DE1777423C2 - Hydropneumatischer Spannzylinder - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 1 284 303 betrifft einen hydropneumatischen Spannzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen, bei dem die Druckübersetzung von Preßluft-Niederdruck in Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitskolbens dem aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenzkolben und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht, wobei sich der Gesamthub des Arbeitskolbens aus einem in gleicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruckweg zusammensetzt und im verriegelten Zustand gegenläufige mit Hochdruck beaufschlagte Spannkonen über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden.

Die Praxis zeigt, daß bei einem solchen hydropneumatischen Spannzylinder die Gefahr besteht, daß der Differenzkolben voreilt und den Zylinder bereits verriegelt, bevor der Arbeitskolben an einen zu spannenden Gegenstand anliegt. Diese Gefahr besteht insbesondere, wenn der Differenzkolben unachtsam zu plötzlich mit zu hohem Preßluftdruck beaufschlagt wird. Es werden dann nicht alle im Zylinder befindlichen Bauteile gleichmäßig vorgeschoben, sondern der Differenzkolben eilt vor, komprimiert das öl in den Ölräumen und preßt die Spannkonen auf den Spannring, ohne daß der Arbeitskolben an einem zu spannenden Gegenstand anliegt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, den Zylinder derart zu gestalten, daß der Differenzkolben den anderen vorzuschiebenden Bauteilen im Spannzylinder nicht voreilen kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in den, den Luftraum zwischen Differenzkolben und Niederdruckplatte mit der Luftabteilung oberhalb des Arbeitskolbens verbindenden Luftkanälen ein Steuerventil und ein Rückschlagventil angeordnet sind.

Durch Einstellung des Steuerventils auf einen entsprechend hohen Druck wird sichergestellt, daß die

Luft erst dann aus dem Raum zwischen Differenzkolben und Gegendruckplatte entweichen kann, wenn der Arbeitskolben am zu spannenden Gegenstand anliegt und dann der Differenzkolben auf die ölgefüllten Räume wirkt.

Das Steuerventil und das Rückschlagventil sind zweckmäßig im dem Arbeitskolben zugewandten Spannkonus angeordnet.

Sind nacii Patent 1 627 852 durch zwei im Spannzylinder angeordnete Hülsen Differenzkolben, der diesem zugekehrte Spannkonus und eine Gegendruckplatte einerseits sowie der Arbeitskolben und der diesem zugekehrte Spannkonus andererseits je zu einer Baueinheit verbunden, wobei die einander zugekehrten Enden der Hülsen die Spannkonen tragen, welch letztere abgedichtet auf einem zylindrischen Ansatz der Gegendruckplatte begrenzt in axialer Richtung gleiten, sind zweckmäßig die Luftkanäle in der äußeren Oberfläche der zweiten Hülse angeordnet und über das Steuerventil und das Rückschlagventil durch die Bohrung in der ersten Hülse mit dem Luftraum zwischen Differenzkolbcn und Gegendruckplatte verbunden und ist der dem Arbeitskolben zugekehrte Spannkonus gegen das Gehäuse abgedichtet.

In anderer Ausbildung der Erfindung, jedoch mit gleicher Wirkung, ist es auch möglich, an dem Spannkonus abgekehrten Ende der ersten Hülse dem Differenzkolben eine gegen den Zylinder abgedichtete Steuerplatte vorzuschalten, welche eine Bohrung besitzt, durch die hindurch der Preßluftdruck nur auf eine der Bohrung entsprechende Fläche des Differenzkolbens wirkt, wobei eine zwischen Steuerplatte und Differenzkolben angeordnete Dichtung die wirksame Fläche begrenzt. Diese mit der ersten Hülse verbundene Steuerplatte bewirkt das gleiche wie die Luftkanäle im dem Arbeitskolben zugewandten Spannkonus und die in diesem angeordneten Steuer- und Rückschlagventile, erübrigt jedoch Bohrungen, Rückschlagventil und Steuerventil in diesem Konus.

Weitere ,Merkmale der Erfindung sind in der Be-Schreibung der Figuren und in den Unteransprüchen dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmaie und alle Kombinationen von Einzelmerkmalcn erfindungswesentlich sind.

In den Figuren ist die Erfindung an zwei Ausführungsformen beispielsweise dargestellt, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Zylinder, bei dem im dem Arbeitskolben zugekehrten Spannkonus Luftkanäle und Ventile in diesen vorgesehen sind;

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der dem Niederdruckkolben cine Steuerplattc vorgeschaltet ist.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind im Gehäuse 2 des Spannzylinders zwei Hülsen 2a und 2b angeordnet. In der ersten Hülse 2a gleitet der Differenzkolben 4. Er ist mit seinem Stößel angedichtet, in der in der Hülse 2a angeordneten Gegendurckplalie 12 geführt und auf der dem Differenzkolben 4 abgekehrten Seite mit einem Sprengring 30 verschen, so daß er 6r nicht aus der Führung in der Gegendruckplatte 12 herausgezogen werden kann. Der Differenzkolbcn 4 und dessen Stößel weisen eine bis an das freie Ende des Stößels reichende axiale Bohrung auf, die auf der dem Differenzkolben 4 abgekehrten Seite durch eine seitli- <>5 ehe Bohrung 5 mit den Ölräumen 21 in Verbindung steht und durch die öl in die ölräume 21 eingefüllt wer- i\pn kann. Diese Bohrung ist im Differenzkolben 4 mittels der Schraube 3 verschlossen. Die erste Hülse 2a endet in dem Spannkonus 6, der seinerseits auf einem Ansatz 12a der Gegendruckplatte 12 abgedichtet gleitet. In gleicher Form g]eitet auf dem Ansatz 12a der andere Spannkonus 8, welcher sich in die Hülse 2b fortsetzt und gegenüber der Wandung des Gehäuses 2 abgedichtet ist. Das Ende der Hülse 2t ist durch eine Abschlußplatte 15 geschlossen. Die Abdichtung gegenüber dem Stößel des Arbeitskolbens 13, der in der zweiten Hülse 26 gleitet, erfolgt durch eine Manschettendichtung, deren offene Seite dem Arbeitskolben 13 zugekehrt ist. In der Abschlußplattc i5 ist ein Überdruckventil 11 angeordnet. Außerdem weist der Spannkonus der zweiten Hülse 2b Bohrungen auf, in die in verschiedene Richtungen wirkende Ventile 9 und 10 vorgesehen sind. Die Preßluft tritt durch die Bohrung 17 im Boden 1 in den Zylinder ein. Da sich in den Räumen 21 zwischen dem einen Konus 6 und der Gegendruckplatte sowie zwischen dem anderen Spannkonus 8 und dem Arbeitskolben 13, die durch Bohrungen 23 in der Schulter 12c der Gegendruckplatte 12 und den Hohlraum des Ansatzes 12a miteinander in Verbindung stehen. Öl befindet, wirkt der gesamte Inhalt des Spannzylinders als eine Baueinheit, so daß der Preßluftdruck die Hülsen 2a und 2b mit ihrem Inhalt sowie den nicht gespannten Spannring 7 vor sich herschiebt, bis der Stößel des Arbeitskolbens 13 gegen das festzuhaltende Werkstück od. dgl. anläuft und damit ein festes Widerlager bildet. Nunmehr verschiebt sich der Differenzkolben 4 in Richtung auf den Arbeitskolben 13. Der von dem Differenzkolben 4 ausgeübte Druck wirkt nunmehr auf die ölgefüllten Räume 21. Bei diesem Wege des Differenzkolbens 4 entweicht die Luft aus dem Raum 20 zwischen Differenzkolben 4 und Gegendruckplatte 12 durch die Bohrungen 22 in der Hülse 2a an dem Spannring 7 vorbei durch das sich öffnende Steuerventil 9 und durch die Kanäle 14 in der Außenwand der Hülse 2b in die Ableitung 18. Der nunmehr auf die äußeren Seiten der Spannkonen 6 und 8 wirkende ölhochdruck schiebt die beiden Spannkonen gegeneinander, so daß sie auf den Spannring 17 auflaufen und diesen fest an die Innenwandung des Zylinders pressen. In dieser Lage ist der Spannzylinder arretiert. Bei der geschilderten Bewegung des Arbeitskolbens 13 wirkt der Raum 15a zwischen Abschlußplatte 15 und Arbeitskolben 13 als Luftfederung, da bei Überdruck in diesem Raum die Manschettendichtung fest am Stößel des Arbeitskolbens 13 anliegt. Erst bei einem Überdruck, der das Ventil 11 öffnet, kann sich der Arbeitskolben 13 in Richtung auf die Abschlußplatte 15 weiter bewegen. Durch dieses Überdruckventil 11 wird erreicht, daß die Vorspannung im gesamten Hochdruckbereich konstant ist. Beim Rückhub tritt die Preßluft durch die Leitung 18 im Deckel 16 ein und durch die sich nunmehr öffnende Manschettendichtung in den Raum 15a. Gleichzeitig tritt die aus der Leitung 18 kommende Druckluft durch die Kanäle 14 und das sich öffnende Rückschlagventil 10 in umgekehrter Richtung wie beim Vorhub durch die Bohrung 22 in den Raum 20 ein und drückt den Differenzkolben 4 zurück. Die vor dem Differenzkolbcn stehende Luft wird durch die Bohrung 17 nach außen gedruckt. Mit diesem Weg des Differenzkolbens 4 hört der Hochdruck in den Räumen 21 auf. Durch den Luftdruck zwischen den beiden Spannkonen 6 und 8 werden diese auseinander geschoben, lösen sich vom Spannring 7, und dieser gibt die Arretierung gegenüber dem Gehäuse 2 frei, so daß nunmehr die beiden Hülsen 2a und 2b mit ihrem Inhalt und zusammen mit dem

Spannring 7 als Baueinheil in Richtung des Bodens 1 geschoben werden. Auf dem letzten Ende dieses Hubes tritt das freie Ende der ersten Hülse 2a in den Ringraum 19 des Bodens 1 ein. Die in diesem Ringraum befindliche Luft wird zusammengepreßt und damit die Schlußbewegung des Zylinders gedämpft. Dir Bewegung der beiden Spannkonen 6 und 8 auf dem Ansatz 12.1 der Gegendruckplatte 12 ist in axialer Richtung einmal durch eine Schulter 12c an diesem Ansatz und auf dem freien Ende des Ansatzes durch einen Sprengring 29 begrenzt.

Bei der Ausfiihrungsform nach I- i g. 2 ist am freien Ende der ersten Hülse 2a und mit dieser verbunden eine Steuerplaitc 24 gegen das Gehäuse 2 abgedichtet angesetzt. Diese Sleucrplatte 24 besitzt eine Bohrung 25. In den Diffcren/.kolben 4 ist, zweckmäßig um die Schraube 3, eine etwas nach außen vorstehende Zylinderdichtung 26 eingesetzt, derart, daß sie bei völlig eingefahrenem Zylinder um die Bohrung 25 an der Steuerplatte 24 anliegt. Diese Zylinderdichtung 26 dichtet den Differcnzkolben 4 gegenüber der Steucrplatte 24 ab. Im Spannkonus 8 in der zweiten Hülse 2b fehlen die Lufikanälc und die in diesen eingesetzten Ventile 9 und 10. Auch ist dieser Spannkonus 8 nicht gegen das Gehäuse 2 abgedichtet. Die Funktion dieser Ventile 9 und 10 im Spannkonus 8 und dessen Abdichtung gegen das Gehäuse 2 werden durch die Steuerplatte 24 übernommen. Wenn bei Beginn des Arbeitshubes bei diesem Zylinder der Druck eine bestimmte Höhe erreicht hat, derart, daß das Produkt aus dem Druck mal der von der Zylinderdichtung 26 eingeschlossenen Fläche größer ist als die Kraft, die auf den Stößel des Differenzkolbens 4 aus der Vorspannung her wirkt, setzt sich der Differenzkolben 4 in Bewegung und wird gleichzeitig in seiner Gesamtfläche beaufschlagt. Die weitere Arbeitsweise ist die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Die Steuerplatte mit der Bohrung 25 und der

s Zylinderdichtung 26 sowie mit ihrer Abdichtung gegenüber dem Gehäuse 2 bewirkt also das gleiche wie bei der Ausführungsform nach I·' i g. 1 die Bohrungen im Spannkonus 8 und das in diesem angeordnete Steuerventil sowie die Abdichtung dieses Spannkonus gegen

ίο das Gehäuse 2. Bei dieser Ausführungsform nach F i g. 2 sind die Spannkonen 6 und 8 gesonderte Elemente, die in die Hülsen 2a und 2b eingesetzt und gegenüber diesen und dem Stößel des Differenzkolbens 4 abgedichtet sind. Auch sind in den Spannkonen 6 und 8 Aussparungen 6c vorgesehen, um zu erreichen, daß der Reibungsschluß zwischen Spannring 7 und den Spannkonen 6 und 8 kleiner ist, als der Reibungsschluß zwischen Spannring 7 und Gehäuse 2. Des weiteren ist bei der Ausführungsform in an sich bekannter Weise in die Luftleitung ein Drosselrückschlagventil 27 eingebaut. Der Querschnitt der Entlüftungskanäle 14 soll möglichst kleiner sein als der Drosselquerschnitt, um den Druckabbau zwischen den Spannkonen 6 und 8 und dem Spannring 7 zu verzögern. Auf dem freien Ende des Stößels des Differenzkolbens 4 fehlt der Sprengring, weil der Weg des Differenzkolbens 4 in Richtung Boden 1 durch die Steuerplatte 24 begrenzt ist. In den Ringraum 19 fährt bei dieser Ausführungsform der umlaufende Flansch auf der Unterseite der Steuerplattc 24 ein. Ansonsten entsprechen die Bezugszeichen denen nach Fig. 1. Der Spannring 7 kann, wie aus F i g. 1 oben ersichtlich, geschlitzt sein oder auch, wie in F i g. 2 skizziert dargestellt, mehrteilig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatischer Spannzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen, bei dem die Druckübersetzung von Preßluft-Niederdruck in Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitsko'ibens den aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenz- und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht und sich der Gesamthub des Arbeitskolbens aus einem in gleicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruckweg zusammensetzt, wobei im verriegelten Zustand gegenläufige, mit Hochdruck beaufschlagte Spanniconen über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden nach Palent 1284 303, dadurch gekennzeichnet, daß in den den Luftraum zwischen Differenzkolben und Niederdruckplatte mit der Luftleitung oberhalb des Arbeitskolbens verbindenden Luftkanälen ein Steuerventil und ein Rückschlagventil angeordnet sind.

2. Hydropneumatischer Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerventil

(9) und Rückschlagventil (10) im dem Arbeitskolben

(13) zugewandten Spannkonus (8) angeordnet sind.

3. Hydropneumatischer Spannzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen, bei dem die Drückübersetzung von Preßluft-Niederdruck in Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitskolbens den aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenz- und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht und sich der Gesamthub des Arbeiiskolbens aus einem in gleicher Riehtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruckweg zusammensetzt, wobei im verriegelten Zustand gegenläufige, mit Hochdruck beaufschlagte Spannkonen über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden nach Patent 1 284 303, wobei durch zwei im Spannzylinder (2) angeordnete Hülsen (2a, 2b) Differenzkolben (4), der diesem zugekehrten Spannkonus (6) und eine Gegendruckplatte

(12) einerseits, sowie deir Arbeitskolben (13) und der diesem zugekehrten Spannkonus (8) andererseits je zu einer Baueinheit verbunden sind, wobei die einander zugekehrten Enden der Hülsen (2a, 2b) die Spannkonen (6, 8) tragen, welch letztere abgedichtet auf einem zylindrischen Ansatz (12a) der Gegendruckplatte (12) begrenzt in axialer Richtung gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkanäle

(14) in der äußeren Oberfläche der zweiten Hülse (2b) angeordnet sind und über das Steuerventil (9) und das Rückschlagventil (10) durch die Bohrung (22) in der ersten Hülse (2a) mit dem Luftraum (20) zwischen Differenzkolben (4) und Gegendruckplatte (12) verbunden sind und der den Arbeilskolbcn

(13) zugekehrte Spannkonus (8) gegen das Gehäuse (2) angedichtet ist.

4. Hydropneumatischer Spannzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen, bei dem die Druckübersetzung von Preßluft-Niederdruck in Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitskolbens den aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenz- und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht und sich der Gesamthub des Arbeiiskolbens aus einem in gleicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruckweg zusammensetzt, wobei im verriegelten Zustand gegenläufige, mit Hochdruck beauflagte Spannkonen über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden nach Patent 1 284 303, wobei durch zwei im SpannzylimJer (2) angeordnete Hülsen (2a, 2b) Differenzkolben (4), der diesem zugekehrten Spannkonus (6) und eine Gegendruckplatte (12) einerseits, sowie der Arbeitskolben (13) und der diesem zugekehrten Spannkonus (8) andererseits je zu einer Baueinheit verbunden sind, wobei die einander zugekehrten Enden der Hülsen (2a, 2b) die Spannkonen (6. 8) tragen, welch letztere abgedichtet auf einem zylindrischen Ansatz (12a) der Gegendruckplatte (12) begrenzt in axialer Richtung gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Hülse (2a) an dem Spannkonus (6) abgekehrten Ende vor dem Differenzkolben (4) eine mit einem umlaufenden Flansch an das Gehäuse (2) reichende und dieses abgedichtete Steuerplatte (24) angeordnet ist, die eine Bohrung (25) besitzt, durch die der Preßluftaruck nur auf eine der Bohrung (25) entsprechende Fläche des Differenzkolbens (4) wirkt, wobei eine zwischen Sieuerplatte (24) und Differcnzkolben (4) angeordnete Dichtung (26) die wirksame Fläcne begrenzt.