DE19820102A1

DE19820102A1 - Oszillier-Zylinder

Info

Publication number: DE19820102A1
Application number: DE1998120102
Authority: DE
Inventors: Hans-Walter Dowy
Original assignee: Kracht GmbH
Current assignee: Kracht GmbH
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: DE19820102B4

Abstract

Der Oszillier-Zylinder besteht aus einem Gehäuse, in dem ein Kolben mit Hilfe mindestens einer Kolbenstange verfahrbar angeordnet ist. Er weist weiterhin einen Zulauf und einen Ablauf für Hydraulik-Flüssigkeit sowie eine Steuereinheit (6) auf, die in den Kolben (4) integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Oszillier-Zylinder mit einem Gehäuse, in dem ein Kolben mit Hilfe mindestens einer Kolbenstange verfahrbar angeordnet ist, einem Zulauf und einem Ablauf für Hydraulik-Flüssigkeit sowie einer Steuereinheit.

Die Umformung hydraulischer Leistung in eine Arbeitsbewegung erfolgt bei hydraulischen Linearmotoren durch Zylinder und Kolben. Der Arbeitszylinder bildet im hydraulischen Kreislauf den arbeitabgebenden Verbraucher. Neben dem einfach wirkenden Zylinder - dem so genannten Plungerzylinder -, bei dem die Kolbenstange direkt als Kolben dient und dessen Rückzug durch Eigengewicht, Feder oder andere Mittel erfolgt, sind die doppelwirkenden Zylinder die am meisten verbreiteten. Hierbei unterscheidet man Zylinder mit einseitiger Kolbenstange und Zylinder mit zweiseitiger Kolbenstange. Bei Zylindern mit zweiseitiger Kolbenstange, bei denen die Kolben stangen jeweils den gleichen Durchmesser haben - sogenannte Gleichgangzylinder -, sind Geschwindigkeiten und Kräfte in beiden Bewegungsrichtungen gleich groß. Demgegenüber ergeben sich bei Zylindern mit einseitiger Kolbenstange bzw. bei Zylindern mit zweiseitiger Kolbenstange, bei denen die Durchmesser der Kolben stangen jeweils unterschiedlich sind - sogenannte Differenzial-Zylinder - im Normalfall bei gleichem Druck unterschiedliche Kräfte und bei gleichem Volumenstrom unter schiedliche Geschwindigkeiten. Durch Verbindung beider Zylinderräume entsteht eine Eilgangfunktion. Hierbei beziehen sich die Kräfte und der Volumenstrom auf den Kolbenstangendurchmesser des Zylinders. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Differenzial-Zylinder.

Bei Oszillier-Zylindern ist die oszillierende Hubbewegung des Kolbens mit einer Steuereinheit erzeugt. Die Steuereinheit ist dabei außerhalb des Zylinders angeordnet. Sie ist durch Rohrleitungen mit dem Zylinder verbunden. Die bekannte Oszillier- Zylinder weisen den Nachteil auf, daß die Verbindung der Steuereinheit über Rohrleitungen eine aufwendige und kostenintensive Installation erfordert. Durch erforderliche Befestigungsadapter und Verrohrung ist eine kompakte Bauweise des Zylinders verhindert. Darüber hinaus können betriebsbedingte Undichtigkeiten an den Verbindungen der Rohre mit dem Zylinder und der Steuereinheit auftreten.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Oszillier-Zylinder zu schaffen, der eine kompakte Bauweise ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuereinheit in den Kolben integriert ist.

Mit der Erfindung ist ein Oszillier-Zylinder geschaffen, dessen Steuereinheit nicht mehr außerhalb des Zylinders angeordnet ist und dadurch keine Verbindung zwischen Zylinder und Steuereinheit mit Hilfe von Rohren erfordert. Dadurch ist eine kompakte Bauweise des Zylinders hervorgerufen. Undichtigkeiten an den Verbindungsstellen der Rohre mit dem Zylinder und der Steuereinheit sind vermieden.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Steuereinheit aus einem selbstgeschalteten 5/2-Wegeventil. Das 5/2-Wegeventil dient zum selbständigen Hin- und Herschalten des Zylinders. Es ermöglicht eine arbeitsdruck-unabhängige, automatische Richtungsumsteuerung, wobei die Umschaltung beim Ausfahren durch Bewegungsstop und beim Einfahren durch Erreichen der Endlage erfolgt. Pumpenstop oder Unterbrechung des Zulaufs von Hydraulik-Flüssigkeit bedeutet bei Neustart immer, daß der Zylinder einfährt.

Vorteilhaft erfolgt der Ablauf durch eine Bohrung entlang der Längsachse der Kolbenstange. Hierdurch ist das Verlassen der Hydraulikflüssigkeit zuverlässig gewährleistet.

In weiterer Ausgestaltung ist im Zulauf eine Pumpe angeordnet. Durch Verwendung einer Regelpumpe oder durch den Einbau von Druck- und Stromregelventilen in den Zylinderkopf sind beispielsweise die Geschwindigkeit und die Kraft des Zylinders unterschiedlich einstellbar.

In Weiterbildung der Erfindung ist an dem dem Zylinderkopf abgewandten Ende des Gehäuses eine Überdeckung ausgebildet. Mit Hilfe der Überdeckung, in die der Kolben einfährt, ist die Betätigung des Wegeventils auf einfache Weise ermöglicht.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unter ansprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Oszillier-Zylinders;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Oszillier-Zylinder;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Zylinders mit Wegeventils in der Stellung "Einfahren";

Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Zylinder mit Wegeventil in der eingefahrenen Endstellung und

Fig. 5 den in Fig. 3 dargestellten Zylinder mit Wegeventil in der Stellung "Ausfahren".

Der als Ausführungsbeispiel dargestellte Oszillier-Zylinder weist ein Gehäuse 1 auf, das an seinem einen Ende mit einem Zylinderkopf 2 versehen ist. Der Zylinderkopf 2 weist einen Pumpenanschluß P als Zulauf und einen Tankanschluß T als Ablauf auf.

In dem Gehäuse 1 ist ein Kolben 4 mit Hilfe einer Kolbenstange 5 verfahrbar angeordnet. In den Kolben 4 ist eine Steuereinheit 6 integriert.

Das Gehäuse 1 ist in Form eines einseitig geschlossenen Rohres ausgebildet. An dem dem Zylinderkopf 2 abgewandten verschlossenen Ende des Gehäuses 1 ist eine Überdeckung 11 ausgebildet. Das Gehäuse 1 ist in den Zylinderkopf 2 eingeschraubt und mit Hilfe eines Konterrings 12 gesichert.

Der Zylinderkopf 2 ist von der Kolbenstange 5 durchsetzt. In seinem dem Gehäuse 1 abgewandten Bereich dient der Zylinderkopf 2 als Führung für die Kolbenstange 5. Er weist hierzu zwei nebeneinander angeordnete Stangenführungsringe 21 auf. Im Anschluß an die Stangenführungsringe 21 sind ein Nutring 22 und ein Abstreifer 23 vorgesehen. Der Pumpenanschluß P ist mit Hilfe eines Reduzierstutzens 24 in dem Gehäuse 2 ausgebildet. Der Reduzierstutzen 24 ist mit einer - nicht dargestellten - Pumpe verbunden. Die Pumpe ist im Ausführungsbeispiel als Regelpumpe ausgelegt. Anstelle einer Regelpumpe können in den Zylinderkopf 2 Druck- und Stromregelventile eingebaut sein. Der Reduzierstutzen 24 ist in eine Gewindebohrung 25 eingeschraubt, die mit der Bohrung 26, die von der Kolbenstange 5 durchsetzt ist in Verbindung steht. In der dem Gehäuse 1 zugewandten Richtung von der Gewindebohrung 25 aus ist die Bohrung 26 im Durchmesser erweitert, um den Eintritt der Hydraulikflüssigkeit durch den Reduzierstutzen 24 in einen zwischen Gehäuse und Kolbenstange ausgebildeten Kolbenstangenraum 56 zu ermöglichen.

Der Kolben 4 ist in dem Gehäuse 1 geführt. Zwischen dem Kolben und dem geschlossenen Ende des Gehäuses 1 ist ein Kolbenraum 42 ausgebildet. Der Kolben hat einmal die Funktion der Raumtrennung zwischen Kolben- und Kolbenstangenraum, zum anderen dient er der Aufnahme der Steuereinheit 6. Auf dem Umfang des Kolbens 4 ist eine Kolbendichtung 41 angeordnet. Der Kolben 4 weist an seinem dem Gehäuse 1 abgewandten Ende eine Durchmesserverkleinerung auf, mit der er in die Überdeckung 11 im Gehäuse 1 einfahren kann. Auf der dem Gehäuse 1 zugewandten Seite ist in den Kolben 4 die Kolbenstange 5 eingeschraubt.

Die Kolbenstange 5 ist entlang ihrer Längsachse von einer Bohrung 51 durchsetzt. Die Bohrung 51 trifft an ihrem dem Kolben 4 abgewandten Ende auf eine rechtwinklig angeordnete Gewindebohrung 52. In die Gewindebohrung 52 ist ein Stutzen 53 eingeschraubt, der über einen Schlauch 54 und einen Stutzen 55 mit dem Zylinderkopf 2 verbunden ist. Der Stutzen 55 steht durch Bohrungen im Zylinderkopf 2 mit dem Tankanschluß T in Verbindung.

Die Steuereinheit 6 besteht aus einem selbstgeschalteten 5/2-Wegeventil. Über eine Feder 61 stützt sich die aus einem Steuerkolben 62 bestehende Steuereinheit 6 an dem in den Kolben 4 eingeschraubten Ende der Kolbenstange 5 ab. In dem Steuer kolben 62 sind eine Anzahl Kanäle angeordnet, die die Funktion der Steuereinheit in Form eines selbstgeschalteten 5/2-Wegeventils ermöglichen. Die Funktion ist nach folgend im einzelnen anhand der schematischen Darstellungen der Fig. 3 bis 5 erläutert.

In der in Fig. 3 dargestellten Position befindet sich der Steuerkolben 62 in der Schalt position b. Die Pumpenmenge steht am Anschluß P und einer Steuerbohrung S1 an und fließt durch Düsen d1 und d2 über eine Steuerbohrung S3 in den Kolbenraum 42. Von dort aus fließt die Hydraulikflüssigkeit über einen Anschluß A zum Anschluß T und von dort durch die Bohrung 51 über den Stutzen 53, den Schlauch 54 und den Stutzen 55 zu einem - nicht dargestellten - Tank. Die Schaltstellung b wird dadurch gehalten, in dem die Auslegung der Düsen d1 zu d2 eine Abstimmung aufweist, bei der der Steuerdruck p1 in dieser Fahrbewegung des Zylinders kleiner ist als die Summe der Gegenkräfte bestehend aus p2 plus der Rückstellkraft der Feder 61. Diese Voraussetzung ist dadurch erzielt, daß die Düse d1 zur durchflußbestimmenden Düse wird und einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Düse d2 aufweist. Diese hat für die Einfahrbewegung des Zylinders keine Bedeutung.

In Fig. 4 fährt der Zylinder 4 mit der Steuerbohrung S3 in die Überdeckung 11 und unterbricht den Ölfluß durch die Düsen d1 und d2. Der Druck p1 wird zum Pumpen druck und schaltet den Steuerkolben 62 in seine Schaltstellung a. Der Steuerkolben 62 fährt aus, wobei der Druck p1 als Pumpendruck erhalten bleibt, selbst wenn die Steuerbohrung S3 die Überdeckung 11 verläßt. Diese Selbsthaltung wird dadurch erreicht, daß in der Schaltstellung a die Düse d1 durch die Verbindung S1 zu S2 umgangen wird und die Düse d2 den Druck p1 zum Pumpendruck androsselt.

In Fig. 5 fährt der Kolben 4 im Eilgang aus. Die Pumpenmenge plus das Stangen volumen wird von P nach A in den Kolbenraum 42 des Zylinders gefördert. Der über die Steuerbohrungen S1 und S2 aus der der Kolbenstange 5 zugewandten Seite des Kolbens 4 am Anschluß P abgenommene Druck p1 ist durch den Ölfluß erzeugt. Die Bewegung des Kolbens 4 ist folglich mindestens um den Betrag der Federkraft der Feder 61 höher als der Druck p2. Somit bleibt die Schaltstellung a für die Zeit, in der der Kolben 4 ausfährt, erhalten.

Aus der vorstehend beschriebenen Funktion kann abgeleitet werden, daß in dem Moment, in dem die eingeleitete Ausfahrbewegung des Kolbens 4 zum Stillstand kommt und der Durchfluß von P nach A zu null wird, auch automatisch die Drücke p1 und p2 gleich groß werden und der Steuerkolben durch die Feder 61 in die Schalt stellung b geschaltet wird.

Anders als im Ausführungsbeispiel dargestellt kann an dem Kolben 4 eine zweite Kolbenstange vorgesehen sein, deren Durchmesser ungleich dem der Kolbenstange 5 ist.

Die beschriebene Lösung bildet eine kompakte Antriebseinheit mit einem integrierten Steuerungssystem. Die Kombination von Arbeitsmittel und hydraulischer Steuerung minimiert Teile, erspart Verrohrungsaufwand und ermöglicht eine Verringerung des Bauvolumens und damit der Kosten.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Zylinderkopf

4

Kolben

5

Kolbenstange

6

Steuereinheit

11

Überdeckung

12

Konterring

21

Stangenführungsring

22

Nutring

23

Abstreifer

24

Reduzierstutzen

25

Gewindebohrung

26

Bohrung

41

Kolbendichtung

42

Kolbenraum

51

Bohrung

52

Gewindebohrung

53

Stutzen

54

Schlauch

55

Stutzen

56

Kolbenstangenraum

61

Feder

62

Steuerkolben

Claims

1. Oszillier-Zylinder mit einem Gehäuse, in dem ein Kolben mit Hilfe mindestens einer Kolbenstange verfahrbar angeordnet ist, einem Zulauf und einem Ablauf für Hydraulik-Flüssigkeit sowie einer Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (6) in den Kolben (4) integriert ist.

2. Oszillier-Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer einheit (6) aus einem selbstgeschalteten 5/2-Wegeventil besteht.

3. Oszillier-Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf durch eine Bohrung (51) entlang der Längsachse der Kolbenstange (5) erfolgt.

4. Oszillier-Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf in einem Zylinderkopf (2) vorgesehen ist.

5. Oszillier-Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf eine Pumpe angeordnet ist.

6. Oszillier-Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder im Eilgang ausfährt.

7. Oszillier-Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (2) zur Führung der Kolbenstange (5) dient.

8. Oszillier-Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Zylinderkopf (2) abgewandten Ende des Gehäuses (1) eine Überdeckung (11) ausgebildet ist.

9. Oszillier-Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kolben (4) eine zweite Kolbenstange vorgesehen ist, deren Durchmesser ungleich dem der Kolbenstange (5) ist.