DE19732761C2 - Vorrichtung zur Endlagendämpfung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Endlagendämpfung des axial bewegbaren Kolbens eines pneumatischen Arbeitszy­ linders, wobei der Kolben ab einer Dämpfungsposition bis zum Erreichen einer durch eine gehäuseseitige Abschlußwand vorge­ gebenen Kolbenendlage eine Dämpfungsphase durchläuft, die in eine anfängliche Abbremsphase und eine sich daran anschlie­ ßende Entlüftungsphase unterteilt ist, mit wenigstens einem mit dem Kolben oder mit der Abschlußwand verbundenen, axial zum jeweils anderen Teil weisenden Verschlußteil, dem eine an dem besagten jeweils anderen Teil vorgesehene und von einer ringförmigen Dichtung umgebene Öffnung gegenüberliegt und das bei beginnender Abbremsphase in die Dichtung eintaucht, wobei es von einer an der Dichtung vorgesehenen ringförmigen Dicht­ partie dichtend umgriffen wird, so dass ein in die zugeordne­ te, abströmseitige Zylinderkammer mündender Abströmkanal ab­ gesperrt und in dieser ein den Kolben abbremsender Druckan­ stieg hervorgerufen wird, und mit einer Entlüftungseinrich­ tung, die mindestens einen Umgehungskanal aufweist, der im Anschluß an die Abbremsphase unter Umgehung der Dichtung eine fluidische Verbindung zwischen der abströmseitigen Zylinder­ kammer und dem Abströmkanal herstellt und dadurch die Entlüf­ tungsphase hervorruft.

Eine derartige Vorrichtung zur Endlagendämpfung geht aus der DE 295 17 364 U1 hervor. Sie dient dem Zweck, die bisherige Dämpfung bezüglich ihrer dynamischen Empfindlichkeit zu ent­ schärfen. Während eines Hubes bewegt sich der Kolben zunächst mit einer gewissen Arbeitsgeschwindigkeit, wobei aus dem ab­ strömseitigen Arbeitsraum Luft über den Abströmkanal ausge­ schoben wird. Mit Beginn der Dämpfungsphase ist der Abström­ kanal abgesperrt, so dass die abströmende Luft nurmehr über einen Dämpfungskanal abströmen kann und sich in der abström­ seitigen Zylinderkammer ein Gegendruck aufbaut, der den Kol­ ben abbremst. Um zu verhindern, dass im Bereich der Endlage ein zu hoher Restdruck vorherrscht, der einen Rückprall des Kolbens hervorrufen könnte, ist eine Entlüftungsvorrichtung vorgesehen. Sie bewirkt, dass beim Erreichen der Kolbenendla­ ge ein in der abströmseitigen Zylinderkammer eventuell noch herrschender Restdruck praktisch schlagartig über mindestens einen mit Atmosphärendruck in Verbindung stehenden Umgehungs­ kanal abgebaut wird. Der Kolben läßt sich somit bei energie­ bezogener optimaler Einstellung schwingungsfrei in die Endla­ ge fahren.

Die bekannte Vorrichtung ermöglicht zwar eine zuverlässige Arbeitsweise, erfordert jedoch einen gewissen baulichen Auf­ wand und eine größere Anzahl bewegter Bauteile, was sich nachteilig auf die Kosten niederschlägt. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die mit verringertem bauli­ chem Aufwand in kostengünstiger und betriebssicherer Weise ein praktisch rückprallfreies Abbremsen des Kolbens bis in die Endlage ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den Oberbe­ griffsmerkmalen des Patentanspruches 1 vorgesehen, dass die Entlüftungseinrichtung mehrere Umgehungskanäle aufweist, die in dem gegen Ende der Kolbenbewegung von der Dichtpartie der ringförmigen Dichtung umschlossenen Endabschnitt des Ver­ schlußteiles vorgesehen und derart ausgebildet sind, dass sie ab Beginn der Entlüftungsphase sowohl vor als auch hinter der Dichtpartie der Dichtung zur Außenfläche des Verschlußteiles ausmünden und Druckluft aus der abströmseitigen Zylinderkam­ mer an der Dichtpartie vorbei in den Abströmkanal abströmen kann, wobei die Umgehungskanäle von mit Abstand zueinander über den Umfang des Verschlußteiles verteilten und zur Um­ fangsfläche des Verschlußteiles offenen nutähnlichen Entlüf­ tungsvertiefungen gebildet sind.

Somit befinden sich mehrere Umgehungskanäle an dem Verschluß­ teil und arbeiten mit der Dichtpartie der ringförmigen Dich­ tung zusammen, die eine Art Ventilfunktion übernimmt. Während der Abbremsphase arbeitet die Dichtpartie der Dichtung mit einem Verschlußabschnitt der Verschlußteils zusammen, damit der Strömungsweg durch den Abströmkanal hindurch versperrt ist und sich in der abströmseitigen Zylinderkammer ein Druck aufbauen kann. Hierbei befinden sich die Umgehungskanäle auf der der Zylinderkammer zugewandten Axialseite der Dichtpar­ tie. Sobald jedoch das Verschlußteil mit einer vorbestimmten Eintauchtiefe durch die ringförmige Dichtung hindurchgreift, gelangen die Umgehungskanäle in eine Position, in der sie auf beiden Axialseiten der Dichtpartie ausmünden. Dadurch kann die in der abströmseitigen Zylinderkammer komprimierte Luft unter Umgehung der Dichtpartie an dieser vorbei in den Ab­ strömkanal und von dort in der Regel über ein Ventil an die Umgebung abströmen. Der Druckabbau verhindert, dass der Kol­ ben bei Erreichen der Endlage zurückgestoßen wird oder Schwingungen auftreten. Bedingt durch die Mehrzahl von Umge­ hungskanälen kann bei kompakten Abmessungen ein relativ gro­ ßer Entlüftungsquerschnitt zur Verfügung gestellt werden, der selbst bei hoher Verdichtung des in der abströmseitigen Zy­ linderkammer verbleibenden Restvolumens eine zuverlässige schlagartige Entlüftung gewährleistet. Durch die nutähnliche Ausgestaltung der Entlüftungsvertiefungen kann außerdem er­ reicht werden, dass die zwischen benachbarten Entlüftungsver­ tiefungen vorhandenen Trennwände eine Stützfunktion auf die umgebende Dichtung ausüben, so dass diese an einem radialen Eindringen in die Entlüftungsvertiefungen gehindert wird und der Entlüftungsquerschnitt auch bei starker Sogwirkung keine Beeinträchtigung erfährt.

Aus der DD 246 600 A1 geht ein Arbeitszylinder mit ähnlichem Dämpfungsprinzip hervor, wobei der Abbremseffekt jedoch auf einer Komprimierung eines dem Verschlußteil vorgelagerten Verdichtungsraumes beruht. Das Ausströmen des Druckmediums aus der abströmseitigen Zylinderkammer wird dabei nicht be­ einträchtigt, so dass die Dämpfungsintensität allein durch die Einstellung eines Druckbegrenzungsventils vorgegeben wird. Bevor der Kolben seine Endlage erreicht, wird der Ver­ dichtungsraum durch eine lokale Einschnürung des Verschluß­ teils, die durch eine konische Fläche definiert wird, mit der abströmseitigen Zylinderkammer in Verbindung gesetzt. Der durch die lokale Einschnürung zur Verfügung gestellte Strö­ mungsquerschnitt ist allerdings relativ gering. Dadurch kann es geschehen, dass bei entsprechender Einstellung des Druck­ begrenzungsventils in dem Verdichtungsraum ein derart hoher Druck entsteht, dass das Fluidvolumen im Moment der Entlüf­ tung nicht komplett ausströmen kann. Der noch verbleibende Restdruck kann dann weiterhin einen Rückprall des Kolbens verursachen. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Dichtung aufgrund der auf einen einzigen Umfangsbereich des Verschluß­ teils beschränkten Entlüftungsströmung beschädigt wird.

Nun wird zwar in der GB 2 095 753 A bereits ein Arbeitszylin­ der beschrieben, der mit einer Dämpfungsvorrichtung ausge­ stattet ist, die über axiale Nuten verfügt. Diese dienen je­ doch nicht der Entlüftung, sondern haben eine Drosselfunkti­ on. Sie bewirken eine allmähliche Verringerung des dem aus­ strömenden Druckmedium zur Verfügung stehenden Strömungsquer­ schnittes, so dass sich in der abströmseitigen Zylinderkammer ein allmählicher Druckaufbau einstellt, der zur Verlangsamung der Kolbengeschwindigkeit beiträgt. Maßnahmen, die zur Redu­ zierung des Rückpralles des Kolbens bei Erreichen der Endlage abzielen, sind nicht getroffen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen aufgeführt.

Die Endlagendämpfung läßt sich sowohl bei Arbeitszylindern mit Kolbenstange als auch bei kolbenstangenlosen Arbeitszy­ lindern einsetzen. Bei Arbeitszylindern mit Kolbenstange ist das Verschlußteil zweckmäßigerweise am Kolben angeordnet, während sich die Dichtung und die von dieser umgebene Öffnung an der Abschlußwand befindet, wobei die Öffnung von der Mün­ dung des axial in die zugeordnete Zylinderkammer ausmündenden Abströmkanals gebildet ist. Hierbei sind dann die Umgehungs­ kanäle mitbewegbar mit dem Kolben verbunden. Während der Dämpfungsphase taucht das Verschlußteil durch die Dichtung hindurch in den Abströmkanal ein.

Bei kolbenstangenlosen Arbeitszylindern und hierbei insbeson­ dere bei sogenannten Schlitzzylindern ist es empfehlenswert, das Verschlußteil an einer Abschlußwand anzuordnen und die ringförmige Dichtung mit der zugehörigen Öffnung am Kolben vorzusehen. Die von der Dichtung umgebene Öffnung kann dann von der Mündung einer am Kolben vorgesehenen, zum Verschluß­ teil hin offenen Ausnehmung gebildet sein, in die das Ver­ schlußteil während der Dämpfungsphase eintaucht. Die Mündung des Abströmkanals der zugeordneten Zylinderkammer befindet sich hier insbesondere im Bereich der freien Stirnseite des Verschlußteils.

Es versteht sich, dass bei allen Zylindertypen die Anbringung des Verschlußteils wahlweise kolbenseitig oder an einer Ab­ schlußwand erfolgen kann.

Bei einer besonders kostengünstigen Lösung sind die Umge­ hungskanäle in einem Hülsenkörper ausgebildet, der auf einem vom Kolben wegragenden Axialfortsatz sitzt. Besteht der Hül­ senkörper aus Kunststoffmaterial, läßt er sich sehr einfach durch ein geeignetes Gießverfahren herstellen, beispielsweise durch Spritzgießen, wobei die nutartig ausgebildeten Umge­ hungskanäle unmittelbar spanlos eingeformt werden können.

Um während der Abbremsphase einen zu starken Druckanstieg in der abströmseitigen Zylinderkammer zu verhindern und weiter­ hin das Abströmen einer gewissen Luftmenge zu erlauben, ist zur Energieanpassung zweckmäßigerweise zusätzlich zu dem Ab­ strömkanal ein Dämpfungskanal vorgesehen, der auch in der Ab­ schlußwand ausgebildet sein kann und ebenfalls in die ab­ strömseitige Zylinderkammer mündet. Bei verschlossenem Ab­ strömkanal kann nun die verdrängte Druckluft über den Dämp­ fungskanal abströmen, in den beispielsweise eine Drosselein­ richtung bzw. eine Dämpfungsdrossel oder ein Überström- bzw. Überdruckventil eingeschaltet ist, um die abströmende Fluid­ menge zu begrenzen.

Beim Auftreten von Energieschwankungen besteht speziell beim Einsatz eines Überdruckventils die Gefahr, dass der Kolben wegen des sich aufbauenden Gegendruckes die Kolbenendlage gar nicht erst erreicht und eine Bewegungsumkehr stattfindet, noch bevor die Entlüftungsphase eingeleitet ist. Um diesem Problem zu begegnen, ist zweckmäßigerweise an dem Verschluß­ teil ein axial verschiebbarer Hülsenkörper vorgesehen, der die Funktion eines Ventilgliedes übernimmt und der zweckmäßi­ gerweise auch die Umgehungskanäle trägt. Der Hülsenkörper ist normalerweise durch Federkraft in Richtung zum Kolben in eine Schließstellung vorgespannt, in der ein Hilfs-Entlüftungs­ kanal abgesperrt ist. Findet nun während der Abbremsphase ei­ ne Bewegungsumkehr des Kolbens statt, so wird der Hülsenkör­ per in Folge der an ihm anhaftenden Dichtpartie festgehalten, so dass er sich bei sich entgegengesetzt bewegendem Kolben entgegen der Federkraft in eine Offenstellung verlagert, in der der Hilfs-Entlüftungskanal freigegeben ist. Dadurch ist eine Entlüftung der abströmseitigen Zylinderkammer über den Abströmkanal möglich, wobei der Hilfs-Entlüftungskanal prak­ tisch einen zu den Umgehungskanälen parallelgeschalteten weiteren Umgehungskanal darstellt, der jedoch nur zur Korrekturentlüftung zum Einsatz gelangt. Nach dem Öffnen des Hilfs-Entlüftungskanals findet wegen der Entlüftung der Zylinderkammer eine neuerliche Bewegungsumkehr des Kolbens statt, der somit die Endlage erreichen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Endlagendämpfung im Zusammenhang mit einem pneumatischen Arbeitszylinder, von dem lediglich ein Endabschnitt dargestellt ist, im Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Fig. 1 bei nur teilweiser Darstellung der Bestandteile des Arbeitszylinders gemäß Schnittlinie II-II,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des Arbeits­ zylinders aus Fig. 1 im Bereich der die Dämpfung bewirkenden Dichtung, wobei der Zustand während der Abbremsphase gezeigt ist,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellungsweise, wobei der Zustand während der Entlüftungsphase gezeigt ist,

Fig. 5 eine weitere Bauform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung, bei der zur Korrektur-Entlüftung ein Hilfs-Entlüftungskanal vorgesehen ist und wobei ein Zustand während der Abbremsphase gezeigt ist, wiederum im Längsschnitt,

Fig. 6 die Anordnung aus Fig. 5, wobei ein Zustand gezeigt ist, bei dem der Hilfs-Entlüftungskanal geöffnet ist,

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnit VII aus Fig. 5 und

Fig. 8 schematisch eine Anwendung bei einem kolben­ stangenlosen Arbeitszylinder.

In den Ausführungsbeispielen ist jeweils ein pneumatisch betätigter Arbeitszylinder 1 gezeigt, dessen Gehäuse 2 über ein Zylinderrohr 3 verfügt, das stirnseitig durch Abschlußwände 4 verschlossen ist. In den Abbildungen ist jeweils nur ein stirnseitiger Endabschnitt des Arbeits­ zylinders 1 gezeigt.

Im Innern des Zylinderrohres 3 befindet sich ein axial in Richtung der Zylinder-Längsachse 5 hin und her bewegbar geführter Kolben 6. Dieser ist wie abgebildet vorzugsweise mit einer Kolbenstange 7 fest verbunden, die eine oder beide Abschlußwände 3 nach außen hin durchsetzt, wo sie mit einer zu betätigenden Einrichtung verbindbar ist.

Der beispielsgemäße Kolben 6 setzt sich aus zwei axial aneinandergefügten Kolbenhälften 6', 6" zusammen, zwischen denen ein dauermagnetischer Ringmagnet 8 einge­ spannt ist, der zur berührungslosen Betätigung nicht näher dargestellter, außen am Zylinderrohr 3 angeordneter Sensoren dient. Der Kolben 6 verfügt des weiteren über eine oder mehrere im Bereich seines Außenumfanges ange­ ordnete umlaufende Dichtungen 12, die dichtend mit der Innenfläche des Zylinderrohres 3 zusammenarbeiten, so daß der den Kolben 7 aufnehmende Zylinderraum in zwei Zylinderkammern 13, 14 unterteilt wird. Indem der einen oder anderen Zylinderkammer Druckluft zugeführt wird, wobei gleichzeitig die andere Zylinderkammer entlüftet wird, läßt sich der Kolben 6 zu einer axial gerichteten Hubbewegung veranlassen.

Wenigstens einer der Abschlußwände 4 des Arbeitszylinders 1 ist eine nachfolgend vereinfacht als Dämpfungsvor­ richtung 15 bezeichnete Vorrichtung zur Endlagendämpfung des Kolbens 6 zugeordnet. Die Kolbenendlage wird mecha­ nisch durch eine an der Abchlußwand 4 vorgesehene, dem Kolben 6 zugewandte Anschlagfläche 16 vorgegeben. Ohne besondere Dämpfungsmaßnahmen schlägt der Kolben 6 bei Erreichen der Kolbenendlage hart auf die Anschlagfläche 16 auf. Selbst wenn die Anschlagfläche 16 nicht unmittelbar von der Abschlußwand 4, sondern von einem dieser vor­ geschalteten gummielastischen Pufferelement gebildet ist, ist der Endaufprall immer noch sehr stark. Die erfindungs­ gemäße Dämpfungsvorrichtung 15 ist in der Lage, den Aufprall erheblich zu reduzieren.

Während seiner axialen Hubbewegung nähert sich der Kolben 6 an seine Kolbenendlage an. Dabei verdrängt er aus der der Anschlagfläche 16 zugeordneten abströmseitigen Zylinderkammer 13 die darin enthaltene Luft, die über einen in der Abschlußwand 4 ausgebildeten Abströmkanal 17 abströmt. Der Abströmkanal 17 mündet über eine Anschluß­ öffnung 18 an der Außenfläche der Abschlußwand 4 aus, an die eine weiterführende Druckmittelleitung angeschlossen werden kann, die zu einem Steuerventil führt. Dieses Steuerventil ist so geschaltet, daß die abströmende Luft über das Steuerventil an die Umgebung abgeblasen wird. Bei umgeschaltetem Steuerventil kann über die Anschlußöffnung 18 und den Abströmkanal 17 Druckluft zugeführt werden, um den Kolben 6 zu einer Bewegung in die entgegengesetzte Richtung zu veranlassen.

Das Wirkprinzip der beispielsgemäßen Dämpfungsvorrichtung 15 sieht vor, daß gegen Ende des Kolbenhubes in der abströmseitigen Zylinderkammer 13 ein Druckanstieg her­ vorgerufen wird, der dem Kolben 6 eine Bremskraft ent­ gegensetzt, so daß er abgebremst wird. Diese Hubphase des Kolbens sei als Dämpfungsphase bezeichnet, die bei Beginn der Dämpfungsphase vorliegende Position des Kolbens 6 als Dämpfungsposition.

Die beispielsgemäße Dämpfungsvorrichtung 15 verfügt außer dem Abströmkanal 17 über einen diesem parallelgeschalteten Dämpfungskanal 22. Der Dämpfungskanal 22 steht ebenfalls mit der Anschlußöffnung 18 in Verbindung. Sowohl der Abströmkanal 17 als auch der Dämpfungskanal 22 münden jeweils über eine im Bereich der Anschlagfläche 16 vor­ gesehene Öffnung 23, 24 in die sich anschließende Zylinderkammer 13. In den Dämpfungskanal 22 ist eine Einrichtung zur Energieanpassung 25 eingeschaltet, mit der sich der in Abhängigkeit von der abzubremsenden kinetischen Energie des Kolbens 6 in der abströmseitigen Zylinderkammer 13 während der Dämpfungsphase qualitativ einstellende Druckverlauf zur Energieanpassung vorgeben läßt.

Im Bereich der der Zylinderkammer 13 zugewandten Öffnung 23 des Abströmkanals 17 ist eine ringförmige Dichtung 26 axial unbeweglich an der Abschlußwand 4 festgelegt. Sie umschließt besagte Öffnung 23. Vorzugsweise ist die Dichtung 26 wie abgebildet von einem Lippendichtring gebildet, der eine zum Kolben 6 ragende und gleichzeitig schräg nach radial innen verlaufende ringförmige konische Dichtlippe 27 aufweist. Der freie Endbereich der Dicht­ lippe 27 bildet eine ringförmige Dichtpartie 28.

An der der Abschlußwand 4 zugewandten Axialseite des Kolbens 6 befindet sich ein dem Kolben 6 vorgelagertes Verschlußteil 32, das beispielsgemäß nach Art eines stutzenartigen Axialvorsprunges ausgebildet ist. Ein derartiges Verschlußteil 32 läßt sich auch als Dämpfungs­ kolben bezeichnen. Es ist fest mit dem Kolben 6 verbunden und ragt ausgehend von diesem in Richtung zu der Öffnung 23 des Abströmkanals 17, die dem Verschlußteil 32 koaxial gegenüberliegt.

Bevorzugt hat das Verschlußteil 32 eine im wesentlichen zylindrische Außenkontur. Sein Durchmesser ist etwas geringer als derjenige des sich an die Öffnung 23 an­ schließenden, axial verlaufenden Aufnahmeabschnittes 33 des Abströmkanals 17, so daß das Verschlußteil 32 durch die Dichtung 26 hindurch in den Aufnahmeabschnitt 33 ein­ tauchen kann.

Gleichzeitig ist der Außendurchmesser des Verschlußteils 32 etwas größer als der von der Dichtpartie 28 begrenzte Innendurchmesser, so daß die Dichtung 26 im Bereich ihrer Dichtlippe 27 vom eintauchenden Verschlußteil 32 leicht elastisch gedehnt wird. Dadurch ist gewährleistet, daß die Dichtung 26 mit ihrer Dichtpartie 28 gut dichtend an der koaxial umschlossenen Umfangsfläche 34 des Verschlußteils 32 zur Anlage gelangen kann.

Das Verschlußteil 32 ist in Längsrichtung in mehrere Abschnitte unterteilt. Im Bereich seines dem Kolben 6 axial abgewandten freien Endes befindet sich ein Einführ­ abschnitt 35 mit konischer Gestalt, der das Einführen des Verschlußteils 32 in die Dichtung 26 erleichtert. An den Einführabschnitt 35 schließt sich ein außen zylindrisch konturierter Verschlußabschnitt 36 an, auf den, zum Kolben 6 hin, ein Entlüftungsabschnitt 37 folgt. Der Entlüftungs­ abschnitt 37 ist an dem dem Kolben 6 unmittelbar benach­ barten Endabschnitt 38 des Verschlußteils 32 vorgesehen, der von der Dichtpartie 28 umschlossen wird, wenn der Kolben 6 sich in unmittelbarer Nähe der Kolbenendlage befindet oder diese einnimmt.

Bewegt sich der Kolben 6 ausgehend von seiner nicht dar­ gestellten linken Endstellung nach rechts, so befindet sich das Verschlußteil 32 zunächst noch außerhalb der Dichtung 26, und die verdrängte Luft kann über den Abströmkanal 17 und die Anschlußöffnung 18 ungehindert abströmen, so daß sich der Kolben 6 mit normaler Arbeits­ geschwindigkeit verlagert.

Gegen Ende der Hubbewegung taucht das Verschlußteil 32 ko­ axial in die Dichtung 26 ein, wobei der Abströmkanal 17 versperrt wird, sobald die Dichtpartie 28 an der Umfangs­ fläche des Verschlußabschnittes 36 dichtend anliegt. Die hierbei vom Kolben 6 eingenommene Position ist die schon erwähnte Dämpfungsposition. Von nun an kann die Luft nur noch über den Dämpfungskanal 22 ausströmen, was infolge der in diesen eingeschalteten Einrichtung zur Energie­ anpassung 25 zu einer Druckerhöhung in der abströmseitigen Zylinderkammer 13 führt. Als Folge verlangsamt sich die Bewegung des Kolbens 6, bis das Verschlußteil 32 so weit durch die Dichtung 26 hindurchragt, bis deren Dichtpartie 28 im Übergangsbereich 39 zwischen dem Verschlußabschnitt 36 und dem Entlüftungsabschnitt 37 positioniert ist. Der bis dahin abgelaufene Abschnitt der Dämpfungsphase sei als Abbremsphase bezeichnet. Die Abbremsphase findet statt, solange die Dichtpartie 28 den Verschlußabschnitt 36 des Verschlußteils 32 dichtend umschließt.

Der Kolben 6 befindet sich nun kurz vor Erreichen seiner Endlage. Nun setzt als weiterer Abschnitt der Dämpfungs­ phase eine Entlüftungsphase ein. Auch ihr Beginn und ihre Dauer sind hubabhängig. Sie beginnt zu dem Zeitpunkt, zu dem das Verschlußteil 32 mit seinem Verschlußabschnitt 36 durch die Dichtpartie 28 hindurchgeschoben ist und der Dichtpartie 28 nurmehr der Entlüftungsabschnitt 37 des Verschlußteils 32 radial innen gegenüberliegt. Die Ent­ lüftungsphase endet mit dem Erreichen der Kolbenendlage.

Das Verschlußteil 32 verfügt im Bereich seines Ent­ lüftungsabschnittes 37 über eine Entlüftungseinrichtung 40, die eine Mehrzahl von Umgehungskanälen 43 aufweist. Ein jeweiliger Umgehungskanal 43 ist vorzugsweise von einer nutähnlichen Vertiefung gebildet, die als Ent­ lüftungsvertiefung 44 bezeichnet sei und eine der axialen Länge des Entlüftungsabschnittes 37 entsprechende axiale Erstreckung aufweist. Jede Entlüftungsvertiefung 44 ist zur Umfangsfläche 34 des Verschlußteils 32 hin offen. Bevorzugt erstreckt sich eine jeweilige Entlüftungs­ vertiefung 44 linear, wobei zweckmäßigerweise eine zur Zylinder-Längsachse 5 parallele Ausrichtung gewählt ist.

Wie aus der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 2 gut hervorgeht, sind die Entlüftungsvertiefungen 44 insbeson­ dere gleichmäßig verteilt entlang des Außenumfanges des Verschlußteils 32 angeordnet. In Umfangsrichtung benach­ barte Entlüftungsvertiefungen 44 sind durch eine rippen­ artige Erhöhung bzw. Zwischenwand 45 voneinander getrennt.

Während der Abbremsphase liegen die Entlüftungsver­ tiefungen 44 vollständig auf der der abströmseitigen Zylinderkammer 13 zugewandten Vorderseite der Dichtpartie 28, was die Fig. 3 näher illustriert. Sobald jedoch das Verschlußteil 32 mit dem Entlüftungsabschnitt 37 in den von der Dichtpartie 28 umschlossenen Bereich der Dichtung 26 eintaucht, ergibt sich der in Fig. 1 und 4 abgebildete Zustand, bei dem eine jeweilige Entlüftungsvertiefung 44 mit einem ersten Abschnitt 46 axial vor der Dichtpartie 28 und mit einem zweiten Abschnitt 47 axial nach der Dicht­ partie 28 zu liegen kommt. Auf diese Weise kann Druckluft über die einzelnen Entlüftungsvertiefungen 44 an der Dichtpartie 28 vorbei aus der abströmseitigen Zylinder­ kammer 13 gemäß Pfeil 48 in den Abströmkanal 17 ausströmen, was eine schlagartige Entlüftung der Zylinder­ kammer 13 bewirkt und wodurch ein in dieser eventuell noch herrschender Restdruck umgehend abgebaut wird.

Anstelle der Mehrzahl von Umgehungskanälen bzw. Ent­ lüftungsvertiefungen könnte auch jeweils nur ein einziger Umgehungskanal 43 vorgesehen sein. Die größere Anzahl von Umgehungskanälen 43 ermöglicht allerdings die Bereit­ stellung größerer Strömungsquerschnitte und ein gleich­ mäßigeres Abströmverhalten.

Es wäre grundsätzlich möglich, auf die aus Fig. 2 gut ersichtlichen Zwischenwände 45 zu verzichten, so daß sich eine einzige, strichpunktiert angedeutete Entlüftungs­ vertiefung 44' ergäbe, die nach Art einer Ringnut bzw. Umfangsvertiefung ausgebildet ist und sich ohne Unter­ brechung über den gesamten Umfang des Verschlußteils 32 erstreckt. Hier könnte jedoch das Problem auftreten, daß die flexible Dichtlippe 27 so weit nach innen verformt wird, daß sie am Grund der Umfangsvertiefung 44' anliegt und damit den Umgehungskanal 43 versperrt. Aus diesm Grund dienen beim Ausführungsbeispiel die Zwischenwände 45 als Stützpartien 49, auf deren radialer Außenfläche 50 sich die Dichtlippe 27 mit ihrer Dichtpartie 28 abstützen kann. Die Stützpartien 49 dienen somit zur Begrenzung des Ver­ formungsweges der Dichtpartie 28 und gewährleisten, daß der Durchgang durch die Entlüftungsvertiefungen 44 stets ungehindert frei bleibt.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die besagte radiale Außenfläche 50 der Stützpartien 49 in axialer Flucht mit der Umfangsfläche 34 des Verschluß­ abschnittes 36 ausgebildet ist, so daß die Dichtpartie 28 sanft und verschleißfrei zwischen dem Verschlußabschnitt 36 und dem Entlüftungsabschnitt 37 gleiten kann.

Als besonders zweckmäßig hat sich die aus Fig. 2 hervor­ gehende Querschnittsgestaltung des Verschlußteils 32 erwiesen. Hier liegt ein wellenähnlicher Umfangsverlauf mit abwechselnd aufeinanderfolgenden Erhebungen (Stütz­ partien 49) und Vertiefungen (Entlüftungsvertiefungen 44) vor, wobei die Übergänge gerundet sind.

Prinzipiell könnte das Verschlußteil 32 als einstückiger Körper ausgebildet sein. Vorteilhafter erscheint jedoch die beim Ausführungsbeispiel verwirklichte Lösung, bei dem das Verschlußteil 32 einen die Umfangsfläche 34 und die Umgehungskanäle 43 aufweisenden Hülsenkörper 53 aufweist, der auf einem vom Kolben 6 axial wegragenden Axialfortsatz 54 sitzt. Hier besteht die vorteilhafte Möglichkeit, den Hülsenkörper 53 mit der zur Bildung der Entlüftungsver­ tiefungen 44 notwendigen Formgebung als Kunststoffteil durch Spritzgießen preiswert herzustellen.

Beim Ausführungsbeispiel ist der Kolben 6 auf einen ver­ ringerten Querschnitt aufweisenden Endabschnitt 56 der Kolbenstange 7 bis zur Anlage an einer Ringschulter 57 aufgesteckt. Dabei ragt der Endabschnitt 56 mit einem Gewindefortsatz 55 über den Kolben 6 hinaus. Auf diesen ist der beispielsgemäß mit einem Innengewinde versehene Axialfortsatz 54 aufgeschraubt, so daß der Kolben 6 gegen die Ringschulter 57 gedrückt wird. Gleichzeitig wird auch der Hülsenkörper 53 gehalten, der im Bereich des dem Kolben 6 zugewandten Endabschnittes 38 einen ringförmigen, nach innen ragenden Radialvorsprung 58 aufweist, der in eine Umfangsvertiefung 59 des Axialfortsatzes 54 ein­ greift.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, kann auf beiden Axialseiten des Kolbens 6 ein Verschlußteil 32 vorgesehen sein, um in beiden Hubrichtungen die erfindungsgemäße Dämpfungswirkung zu erhalten. Hierbei kann der den Hülsenkörper 53 tragende Axialfortsatz 54 zweckmäßigerweise von der Kolbenstange 7 gebildet sein.

Die Einrichtung zur Energieanpassung 25 des Ausführungs­ beispieles gemäß Fig. 1 ist als einstellbare Drossel­ einrichtung 60 ausgebildet, die auch als Dämpfungsdrossel bezeichnet werden kann. Sie umfaßt ein je nach Einstellung mehr oder weniger weit in den Dämpfungskanal 22 eintauchendes Drosselglied 61, das beispielsgemäß Bestandteil einer Drosselschraube ist und mit dem sich der Strömungsquerschnitt des Dämpfungskanales einstellen läßt.

In einer aus Fig. 5 und 6 hervorgehenden alternativen Aus­ gestaltung ist die Einrichtung zur Energieanpassung 25 von einem Überdruckventil oder Überströmventil 63 gebildet. Es verfügt über ein durch eine Federeinrichtung 64 in eine Schließstellung vorgespanntes Schließglied 65, das ent­ gegen der Federkraft von dem in der abströmseitigen Zylinderkammer 13 herrschenden Druck beaufschlagt wird. Bei Erreichen eines bestimmten Druckes öffnet das Über­ strömventil 63, so daß die Druckluft über den Dämpfungs­ kanal 22 ausströmen kann. Die Schließkraft des Überström­ ventils 63 ist variabel einstellbar, um vorgeben zu können, bei welchem Druck das Überströmventil öffnet.

Bei einer als Überströmventil 63 ausgebildeten Einrichtung zur Energieanpassung 25 kann bei auftretenden Energie­ schwankungen unter Umständen der Fall eintreten, daß während der Abbremsphase vor Erreichen der Entlüftungs­ strecke bzw. -phase eine Bewegungsumkehr erfolgt, da insbesondere bei hohen Energien ohne Erreichen der Entlüftungsphase die Geschwindigkeit zu Null werden kann und eine negative Beschleunigung auftritt. Dies führt dazu, daß der Kolben eine Bewegungsumkehr erfährt und sich im Rahmen einer Rückbewegung gemäß Pfeil 66 von der angestrebten Endlage entfernt, noch bevor er sie er­ reicht hat. Um dieser Problematik entgegenzuwirken, sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 Mittel vor­ gesehen, die eine Korrektur- bzw. Hilfs-Entlüftung der abströmseitigen Zylinderkammer 13 im Falle einer Bewegungsumkehr des Kolbens 6 in der Abbremsphase hervor­ rufen.

In diesem Zusammenhang sind beispielsgemäß die Umgehungs­ kanäle 43 wiederum an einem Hülsenkörper 53 vorgesehen, der koaxial auf einem mit dem Kolben 6 fest verbundenen Axialfortsatz 54 sitzt. Im Gegensatz zur Bauform gemäß Fig. 1 ist der Hülsenkörper 53 hier jedoch axial ver­ schiebbar auf dem Axialfortsatz 54 gelagert, und er bildet gleichzeitig ein Ventilglied 67. Durch eine Federein­ richtung 68 ist der Hülsenkörper 53 in eine aus Fig. 5 hervorgehende Schließstellung in Richtung zum Kolben 6 vorgespannt. Ein im radialen Zwischenbereich zwischen dem Axialfortsatz 54 und dem Hülsenkörper 53 ausgebildeter Hilfs-Entlüftungskanal 69, der im Bereich der beiden Stirnseiten des Hülsenkörpers 53 über Ausmündungen 72, 73 verfügt, ist hierbei verschlossen. Eine an der Innenfläche des Hülsenkörpers 53 angeformte Verschlußpartie 74 liegt hierbei dichtend an einer an einem Radialvorsprung des Axialfortsatzes 54 vorgesehenen Dichtpartie 75 an (Fig. 7). Die Federeinrichtung 68 ist zweckmäßigerweise als Druckfedereinrichtung ausgebildet und koaxial in einem Ringraum 76 zwischen dem Hülsenkörper 53 und dem Axialfortsatz 54 aufgenommen, wobei sie sich zwischen diesen beiden Bauteilen abstützt und den Hülsenkörper 53 in Richtung des Kolbens 6 beaufschlagt. Der Ringraum 76 ist vorzugsweise Bestandteil des Hilfs-Entlüfungskanals 69.

Wird der als Ventilglied 67 fungierende Hülsenkörper 53 relativ zum Axialfortsatz 54 in die vom Kolben 6 entgegen­ gesetzte Axialrichtung verschoben, öffnet sich zwischen der Verschlußpartie 74 und der Dichtkante 75 ein Über­ strömspalt 77, so daß Druckmedium aus der benachbarten Zylinderkammer 13 durch den nun offenen Hilfs-Entlüftungs­ kanal 69 hindurch in den Abströmkanal 17 strömen kann. Die Fluidströmung ist durch Pfeile 78 angedeutet. Der axiale Verschiebeweg des Hülsenkörpers 53 in Öffnungsrichtung ist zweckmäßigerweise durch einen am Axialfortsatz 54 vorge­ sehenen Anschlag 79 begrenzt.

Im Betrieb der Hilfs-Entlüftungseinrichtung wird die Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 67 von der Dichtung 26 hervorgerufen. Diese umschließt mit ihrer Dichtpartie 28 den in sie eintauchenden Hülsenkörper 53 während der Abbremsphase. Da die Dichtung 26 hierbei elastisch auf­ geweitet wird, umschließt sie den Hülsenkörper 53 relativ stramm und übt eine radiale Klemmkraft auf den Hülsenkörper 53 aus. Findet nun eine Bewegungsumkehr des Kolbens 6 statt, hält die Dichtung 26 mit ihrer Dichtpartie 28 den Hülsenkörper 53 fest, so daß zunächst nur der Axialfort­ satz 54 zurückgezogen wird, wobei der Hülsenkörper 53 in die Offenstellung gelangt. Auf Grund des nun schlagartig stattfindenden Druckabbaues in der Zylinderkammer 13 findet sofort eine neuerliche Bewegungsumkehr statt, wobei nun der Kolben 6 wegen des abgebauten Gegendruckes die Endlage erreichen kann.

Die Korrektur- bzw. Hilfsentlüftung ist grundsätzlich auch bei solchen Dämpfungsvorrichtungen einsetzbar, die keine Umgehungskanäle 43 aufweisen. Ferner kann die Dämpfungs­ vorrichtung auch bei kolbenstangenlosen Arbeitszylindern bzw. Linearantrieben eingesetzt werden.

Aus Fig. 8 geht schematisch eine Anwendung der Dämpfungs­ vorrichtung 15 bei einem kolbenstangenlosen Arbeits­ zylinder hervor. Mit den übrigen Ausführungsbeispielen übereinstimmende Teile sind hier mit identischen Bezugs­ zeichen versehen.

Bei dieser Ausführungsform ist das Verschlußteil 32 nicht am Kolben 6, sondern an einer der Abschlußwände 4 ange­ bracht. Es sitzt an der dem Kolben 6 zugewandten Axial­ seite der Abschlußwand 4 und ragt axial in Richtung zum Kolben. Während bei den anderen Ausführungsbeispielen die von der Dichtung 26 umgebene Öffnung 23 von der an der Abschlußwand 4 vorgesehenen Mündung des Abströmkanals 17 gebildet ist, befindet sich diese Öffnung 23 beim Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 8 dem Verschlußteil 32 axial gegenüberliegend am Kolben 6. Sie ist hier von der Mündung einer an dem Kolben 6 ausgebildeten Ausnehmung 83 ge­ bildet, die sich ausgehend von der der Abschlußwand 4 zugewandten Stirnseite 84 des Kolbens 6 nach Art einer Vertiefung axial in den Kolben 6 hineinerstreckt. Ihr Querschnitt und ihre Länge entsprechen zweckmäßigerweise demjenigen bzw. derjenigen des bei den übrigen Aus­ führungsformen vorgesehenen Aufnahmeabschnittes 33, so daß das Verschlußteil 32 bei Annäherung des Kolbens 6 an seine Endlage durch die Öffnung 23 hindurch in die Ausnehmung 83 eintauchen kann. Hierbei arbeitet dann die im Bereich der Öffnung 23 am Kolben 6 angeordnete ringförmige Dichtung 26 in der oben anhand der übrigen Ausführungsbeispiele bereits beschriebenen Art und Weise mit der Umfangsfläche 34 des Verschlußteils 32 zusammen. Der den Entlüftungs­ abschnitt 37 bildende Endabschnitt 38 befindet sich hierbei im Anschluß an die Abschlußwand 4.

Die zur zugeordneten Zylinderkammer 13 ausmündende Mündung 85 des Abströmkanals 17 befindet sich beim Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 8 an der der Abschlußwand 4 entgegen­ gesetzten und dem Kolben 6 zugewandten freien Stirnfläche 86 des Verschlußteils 32. Der durch die Abschlußwand 4 verlaufende Abströmkanal 17 erstreckt sich also mit einem Teilabschnitt 87 insbesondere koaxial durch das Verschluß­ teil 32 hindurch. Solange das Verschlußteil außerhalb der Dichtung 26 liegt, kann die in der Zylinderkammer 13 be­ findliche Luft durch die Mündung 85 hindurch über den Abströmkanal 17 ausströmen. Hat sich der Kolben 6 jedoch so weit an die Kolbenendlage angenähert, daß er mit seiner Dichtung 26 das Verschlußteil 32 umschließt, befindet sich die Mündung 85 innerhalb der Ausnehmung 83 und ist durch die Dichtung 26 von der abströmseitigen Zylinder­ kammer 13 abgesperrt.

Hat der Kolben 6 die Abbremsstrecke durchlaufen, so daß die Dichtung 26 mit der ringförmigen Dichtpartie 28 im Bereich des Entlüftungsabschnittes 37 zu liegen kommt, kann die Luft aus der Zylinderkammer 13 über die Um­ gehungskanäle 43 an der Dichtpartie 28 vorbei in die Ausnehmung 83 und von dort über die Mündung 85 in den Abströmkanal 17 abströmen. Das Wirkprinzip dieser Dämpfungsvorrichtung ist im übrigen das gleiche wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Endlagendämpfung des axial bewegbaren Kol­ bens (6) eines pneumatischen Arbeitszylinders (1), wobei der Kolben (6) ab einer Dämpfungsposition bis zum Erreichen einer durch eine gehäuseseitige Abschlußwand (4) vorgegebenen Kolben­ endlage eine Dämpfungsphase durchläuft, die in eine anfängliche Abbremsphase und eine sich daran anschließende Entlüftungsphase unterteilt ist, mit wenigstens einem mit dem Kolben (6) oder mit der Abschlußwand (4) verbundenen, axial zum jeweils anderen Teil (4, 6) weisenden Verschlußteil (32), dem eine an dem besagten je­ weils anderen Teil (4, 6) vorgesehene und von einer ringförmigen Dichtung (26) umgebene Öffnung (23) gegenüberliegt und das bei beginnender Abbremsphase in die Dichtung (26) eintaucht, wobei es von einer an der Dichtung (26) vorgesehenen ringförmigen Dichtpartie (28) dichtend umgriffen wird, so daß ein in die zu­ geordnete, abströmseitige Zylinderkammer (13) mündender Abström­ kanal (17) abgesperrt und in dieser ein den Kolben (6) ab­ bremsender Druckanstieg hervorgerufen wird, und mit einer Ent­ lüftungseinrichtung, die mindestens einen Umgehungskanal (43) aufweist, der im Anschluß an die Abbremsphase unter Umgehung der Dichtung (26) eine fluidische Verbindung zwischen der abström­ seitigen Zylinderkammer (13) und dem Abströmkanal (17) herstellt und dadurch die Entlüftungsphase hervorruft, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung mehrere Umgehungskanäle (43) aufweist, die in dem gegen Ende der Kolbenbewegung von der Dichtpartie (28) der ringförmigen Dichtung (26) umschlossenen Endabschnitt (38) des Verschlußteiles (32) vorgesehen und derart ausgebildet sind, daß sie ab Beginn der Entlüftungsphase sowohl vor als auch hinter der Dichtpartie (28) der Dichtung (26) zur Außenfläche (34) des Verschlußteiles (32) ausmünden und Druckluft aus der abströmseitigen Zylinderkammer (13) an der Dichtpartie (28) vorbei in den Abströmkanal (17) abströmen kann, wobei die Umgehungskanäle (43) von mit Abstand zueinander über den Umfang des Verschlußteiles (32) verteilten und zur Umfangsfläche (34) des Verschlußteiles (32) offenen nutähnlichen Entlüftungsvertie­ fungen (44) gebildet sind.

2. . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (32) mit dem Kolben (6) verbunden und diesem an der der Abschlußwand (4) zugewandten Axialseite vorgelagert ist, wobei die von der Dichtung (26) umgebene Öffnung (23) von der Mündung des in die zugeordnete Zylinderkammer (13) mündenden und in der Abschlußwand (4) verlaufenden Abströmkanals (17) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (32) mit der Abschlußwand (16) verbunden und dieser an der dem Kolben (6) zugewandten Axialseite vorgelagert ist, wobei die von der Dichtung (26) umgebene Öffnung (23) von der Mündung einer am Kolben (6) vorgesehenen Ausnehmung (83) gebil­ det ist und wobei sich der in der Abschlußwand (4) verlaufende Abströmkanal (17) durch das Verschlußteil (32) erstreckt und im Bereich dessen freier Stirnseite in die zugeordnete Zylinder­ kammer (13) ausmündet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verschlußteil (32) in dem während der Entlüftungsphase mit der Dichtpartie (28) des Dichtrings (26) zusammenarbeitenden Entlüftungsabschnitt (37) außen eine ab­ wechselnd Erhebungen und Vertiefungen aufweisende Querschnitts­ kontur mit wellenähnlichem Umfangsverlauf aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umgehungskanäle (43) in einem Hülsenkörper (53) ausgebildet sind, der auf einem von dem das Verschlußteil (32) tragenden Teil (4, 6) wegragenden Axialfortsatz (54) sitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (53) aus Kunststoffmaterial besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (53) axial verschiebbar auf dem Axialfort­ satz (54) angeordnet ist und ein Ventilglied (67) bildet, das durch Federkraft in Richtung des das Verschlußteil (32) tragenden Teiles (4, 6) in eine Schließstellung vorgespannt ist, in der es einen Hilfs-Entlüftungskanal (69) verschließt, und das bei sich im Sinne einer Entfernung aus der Kolbenendlage be­ wegendem Kolben (6) durch die es umschließende Dichtpartie (28) des Dichtringes festgehalten und dadurch relativ zu dem Axialfortsatz (54) in eine Offenstellung verschoben wird, in der der Durchgang durch den Hilfs-Entlüftungskanal (69) freige­ geben ist, der die zugeordnete Zylinderkammer (13) mit dem Ab­ strömkanal (17) verbindet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich zu dem Abströmkanal (1) ein ebenfalls mit der abströmseitigen Zylinderkammer (13) verbundener Dämpfungs­ kanal (22) vorgesehen ist, dem eine während der Abbremsphase für die Druckerhöhung in der abströmseitigen Zylinderkammer (13) verantwortliche Drosseleinrichtung (60) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (60) hinsichtlich ihrer Drosselintensität einstellbar ausgeführt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Abströmkanal (1) ein eben­ falls mit der abströmseitigen Zylinderkammer (13) verbundener Dämpfungskanal (22) vorgesehen ist, dem ein während der Abbrems­ phase den Druck in der abströmseitigen Zylinderkammer (13) bestimmendes Überdruckventil (63) zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (63) hinsichtlich seiner Schließkraft ein­ stellbar ausgeführt ist.