kolbens (4) mit den Anschlägen in Berührung kommen. 4.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umsteuerventil (17) federbelastet ist, derart, daß es im Ruhezustand eine definierte Stellung einnimmt, in der die Mündung des einen oder des anderen Kanals (15 oder 16) abgesperrt ist.