DE1941785A1

DE1941785A1 - Pneumatischer oder hydraulisch angetriebener Arbeitshubzylinder

Info

Publication number: DE1941785A1
Application number: DE19691941785
Authority: DE
Inventors: Otto Reichert; Dipl-Phys Bernuth Goetz Von; Friedrich Ziegler
Original assignee: Metrawatt AG
Current assignee: Metrawatt AG
Priority date: 1969-08-16
Filing date: 1969-08-16
Publication date: 1971-03-04

Description

Pneumatischer oder hydraulisch angetriebener Arb eitshubzylinder Die Erfindung betrifft einen pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen ArbeitshubzylinderX insbesondere für Schneid-, Präge-oder Preßwerkzeuge. Bei derartigen Mrbeitshubzylindern wirkt die Antriebsenergie üblicherwei!se-mit gleichmäBiger Kraft einseitig auf den Kolben, so daß dieser während.des ganzen Arbeitshubs die volle Arbeitskraft abgeben kann, obwohl diese erst dann benötigt wird, wenn das Schneid-, Präge- oder Preßwerkzeug das zu bearbeitende Werkstück erreicht, d.h. im allgemeinen erst wenige Millimeter vor dem Ende des Arbeitshubs.
Der lange Weg, den das Werkzeug entsprechend dem Arbeitshub des Kolbens bis zum Erreichen des Werkstückes zurücklegt, beinhaltet für den an der Maschine tätigen Arbeiter die Gefahr, daß seine Hand oder andere Körperteile unter das Werkzeug geraten und von diesem erfaßt werden. Die schnelle Bewegung des Werkzeuges, die zudem mit voller Kraft ausgeführt wird, gibt dem Arbeiter- meistens keine Gelegenheit mehr, sich zurückzuziehen Um diese Gefahrenquellen auszuschalten, sind die versehiedensten Sicherheitsvorrichtungen erdacht worden. So kann z.3. das Eindringen der Hände in den Gefahrenbereich durch einen Schutzkorb verhindert werden.
Doch abgesehen von der Tatsache, daß eine derartige Vorrichtung meistens bei der Arbeit hinderlich ist, bietet sie oft, z.B. bei grober FahrläsRigkeit, keinen ausreichenden Schutz. Wohl genauso unpraktisch ist die Methode der Zweihandauslosung. Hierbei bedarf es eines Druckes beider Hände auf åe einen Auslöseschalter zum Betreiben der Werkzeugmaschine. Die Hände können also wahrenddessen keine andere Arbeit verrichten, was nicht nur hinderlich ist, sondern auch einen erheblichen Zeitverlust bedeutet. Ein wesentlich besseres Arbeiten gestatten elektronische oder elektrooptische Schutzvorrichtungen, wie z.B. Lichtschranken, da sie die Rände nicht behindern, andererseits aber ihr Eindringen in die Gefahrenzone mit dem Abschalten der Werkzeugmaschinen quittieren. Nachteilig ist bei diesen Vorrichtungen, daß sie zusätzlich an den entsprechenden Maschinen angebracht sein müssen und dadurch auch erhebliche zusätzliche Kosten bedingt sind.
Ziel der Erfindung ist es nun, den eingangs angedeuteten Umstand zu nutzen, daß nämlich im allgemeinen erst wenige Millimeter vor dem Ende des Arbeitshubs des Kolbens die volle Kraft zur Bearbeitung des Werkstückes benötigt wird. Der Abstand zwischen Werkzeug und Auflagefläche dann aber bereits so gering geworden ist, daß es dem Arbeiter nicht mehr möglich ist, seine Finger dazwischen zu schieben. Der übrige Arbeitshub des Kolbens müßte dann mit-so geringer Kraft ausgeführt werden, daß ein Gegendruck der Hand genügt, um das Werkzeug anzuhalten. Die Lösung dieser Aufgabe soll eine hohe Sicherheit gewährleisten, eine Behinderung des Arbeiters vermeiden und trotzdem mit geringen Kosten auskommen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebsenergie dem Zylinder über eine Arbeitsdruckleitung und eine Gegendruckleitung so zugeführt wird, daß der Ar beitshub des Kolbens aufgeteilt ist, in einen Vorhub, bei dem verursacht durch den Gegendruck, nur ein entsprechend geringer Differenzdruck auf den Kolben wirkt und einen trafthub, bei dem der Gegendruck durch Ventilwirkung ausgeschaltet ist und die volle Arbeitskraft den Kolben fr antreibt.
Der auf den Kolben wirkende Differenzdruck läßt sich besonders vorteilhaft dadurch erzeugen, daß die gleiche Antriebsenergie von beiden Seiten gegensinnig auf unterschiedlich große Kolbenflächen drückt. Eine weitere vorteilhafte husgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Ventilwirkung auf der Bewegung des Kolbens beruht, der die Gegendruckleitung im Bereich des Erafthubs verschließt. Prinzipiell ist es bei pneumatischem Antrieb möglich, z.B. zur Dämpfung des Erafthubs, das Antriebsmittel im Zylinder zu komprimieren. Im allgemeinen wird es jedoch vorteilhaft sein, wenn das Antriebsmittel während des Krafthubs entweichen kann. Die Erfindung sieht hierfür eine Lösung dergestalt vor, daß die Kolbenstange so geformt ist, daß sie über ein mit geringerem Durchmesser ausgeführtes Zwischenstück bei Beginn des Krafthubs eine Öffnung zum Entweichen des Antriebsmittels freigibt. Um Druckausgleich oder Druckverlust zu vermeiden, ist es zweckmäßig, daß zwischen Kolben und Zylindermantel auf dem Kolben ein Dichtungsring befestigt ist. Damit in keinem Fall durch eine mögliche Verstopfung der Gegendruckleitung die Sicherheit verringert wird, ist es vorteilhaft, die Antriebsenergie dem Zylinder über mehrere Gegendruck- und eine oder mehrere Arbeitsdruckleitungen zuzuführen. Weiterhin kann nur dann eine Verletzung des Arbeiters ausgeschlossen werden, wenn es ihm nicht gelingt, während des Krafthubs seine Fingerspitzen unter das Werkzeug zu bringen, der Krafthub des Kolbens also einem Arbeitsweg des Schneid-, Präge- oder Preßwerk'zeuges von nur wenigen Millimetern entspricht.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß keine zusätzlichen Unfallschutz-Vorrichtungen benötigt werden, sondern daß~allein durch den erfindungsgemäßen Arbeitshubzylinder ein Höchstmaß an Sicherheit erreicht wird.
Die geschickte Ausgestaltung der Erfindung führt zu einem äußerst einfach aufgebauten Ventilsystem, das allein durch Kolben und Kolbenstange geschlossenund geöffnet wird. Da die Differenz von Arbeitsdruck zu Gegendruck die Kraft bestimmt, mit der das Werkzeug während des Vorhubs bewegt wird, ist es nur eine Frage der Dimensionierung, diese Kraft so gering zu halten, daß ein leichter Gegendruck der Hand genügt, um das Werkzeug festzuhalten. Die Sicherheit, die der neue Arbeitshubzylinder bietet, ist also nicht von zusätzlichen Hilf seinrichtungen abhängig, die fahrlässig entfernt werden können oder ggf. durch technische Störungen in ihrer Funktion beeinträchtigt werden, sondern in jedem Fall gewährleistet, sobald das Werkzeug in Betrieb gesetzt wird.
Neben diesen Vorteilen, die der erfindungsgemäße Arbeitshubzylinder als sogenannter Sicherheitszylinder bietet, ist es'ohne weiteres erkennbar, daß er auch rein technische Vorteile bringt.
Bei üblichen Arbeitshubzylindern erfährt der Kolben während des Arbeitshubs eine ständige Beschleunigung, so daß das Werkzeug mit großer Geschwindigkeit auf das Werkstück -trifft. Hierdurch können wiederum Prellungen entstehen, die nur durch zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen vermieden werden können. Bei der Erfindung wird diese Dämpfung auf einfache Weise durch den langsamen mit geringer Kraft und entsprechend geringer Geschwindigkeit ausgeführten Vorhub erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel-der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wiStim folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1: Den Arbeitshubzylinder bei Anfangsstellung des Kolbens, also vor Beginn des Arbeitshubs.
Fig. 2: Das gleiche Bild, doch hat hier der Kolben den Vorhub beendet und die Gegendruckleitung verschlossen.
Beide Figuren sind im Schnitt dargestellt und tragen zur Vereinheitlichung die gleichen Kennziffern. Der Arbeitshubzylinder bestehet gemäß Fig. 1 und 2 aus einem Zylindermantel 1, einem Zylinderkopfteil 2 und einem Zylinderfußteil 3. Der Kolben 4 ruht in seiner Anfangsstellung auf einem in der Mitte der Innenseite des Zylinderkopfteiles 2 ausgebildeten Zapfens 2a. Dadurch wird die an dem Zylinderkopf angeschlossene Arbeitsdruckleitung 5 nicht durch den Kolben 4 verschlossen, so daß die pneumatische oder hydraulische Antriebsenergie ungehindert auf die Kolben oberfläche 4a wirken kann. Die Gegendruckleitung 6 mündet über den Zylindermantel 1 in den Zylinderraum 7, so daß die Antriebsenergie auf der Kolbenunterseite 4b einen Gegendruck erzeugen kann. Die Lage der Antriebsöffnung der Gegendruckleitung 6 bestimmt das Verhältnis von Vorhub 9 zu Krafthub 10. Wird die Antriebsenergie über den von Hand oder automatisch auszulösenden Schalter 11 dem Zylinder zugeführt, wirkt auf die Kolbenoberfläche 4a ein Arbeitsdruck und auf die Kolbenunterfläche 4b ein Gegendruck. Da nun die Kolbenoberfläche 4a etwas größer ist, als je um die Kolbenstange 12 reduzierte golbenunterfläche 4b, bildet sich ein Differenzdruck aus, der den Kolben 4 nur mit schwacher Eraft den Vorhub durchlaufen läßt. Sobald jedoch der Kolben 4 die Eintrittsöffnungder Gegendruckleitung 6 erreicht und verschließt, entfällt der Gegendruck. Nunmehr ist nur noch die Kolbenoberfläche 4a einem Druck der Antriebsenergie ausgesetzt, so daß der Kolben 4 bei Durchlaufen des Krafthubs 10 seine volle Arbeitskraft entfaltet. Damitçdas nach Verschließen der Gegendruckleitung 6 im Zylinderraum 7 verbleibende Antriebsmittel (z.B. Flüssigkeit, Luft) entweichen kann, ist die Eolbenstange 12 so gestaltet, daß ein Zwischenstück 12a einen verringerten Durchmesser hat, so daß'das Antriebsmittel entweicht, sobald der dikkere Teil der Kolbenstange 12 die Austrittsöffnung 13 im Zylinderfuß 3 freigibt. Nach Abschalten der Antriebsenergie wird der Kolben 4 durch eine Feder 14 in die Ausgangsstellung zurückgeschoben. Um einen Druckausgleich im Zylinder zu vermeiden, ist zwischen Kolben und Zylindermantel 1 auf dem Kolben 4 ein Dichtungsring 15 befestigt.

Claims

Patentansprüche

Pfleumatisch oder hydraulisch angetriebener Arbeitshubzylinder, insbesondere für Schneid-, Präge- oder Preßwerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsenergie dem Zylinder über eine Arbeitsdruckleitung (5) und eine Gegendruckleitung (6) so zugeführt ist, daß der Arbeitshub (16) des Kolbens (4) aufgeteilt ist auf einen Vorhub (9), bei demverursacht durch den Gegendruck nur ein entsprechend geringer Differenzdruck auf den Kolben (4) wirkt und einen Erafthub (101 bei dem der Gegendruck durch Ventilwirkung ausgeschaltet ist, und die volle Arbeitskraft den Kolben (4) antreibt.
2. Pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Arbeitshubzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den Kolben (4) wirkende Differenzdruck dadurch entsteht, daß die gleiche Antriebsenergie von beiden Seiten gegensinnig auf unterschiedlich grpße Kolbenflächen (4a, 4b) drückt.
3. Pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Arbeitshubzylin der nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilwirkung auf der Bewegung des Kolbens (4) beruht, der die Gegendruckleitung im Bereich des Krafthubs (10) verschließt.
4. Pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Arbeitshubzylinder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (12) so gestaltet ist, daß sie über ein mit geringem Durchmesser ausgeführtes Zwischenstück (12a) bei Beginn des Krafthubs (10) eine Öffnung (13) zum Entweichen des Antriebsmittels freigibt.
5. Pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Arbeitshubzylinder nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, und daß zwischen Kolben (4), Zylindermantel (1) auf dem Kolben (4) ein Dichtungsring (15) befestigt ist.
6. Pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Arbeitshubzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsenergie dem Zylinder über mehrere Gegendruckleitungen (6) und eine oder mehrere Arbeitsdruckleitungen ('7) zugeführt ist.
7. Pneumatisch oder hydrtlulisch angetriebener Arbeitshubzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Xrafthub (10) des Kolbens einem Arbeitsweg des Schneid-, Präge- oder Preßwerkzeuges von nur wenigen Millimetern entspricht.