DE1500749A1 - Pneumatischer Puffer fuer eine bewegte Masse - Google Patents

Description

• Pneumatischer Puffer für eine bewegte Masse Die Erfindung besieht eich auf einen pneumatischen Puffer für eine bewegte Masse unter Verwendung eines Druckluft- ' zylinders, der in Abhängigkeit von der bewegten Masse ein-seitig komprimiert wird und in der Gegenrichtung diese Masse sofort danach wieder beschleunigt. Druckluftzylinder werden in der Technik auch als Puffer zum Abbremsen bzw. Abfedern von sich in Bewegung befindlichen Massen, z.B. bewegten Maschinenteilen aller Art, verwendet. Der hierbei durch die Verdichtung der Luft entstehende Druck wirkt längs eines Bremsweges der kinetischen Energie des sich bewegenden Körpers entgegen, bis sich beide Kräfte aufheben. In diesem Augenblick kommt der Körper zum Stillstand. Die komprimierte Luft wirkt dann ih-rerseits über den Kolben des Zylinders auf den Körper und stößt diesen wieder zurück. Dieser sog. Rückstoß hat den Vorteil, daß er die Gegenbewegung des Körpers beschleuni-

  gen hilft, sofern dieser nach der Stillstand sofort seine

  Bewegung in entgegengesetzter Richtung fortsetzen soll.

  Es wird dadurch Antriebskraft eingespart.

  bei derartigen Puffern steht der Zylinder mit einen unter

  Druck stehenden Kessel in Verbindung, der die in iylinder

  komprimierte Luft aufnehmen kann. Die Größe der kinetischen Energie, die mit dem Puffer abgefangen werden soll, hängt dabei vom Volumen des Keagels und des darin befindlichen Druckes ab. Die sog. Windkessel werden mit festem und veränderlichem Volumen ausgeführt. Ganz abgesehen davon, daß die Bestimmung des jeweils notwendigen Kesselvolumens nicht ganz einfach ist, nehmen die Windkessel, konstruktiv gesehen, relativ viel Platz in Anspruch, was vom Standpunkt des Maschinenbaues aus nicht von Vorteil ist. Soll ein sich bewegender Körper abgebremst werden, so daß er für eine bestimmte Zeit stillsteht, dann müßte im Augenblick der größten Verdichtung ein Ventil geöffnet werden, damit der Druck im Zylinder bzw. im Windkessel abfällt und die Rückstoßwirkung aufgehoben wird. Diese Art von Luftbremsen wird bereits angewendet. Sie hat den Nachteil, daß sich, je kürzer der zur Verfügung stehende Bremsweg wird, ein gewisser Rückstoß nicht vermeiden läßt, weil der dabei entstehende relativ hohe Druck nicht schnell genug abfällt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu vermeiden, einerseits eine Pufferwirkung zu erzielen und andererseits es zu ermöglichen, eine in Bewegung befindliche Masse aelbat auf sehr kurzem Bremsweg vollkommen rücketoßfrei zum Stillstand zu bringen.

  Diene .Aufgabe wird erfindungage"d gelöst durch ein mit

  dem Kompreasioneraum verbundenes, an eich bekanntes Ge#

  sohwindigkeitsregulierventil, das seinerseits von einem-

  Drei- oder Vierwegeventil überwacht wird, welches wiederum in Abhängigkeit von der Lage der bewegten Masse betätigt wird und ein wahlweise an den, dem Kompressionsraum auf der anderen Seite des Kolbens gegenüberliegenden, Zylinderraum angeschlossenes weiteres Drei- oder Vierwegeventil, das, ebenfalls von der bewegten Masse betätigt, an der Druckluftleitung liegt und den Aufbau eines Gegendruckes in diesem zum Halten des Kolbens in seiner Kompreseionslage zu vermitteln vermag. Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal schließt der die Masse in der Gegenrichtung beschleunigende bzw. in der Kompressionslage belassende Druckluftzylinder mit nach diesen Wirkungen getrennten Ausbildungen die bewegte Maase in ihren Bewegungsrichtungen zwischen sich ein. Ferner kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Masse zwischen oder vor den ortsfest angeordneten Druckluftsylindern und den zugehörigen Ventilen bewe@t werden. Schließlich können aber auch die Druckluftzylinder mit zugehörigen Ventilen dann, wenn sie auf der bewegten Masse aufsitzen, durch ortsfeste Anschläge gesteuert werden.
• Der pneumatisch wirkende Luft- und Bremsouffer hat auf Grund der Kompressibilität der Luft zusätzlich den Vorteil, daß die Stoßwirkung der kinetischen Energie weich abgegangen und der sich bewegende Körper erschütterungstrei gebremst wird. Ferner kann er in der Technik allgemein ver-wendet werden, hat eine äußerst geringe btörantRlligkeit, eine hohe Lebensdauer, und die gewünschte Funktion kann leicht eingeregelt werden. Durch die erfindungsgemäße kompressioneseitige Ausbildung des Druckluftzylinders wird die kinetische Energie aufgefangen und der durch die Luftkompression entstehende Rückstoß so eingestellt, wie er für die Beschleunigung des Körpers in der Gegenrichtung notwendig ist.
• Durch die erfindungsgemäßen Verbesserungen zu den nicht der Kompressionswirkung unterliegenden Zylinderraum des Druckluftzylinders wird für in Bewegung befindliche Körper, die nach dem Abbremsen für eine bestimmte Zeit stillstehen sollen, erreicht, daß die kinetische Energie weich abgefangen und der Körper ohne Erschütterung und vollkommen rücketoßfrei, auch auf relativ sehr kurzem Bremsweg, zum Stilltand kommt.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Technik der bewegten Körper allgemein anwendbar.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Grundzuge dargestellt, und zwar zeigen: Fite 1 einen pneumatisch wirkenden regelbaren Luftpuffer, F,ig. 2 einen pneumatisch wirkenden regelbaren Bremspuffer und Fig. 3 eine Kombination von pneumatisch wirkenden regel- baren Luft- und Bremspuffern. Der Luftpuffer (Fig. 1) besteht aua einen Druckluftsylinder 1, einem Geachwindigkeitsregulierventil (Drosselventil) 2 und dem Drei- oder Vierwegeventil 3. Bin Vierwegeventil wird dann angewendet, wenn ein weiterer, hier nicht erforderlicher Steuervorgang, vorgesehen ist. Der Raum 4 des Druckluftzylinders 1 steht mit dem Geschwindigkeitsregulierventil 2 und über die Leitung 5 mit dem Drei- oder Vierwegeventil 3 in Verbindung. Durch das Geschwindigkeitsregulierventil 2 kann der Querschnitt der Öffnung für den Luftaustritt aus dem Druckluftsylinderraum 4 vergrößert bzw. verkleinert werden, während es für einen Luftstrom in umgekehrter Richtung den vollen Querschnitt freigibt. Zum Erläutern der Wirkungsweise sei angenommen, daß (Fis. 1) die Leitung 5 über das Drei- oder Vierwegeventil 3 von der Druckluftleitung 11 aus unter Druck steht und sich der Kol-ben 7 in seiner Ausgangsstellung an der Deckelseite des Druckluftzylinders 1 befindet. Bei der Bewegung der Masse 9, z.B. eines Maschinenteiles oder dergl., zum Druckluftzylinder 1 wird zunächst das Drei- oder Vierwegeventil 3 betätigt und dadurch die Leitung 5 entlüftet, d.h. die Leitung 5 wird drucklos. Bei der weiteren Bewegung drückt die Masse 9 den Kolben 7 in den Druckluftzylinder 1, wobei im Raum 4 desselben die Luft komprimiert wird. Vor-aussetzung dabei ist, dqß der Luftdurchgang durch das Geschwindigkeitsregulierventil 2 gedrosselt ist. Durch diese komprimierte Luft entsteht ein Rückstoß, der die Masse 9 zur Umkehr seiner Bewegung zwingt und sie in dieser Richtung zusätzlich beschleunigt. Bei dieser Bewegung der Masse 9 wird das Drei- oder Vierwegeventil 3 wieder betätigt und dabei die Leitung 5 belüftet, d.h. die Leitung 5 und somit auch der Raum 4 des Druekluftzylinders 1 werden unter Druck gesetzt. Der Kolben 7 im Zylinder 1 wird dadurch wieder in seine Ausgangsstellung geschoben. Eine Kompression der Luft im Raum 6 des Druckluftzylinders 1 wird durch eine an diesen angeschlossene offene Leitung 8 verhindert.
• Die Verdichtung im Raum 4 des Druekluftzylinders 1 ist am größten, wenn das Geschwindigkeiteregulierventil 2 geschlossen ist. Entsprechend erreicht dann auch der Rückstoß ein Maximum. Andererseits wird bei vollkommen geöffnetem Geschwindigkeitaregulierventil 2 keine Kompression und somit auch kein Rückstoß erzeugt. Durch die stufenlose Regelbarkeit des Geschwindigkeitsregulierventils 2 ist es möglich, den Druck im Raum 4 des Druekluftzylinders 1 nur so viel ansteigen zu lassen, daß er ausreicht, die kinetische Energie der Masse 9 aufzufangen und den Rückstoß möglichst klein zu halten.
• Soll die Stoßwirkung eines Maschinenteiles, der nach dem Stillstand seine Bewegung sofort wieder in entgegengesetzter Richtung fortsetzt, gedämpft werden, so kann der Rückatow so groß gewählt werden, wie es zum Beschleunigen der Masse 9 in der Gegenrichtung gerade am günatil;sten ist. Der Bremspuffer (Fig. 2) ist dem Prinzip nach ein Luftpuffer (Fig. 1) mit Gegendruckwirkung. Er setzt sich aus dem Druekluftzylinder 1, dem Geschwindigkeiteregulierventil 2, dem Drei- oder Vierwegeventil 3 und dem Drei- oder Vierwegeventil 10 zusammen.
• Zum Erläutern der Wirkungsweise sei hier angenommen, daß die Leitung 5 über das Drei- oder Vierwegeventil 3 belüftet, eine den Raum 6 des Druckluftzylinders 1 mit dem Drei-oder Vierwegeventil 10 verbindende Leitung 8 a über das Drei- oder Vierwegeventil 10 entlüftet ist und der Kolben 7 in seiner Ausgangsstellung an der Deckelseite (Raum 6) des Druckluftzylinders 1 steht. Bewegt sich die Masse 9 nach dem Druekluftzylinder 1 hin, so wird zuerst das Drei-oder Vierwegeventil 3 betätigt und dadurch die Leitung 5 entlüftet. Bei der weiteren Bewegung der Masse 9 in Richtung des Druckluftzylinders 1 wird der Kolben 7 zum Boden (Raum 4) des Druckluftzylinders 1 hingeschoben und das Drei-oder Vierwegeventil 10 betätigt. Die durch diese Bewegung des Kolbens 7 komprimierte Luft im Raum 4 des Druckluftzylinders 1 würde bei einer Ausbildung der Anlage nach Fig. 1 einen Rückstoß hervorrufen. Durch die Betätigung des Drei- oder Vierwegeventils 10 wird aber die Leitung 8 a druckbelüftet und im Raum 6 des Druckluftzylinders 1 ein Gegendruck aufgebaut. Wird der Zeitpunkt des Druckaufbaues im Raum 6 des Druckluftzylinders 1, z.B. durch räumliches Verschieben des Drei- oder Vierwegeventile 10 so gewählt, daß dieuer in dem Augenblick sein dem Kompressionsdruck im Raum 4 entsprechendes Maximum erreicht, wenn im Raum 4 des Druckluftzylinders 1 die jeweils größte Kompression eingetreten ist, dann heben sich die beiden Kräfte (Druck und Gegendruck in den Räumen 4 und 6) auf, und die Masse 9 kommt ohne Rückstoß zum Stillstand. Der Gegendruck im Raum 6 des Druckluftzylinders 1 schiebt den Kolben 7 dann bis zur Bodenlage (Raum 4) im Druckluftzylinder 1, da die Luft aus dem kaum 4 über das Geschwindigkeitsregulierventil 2 und das Drei- oder Vierwegeventil 3 entweichen kann. Durch das Zusammenwirken des Geschwindigkeitsregulierventils 2 und des Drei- oder Vierwegeventils 10 kann die Länge des Bremsweges in bestimmten Grenzen verändert werden, was für die genaue Einstellung des Haltepunktes der Masse 9 wichtig ist.
• Sobald sich die Masse 9 wieder in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wird zunächst das Drei- oder Vierwegeventil 10 betätigt und die Leitung 8 a entlüftet. Anschließend wird das Drei- oder Vierwegeventil 3 betätigt und dadurch die Leitung 5 druckbelüftet. Der nun im Raum 4 des Druckluftzylinders 1 wirkende Druck schiebt den Kolben 7 wieder in seine Ausgangsposition zurück, da die Luft aus dem Raum 6 des Druckluftzylinders 1 über das Drei- oder Vierwegeventil 10 entweichen kann.
• Von den pneumatisch wirkenden regelbaren Luft- und Bremspuffern kann jeder einzeln @Fig. 1 bzw. Fig. 2), doppelt, d.h. beidseitig der Masse 9 in deren Bewegungsrichtung gemäß den Fig. 1 bzw. 2, oder mehrfach bei einer Bewegung der Masse 9 in unterschiedlichen Ebenen (ein-, zwei- oder dreidimensional) oder in Kombinationen derselben verwendet werden. Die für den Wirkungsablauf notwendigen Ventile können Drosselventile, z.B. Geschwindigkeitsregulierventile 2, und Drei- oder Vierwegeventile 3 in verschiedenster Ausführung sein. Die Steuerung der Drei- oder Vierwegeventile 3 kann mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder dergl. erfolgen. Ferner können sich beim Luft- und Bremspuffer der Druckluftzylinder 1 und die Ventile an der sich bewegenden Masse 9 befinden, wenn diese mit von der Masse 9 unabhängigen Anschlägen zusammenarbeiten.
• Im nachfolgenden Beispiel ist gezeigt, wie Luft- und Bremspuffer (Fig. 1 und 2) miteinander kombiniert und für den Wirkungsablauf vorteilhaft geschaltet werden können. Die Luft- und Bremapuffer (Fig. 1 und 2) können z.B. nach Fig. 3 miteinander kombiniert sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind Drei-Wege-Elektromagnetventile gewählt worden, die durch Endschalter gesteuert werden. Der Funktionsablauf ist folgendermaßen: Es sei angenommen, das sich der Kolben 107 (Fig. 3) im Druckluftzylinder 101 in der Deckellege (Raum 106) befindet und die Leitung 105 unter Druck steht. Bewegt sich die Masse 109 zum Druckluftzylinder 101 hin, dann wird zunächßt der Erdschalter 115 betätigt und die Leitung 105 über das Drei-Wege-Elektromagnetventil 103 entlüftet. :leim Verschieben des Kolbens 107 zur Bodenlage (Raum 104) des uruckluftzylinders 101 wird durch die Betätigung des Endschalters 114 über das Drei-Wege-Elektromagnetventil 110 die Leitung 108 a druckbelüftet, und zwar so, daß der zum Ausführungsbeispiel nch Fig. 2 beschriebene Gegendruck den Kompressionsdruck aufhebt Und die Masse 109 dadurch ohne Rückstoß zum Stillstand kommt. Außerdem bewirkt der Luftdruck in der Leitung 5, daß der Kolben 7 im Druckluftzylinder 1 zur Deckellage im Raum 6 des Druckluftzylinders 1 gedrückt wird. Bewegt sich nun die Masse 109 zum Druckluftzylinder 1 hin, dann wird zunächst der Endschalter 116 betätigt und dadurch über das Drei-Wege-Elektromagnetventil 110 die Leitung 5 entlüftet. Heim Hineinschieben des Kolbens zur Bodenlage des Druckluftzylinders 1 (Raum 4) wird der Endschalter 117 betätigt und parallel dazu die Luft im Druckluftzylinder 1 komprimiert. Bö kommt zu der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erläuterten Pufferwirkung. Die Betätigung des Endschalters 117 hat zur Folge, daß über das Drei-Wege-Elektromagnetventil 1U3 die Leitung 105 belüftet wird und somit der Kolben 107 im Druckluftzylinder 1U1 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben wird, die durch die Deckelseite (Raum 106) gegeben ist. Nun kann das Arbeitsspiel von vorne beginnen.

Claims (1)

1. P # t i a t a i i D r u o h Pnematisehe Bro~ee fur eine bewegte Masse, mit einem auf einer xelbenetar«o sitzenden! in ein« Zylinder mit gedros- selter einsteilbarer Auslaßöffnucg, beweglichen Kolben, der- gestalt, daß ein an sich bekanntes, eine gedrosselte Ausla0- öf!`nun t habendes ßesohvindigkeitsregulierventil (29-102) vor- gesehen ist, die Nasen (g, 109) zuerst ein Drei- oder Vier- wegevoatil (9, 10)), das ßeschvindiskeiterstuliervontil auf des Umgang :w Durchgang atmosphärischer Luft und auf dew RUckgang zum Durchgang von Druckluft bei vollständig offenes Vontilquersohaitt beeintlusaend, schaltet, und die Hasse da. nach ein zweites Drei- oder Viervesevontii (10, 110) betätigt, das während des Hinganges den Zufluß von Druckluft in den kolbenrückseitigen Zylinderteil (6, 106) und während des RUoksafes den Abflu® de= Druckluft aus diesen in die Atmo- sphäre veranlaßt.