DE1947754U

DE1947754U - Pneumatische puffer fuer eine bewegte masse.

Info

Publication number: DE1947754U
Application number: DE1966G0035118
Authority: DE
Inventors: Adalbert Guggemos
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-07-22
Filing date: 1966-07-22
Publication date: 1966-10-13

Description

KA. 385 876*22.7.66

Adalbert Guggemos 8 München 82, den 18.7.1966

Winkelmooser Str. 1

Pneumatischer Puffer für eine bewegte

Masse

Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Puffer für eine bewegte Masse unter Verwendung eines Druckluftzylinders, der in Abhängigkeit von der bewegten Masse einseitig 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 ihrerseits über den Kolben des Zylinders auf den Körper und stößt diesen wieder zurück. Dieser sog. Rückstoß hat den Vorteil, daß er die G-egenbewegung des Körpers beschleunigen hilft, sofern dieser nach dem Stillstand sofort seine Bewegung in entgegengesetzter Eichtung fortsetzen soll. Es wird dadurch Antriebskraft eingespart.

Bei derartigen Puffern steht der Zylinder mit einem unter Druck stehenden Kessel in Verbindung, der die im Zylinder

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komprimierte luft aufnehmen kann. Die Größe der kinetischen Energie, die mit dem Puffer abgefangen werden soll, hängt dabei vom Volumen des Kessels 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 dar 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 sselbst auf sehr kurzem Bremsweg vollkommen rückstoßfrei zum Stillstand zu bringen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein mit dem Kompressionsraum verbundenes, an sich bekanntes Geschwindigkeitsregulierventil, 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 Druckluft!eitung liegt und den Aufbau eines Gegendruckes in diesem zum Halten des Kolbens in seiner Kompressionslage zu vermitteln vermag. Mach 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 Masse in ihren Bewegungsrichtungen zwischen sich ein. ferner kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Masse zwischen oder vor den ortsfest angeordneten Druckluftzylindern und den zugehörigen Ventilen bewegt 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 Bremspuffer hat auf Grund der Kompressibilität der Luft zusätzlich den Vorteil, daß die Stoßwirkung der kinetischen Energie weich abgefangen und der sich bewegende Körper erschütterungsfrei gebremst wird, ferner kann er in der Technik allgemein verwendet werden, hat eine äußerst gerhge Störanfälligkeit, eine hohe Lebensdauer, und die gewünschte Punktion kann leicht eingeregelt werden.

Durch die erfindungsgemäße kompressionsseitige 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 dem nicht der Kompressionswirkung unterliegenden Zylinderraum des Druckluft Zylinders 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 rückstoßfrei, auch auf relativ sehr kurzem Bremsweg, zum Stillstand kommt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Technik der bewegten Körper allgemein anwendbar.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im G-rundzuge dargestellt, und zwar zeigens

Pig. 1 einen pneumatisch wirkenden regelbaren Luftpuffer,.

Pig. 2 einen pneumatisch wirkenden regelbaren Bremspuffer und

Pig, 3 eine Kombination von pneumatisch wirkenden regelbaren Luft- und Bremspuffern.

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Der Luftpuffer (Pig. 1) "besteht aus einem Druckluft zylinder 1, einem Geschwindigkeitsregulierventil (Drosselventil) 2 und dem Drei- oder Vierwegeventil 3· Ein Yierwegeventil wird dannn angewendet, wenn ein weiterer, hier nioht erforderlicher Steuervorgang, vorgesehen ist. Der Raum 4 des DruckluftZylinders 1 steht mit dem Geschwindigkeitsregulierventil 2 und über die Leitung 5 mit dem Drei- oder Yierwegeventil 3 in Verbindung. Durch das Geschwindigkeitsregulierventil 2 kann der Querschnitt der Öffnung für den Luftaustritt aus dem Druckluftzylinderraum 4 vergrößert bzw. verkleinert werden, während es für einen Luftstrom in umgekehrter Richtung den vollen Querschnitt freigibt.

Zum Erläutern der Wirkungsweise sei angenommen, daß (Fig. 1) die Leitung 5 über das Drei- oder Vierwegeventil 3 von der Druckluftleitung 11 aus unter Druck steht und sich der Kolben 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. Voraussetzung dabei ist, daß 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 Yierwegeventil 3 wieder "betätigt und dabei die Leitung 5 belüftet, d.h. die Leitung 5 und somit auch der Raum 4 des Druckluftζylinders 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 Druckluftzylinders 1 ist am größten, wenn das Geschwindigkeitsregulierventil 2 geschlossen ist. Entsprechend erreicht dann audider Rückstoß ein Maximum. Andererseits wird bei bollkommen geöffnetem Geschwindigkeitsregulierventil 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 DruckluftZylinders 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 Rückstoß so groß gewählt werden, wie es zum Beschleunigen der Masse 9 in der Gegenrichtung gerade am günstigsten ist..

Der Bremspuffer (Mg. 2) ist dem Prinzip nach ein Luftpuffer (Fig. 1) mit Gegendruckwirkung. Er setzt sich aus dem Druckluft zylinder 1 , dem Geschwindigkeitsregulierventil 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 Dreioder 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 Druckluftzylinder 1 hin, so wird zuerst das Dreioder 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 hin geschoben und das Drei- oder Vierwegeventil 10 betätigt. Die durch diese Bewegung des Kolbensa 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 Vierwegeventils 10 so gewählt, daß dieser in dem Augenblick sein dem Kompressionsdruek

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im Raum 4 entsprechendes Maximum erreicht, wenn im Raum 4 des DruckluftZylinders 1 die jeweils größte Kompression eingetreten ist, dann heben sieh 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 Druckluftzjlinders 1 schiebt den Kolben 7 dann bis zur Bodenlage (Raum 4) im Druckluftzylinder 1, da die luft aus dem Raum 4 über das Geschwindigkeitsregulierventil 2 und das Drei- oder Vierwegeventil 3 entweichen kann. Durch das Zusammenwirken des Geschwindigkeitsregulierventils 2 und des Drei- oder Tierwegeventils 10 kann die Länge des Bremsweges in bestimmten Grenzen verändert werden, was für die genaue Einstellung des Haltepunktes der Masse wichtig ist.

Sobald sich die Masse 9 wieder in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wird zunächst das Drei- odesr 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 Brlmspuffern kann jeder einzeln (I¹Ig. 1 bzw. !ig. 2), doppelt, d.h. beidseitig der Masse 9 in deren Bewegungsrichtung

gemäß den Pig. 1 Tdzw. 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 oo&r dergl. erfolgen. !Ferner können sieh 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 Bremspuffer (Pig. 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, daß sich der Kolben 107 (Fig. 3) im Druckluftzylinder 101 in der Deckellage (Raum 106) befindet und die Leitung 105 unter Druck steht. Bewegt sieh die Masse 109 zum Druckluftzylinder hin, dann wird zunächst der Endschalter 115 betätigt und die Leitung 105 über das Drei-Wege-Elektromagnetventil entlüftet. Beim Verschieben des Kolbens 107 zur Bodenlage (Raum 104) des DruckluftZylinders 101 wird durch die Be-

tätigung des Endschalters 114 über das Drei-Wege-Elektromagnetventil 110 die leitung 108 a druckbelüftet, und zwar so, daß der zum Ausführungs"beispiel nach Fig. 2 beschriebene Gegendruck den Kompressionsdruck aufhebt und die Masse 109 dadurch ohne Rückstoß zum Stillstand kommt. Außerdem bewirkt der Luftdruck in der Leitung 5j daß der Kolben im Druckluftzylinder 1 zur Deckellage im Raum 6 des Druckluftzylinders 1 gedruckt 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. Beim Hineinschieben des Kolbens zur Bodenlage des Druckluftzylinders 1 (Raum 4) wird der Endschalter 117 betätigt und parallel dazu die Luft im Druckluftzylinder 1 komprimiert. Es kommt zu der im Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 erläuterten Pufferwirkung. Die Betätigung des Endsehalters 117 hat zur folge, daß über das Drei-Wege-Elektromagnetventil 103 die Leitung 105 belüftet wird und somit der Kolben 107 im Druckluftzylinder 101 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben wird, die durch die Deekelseite (Raum 106) gegeben ist. Nun kann das Arbeitsspiel von vorne beginnen.

Claims

Schutzansprüche

1) Pneumatischer Puffer für eine bewegte Masse unter Verwendung eines Druckluftzylinders, der in Abhängigkeit von der bewegten Masse einseitig komprimiert wird und in der Gegenrichtung diese Masse sofort danach wieder beschleunigt, gekennzeichnet durch ein mit dem Kompressionsraum (4,104) des DruckluftZylinders (1,101) verbundenes, an sich bekanntes Geschwindigkeitsregulierventil (2,102), das seinerseits von einem Drei- oder Vierwegeventil (3,103) überwacht wird, welches wiederum in Abhängigkeit von der Lage der bewegten Masse (9,109) betätigt wird und ein wahlweise an den, dem Kompressionsraum (4,104) auf der anderen Seite des Kolbens 17,107), gegenüberliegenden, Zylinderraum (6,106) angeschlossenes weiteres Drei- oder Vierwegeventil (10,110), das, ebenfalls von der bewegten Masse betätigt, an der Druckluftleitung {12,112) liegt und den Aufbau eines Gegendruckes in diesem zum Halten des Kolbens in seiner Kompressionslage zu vermitteln vermag, derart die Masse rückstoßlos zum Stillstand veranlassend.

2) Pneumatischer Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (9,109) zwischen oder vor den ortsfest angeordneten Druckluftzylindern (1,101) und den zugehörigen Ventilen (,2,102, 3,103, 10,110) bewegt wird.

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3) Pneumatischer Puffer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Masse (9,109) in der Gegenrichtung beschleunigende "bzw. zum Anhalten bringende Druckluftzylinder (1,101) mit nach diesen Wirkungen getrennten Ausbildungen ( I¹Ig. 3) die bewegte Masse in ihren Bewegungsriehtungen zwischen sich einschließt.

4) Pneumatischer Puffer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftzylinder (1,101) mit zugehörigen Ventilen (2,102, 3*103, 10,110) dann, wenn sie auf der Masse (9,109) montiert sind, durch ortsfeste Anschläge gesteuert werden»