DE19855286A1 - Pneumatischer Druckmittelzylinder - Google Patents

Abstract

Um bei einem pneumatischen Druckmittelzylinder mit einem Zylindergehäuse, in dem ein längs beweglich angeordneter Kolben über eine außenradiale Dichtung an der Innenwandung des Zylindergehäuses dichtend zur Anlage kommt und eine vom Kolben ausgehende Kolbenstange, die einen Zylinderdeckel abgedichtet durchdringt, mit einem oberen Zylinderraum sowie ein im Bereich eines Zylinderbodens angeordneter Druckmittelanschluß über den ein unterer Zylinderraum mit Druckmittel beaufschlagbar ist, DOLLAR A eine kompakte Bauform zu erzielen und konstante Drückstellkräfte zu vermeiden, wird vorgeschlagen, DOLLAR A daß zur Erzeugung einer Kraft in Ausfahr- oder Einfahrrichtung der Kolbenstange (7) an dem unteren Zylinderraum (5) ein Überdruck bzw. ein Unterdruck anlegbar ist, derart, daß über ein Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9) entweder eine Verbindung des Zylinderraumes (5) mit einer Überdruckquelle oder mit einer Unterdruckleitung (17), in der ein von einer Staudüse (14) mittels der Überdruckquelle (11) erzeugter Unterdruck herrscht, herstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Druckmittelzylinder gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsgemäßer Druckmittelzylinder ist aus dem Lehrbuch "Der Pneumatik- Trainer", Band 1, Pneumatik-Grundlagen (1991, Seite 42) bekannt. Dieser verfügt lediglich über einen im Bereich eines unteren Zylinderraumes angeordneten Druckmittelanschluß und ist insoweit als einfach wirkender Druckmittelzylinder zu klassifizieren. Bei dem einfachwirkenden Druckmittelzylinder der hier interessierenden Art wird die Ausfahrbewegung der Kolbenstange über den mit Druckmittel beaufschlagbaren unteren Zylinderraum erzielt. Die Einfahrbewegung der Kolbenstange kann durch eine Rückstellfeder oder bei deren Weglassen durch über die Kolbenstange einwirkende äußere Kräfte erzeugt werden. Diese konstanten Rückstellkräfte sind jedoch beim Ausfahren der Kolbenstange stets mit zu überwinden, was zu einer nachteilig großen Dimensionierung des Druckmittelzylinders führt.

In bestimmten Einsatzfällen sind konstante Rückstellkräfte unerwünscht. Hierfür können doppeltwirkende Zylinder zur Anwendung kommen, bei denen der obere oder der untere Zylinderraum über zugeordnete Druckmittelanschlüsse wechselnd beaufschlagbar ist. Ein Nachteil doppeltwirkender Druckmittelzylinder ist jedoch der Konstruktions- und Bauteileaufwand zur zusätzlichen Beaufschlagung des oberen Zylinderraumes, um die Einfahrbewegung der Kolbenstange zu erzeugen. Dieser Aufwand geht auch zu Lasten einer kompakten Gestalt des Druckmittelzylinders.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachwirkenden Druckmittelzylinder so weiterzuentwickeln, daß dieser bei kompakter Bauform keinen konstanten Rückstellkräften unterworfen ist.

Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß zur Erzeugung einer Kraft in Ausfahr- oder Einfahrrichtung der Kolbenstange an dem unteren Zylinderraum ein Überdruck bzw. ein Unterdruck anlegbar ist, derart, daß über ein Überdruck- /Unterdruck-Schaltventil entweder eine Verbindung des Zylinderraumes mit einer Überdruckquelle oder mit einer Unterdruckleitung, in der ein von einer Staudüse mittels der Überdruckquelle erzeugter Unterdruck herrscht, herstellbar ist.

Somit wird bei der erfindungsgemäßen Lösung die Rückstellkraft durch einen Unterdruck in dem unteren Zylinderraum erzeugt. Konstante äußere Rückstellkräfte oder eine integrierte Rückstellfeder sind insoweit nicht erforderlich, um ein Einfahren der Kolbenstange zu bewirken. Da sich die Mittel zur Erzeugung des Ausfahrens oder Einfahrens der Kolbenstange im Bereich des unteren Zylinderraumes konzentrieren, ist der Druckmittelzylinder in einer kompakten Bauform gestaltbar.

Eine die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, daß zur Reduzierung des Druckmittelverbrauchs am Boden des Zylindergehäuses ein Endlagensperrventil angeordnet ist, das bei eingefahrener Kolbenstange die Druckmittelzufuhr zur Staudüse sperrt.

Vorzugsweise ist das Endlagensperrventil nach Art eines federrückgestellten 2/2 Wegeventils ausgebildet und mit einem Betätigungsstößel versehen, der koaxial oder achsparallel zum Kolben ausgerichtet ist und in den unteren Zylinderraum hineinragt. Das Endlagensperrventil erfüllt damit die Funktion eines Endlagenschalters. Das Überdruck-/Unterdruck-Schaltventil ist vorzugsweise nach Art eines federrückgestellten elektromagnetischen 4/2 Wegeventils ausgebildet. Alternativ zu dieser Paarung des 2/2 Wegeventils mit dem 4/2 Wegeventil kann das Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9) auch nach Art eines elektromagnetischen 5/3 Wegeventils ausgebildet sein und am Boden des Zylindergehäuses (2) ein elektrischer Endlagenschalter angeordnet sein, der zur Sperrung der Druckmittelzufuhr zur Staudüse bei eingefahrener Kolbenstange (7) ein elektrisches Ansteuersignal an das Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9) gibt. Damit erfüllt das 5/3 Wegeventil in Verbindung mit dem elektrischen Endlagenschalter die Funktion sowohl des 4/2 Wegeventils als auch die des 2/2 Wegeventils. In seiner Grundstellung - beispielsweise mittig - ist das 5/3 Wegeventil dann in Sperrstellung. In der einen Anschlagstellung - beispielsweise links - in Belüftungsstellung; in der anderen Anschlagstellung - beispielsweise rechts - in Evakuierungsstellung, wobei die Druckmittelleitungen in analoger Weise angeschlossenen sind.

Es ist vorteilhaft, wenn zwischen der Unterdruckleitung und der Atmosphäre ein in Sperrichtung zur Unterdruckleitung ausgerichtetes Rückschlagventil vorgesehen ist. Damit wird ein schnelles Entlüften des unteren Zylinderraumes und damit ein schnelles Einfahren der Kolbenstange erzielt, wenn ein Überdruck in der Unterdruckleitung besteht.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:

Die einzige Figur zeigt einen Funktionsschaltplan für einen erfindungsgemäßen Druckmittelzylinder.

Der pneumatische Druckmittelzylinder 1 besteht aus einem Zylindergehäuse 2 und einem innenliegenden Kolben 3. Der Kolben 3 trennt den Innenraum des Zylindergehäuses 2 in einen oberen Zylinderraum 4 und einen unteren Zylinderraum 5. Eine außenradiale Dichtung 6 am Kolben 3 kommt dichtend an der Innenwandung des Zylindergehäuses 2 zur Anlage. Vom Kolben 3 geht koaxial eine Kolbenstange 7 aus, die das Zylindergehäuse 2 stirnflächenseitig abgedichtet durchdringt. Der untere Zylinderraum 5 ist über eine Druckleitung 8 mit einem Überdruck-/Unterdruck- Schaltventil 9 verbunden. Das Überdruck-/Unterdruck-Schaltventil 9 ist als federrückgestelltes 4/2-Wegeventil ausgebildet, das über einen Elektromagneten 10 ansteuerbar ist. In einer ersten Schaltstellung des Überdruck-/Unterdruck-Schaltventils 9 ist eine Überdruckquelle 11 mit dem unteren Zylinderraum 5 verbindbar, was zu einem Ausfahren der Kolbenstange 7 führt.

In einer zweiten - in der Figur gezeigten - Schaltstellung des Überdruck-/Unterdruck- Schaltventils 9 ist bei ausgefahrener Kolbenstange 7 ein Endlagensperrventil 12 in Form eines federrückgestellten 2/2-Wegeventils mit einem Betätigungsstößel 15 der koaxial zum Kolben 3 ausgerichtet ist und an den unteren Zylinderraum 5 als Endlagenschalter hineinragt, auf Durchlaß geschaltet. Dadurch strömt Druckmittel, ausgehend von der Überdruckquelle 11, durch eine Druckmittelleitung 13 über das geöffnete Endlagensperrventil 12 und einer Druckmittelleitung 18 zum Einlaß einer Saugdüse 14. Die Saugdüse 14 ist auslaßseitig mit einem geräuschdämpfenden Filter 16 ausgestattet. Von einem Unterdruckanschluß der Saugdüse 14 geht eine Unterdruckleitung 17 ab. Über das Überdruck-/Unterdruck-Schaltventil 9 ist die Unterdruckleitung 17 mit dem unteren Zylinderraum 5 verbunden, so daß aufgrund dessen Evakuierung die Kolbenstange 7 einfährt. Von der Unterdruckleitung 17 zweigt ein in Sperrichtung zur Unterdruckleitung 17 geschaltetes Rückschlagventil 19 ab, das gegebenenfalls einen Überdruck an die Atmosphäre ableitet.

Wird die vorstehend beschriebene Beschaltung des Druckmittelzylinders 1 in den Bodenbereich des unteren Zylinderraumes 5 integriert, so ergibt sich ein insgesamt kompakter Druckmittelzylinder, der keine äußeren Rückstellkräfte oder entsprechende integrierte Mittel zur Rückstellung benötigt und ähnlich eines doppeltwirkenden Druckmittelzylinders 1 betrieben werden kann, d. h. eine Kraft sowohl in Ausfahr- als auch in Einfahrrichtung der Kolbenstange 7 aufbringen kann.

Bezugszeichenliste

1

Druckmittelzylinder

2

Zylindergehäuse

3

Kolben

4

Zylinderraum, oberer

5

Zylinderraum, unterer

6

Dichtung

7

Kolbenstange

8

Druckleitung

9

Überdruck/Unterdruck-Schaltventil

10

Elektromagnet

11

Überdruckquelle

12

Endlagensperrventil

13

Druckmittelleitung

14

Saugdüse

15

Betätigungsstößel

16

Filter

17

Unterdruckleitung

18

Druckmittelleitung

19

Rückschlagventil

Claims (8)

1. Pneumatischer Druckmittelzylinder mit einem Zylindergehäuse, in dem ein längs beweglich angeordneter Kolben über eine außenradiale Dichtung an der Innenwandung des Zylindergehäuses dichtend zur Anlage kommt und eine vom Kolben ausgehende Kolbenstange, die einen Zylinderdeckel abgedichtet durchdringt, mit einem oberen Zylinderraum sowie ein im Bereich eines Zylinderbodens angeordneter Druckmittelanschluß über den ein unterer Zylinderraum mit Druckmittel beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Kraft in Ausfahr- oder Einfahrrichtung der Kolbenstange (7) an dem unteren Zylinderraum (5) ein Überdruck bzw. ein Unterdruck anlegbar ist, derart, daß über ein Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9) entweder eine Verbindung des Zylinderraumes (5) mit einer Überdruckquelle (11) oder mit einer Unterdruckleitung (17), in der ein von einer Staudüse (14) mittels der Überdruckquelle (11) erzeugter Unterdruck herrscht, herstellbar ist.

2. Pneumatischer Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung des Druckmittelverbrauchs am Boden des Zylindergehäuses (2) ein Endlagensperrventil (12) angeordnet ist, das bei eingefahrener Kolbenstange (7) die Druckmittelzufuhr zur Staudüse (14) sperrt.

3. Pneumatischer Druckmittelzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endlagensperrventil (12) nach Art eines federrückgestellten 2/2- Wegeventils ausgebildet ist und einen Betätigungsstößel (15) aufweist, der koaxial oder achsparallel zum Kolben (3) ausgerichtet ist und in den unteren Zylinderraum (5) hineinragt.

4. Pneumatischer Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9) nach Art eines federrückgestellten elektromagnetischen 4/2-Wegeventil ausgebildet ist.

5. Pneumatischer Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9) nach Art eines elektromagnetischen 5/3-Wegeventil ausgebildet ist und am Boden des Zylindergehäuses (2) ein elektrischer Endlagenschalter angeordnet ist, der zur Sperrung der Druckmittelzufuhr zur Staudüse bei eingefahrener Kolbenstange (7) ein Ansteuersignal an das Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9) gibt.

6. Pneumatischer Druckmittelzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geräuschdämpfung die Staudüse (14) ausgangsseitig mit einem Filter (16) versehen ist.

7. Pneumatischer Druckmittelzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Unterdruckleitung (17) und der Atmosphäre ein in Sperrichtung zur Unterdruckleitung (17) ausgerichtetes Rückschlagventil (19) vorgesehen ist.

8. Pneumatischer Druckmittelzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen aus Überdruck/Unterdruck-Schaltventil (9), Endlagensperrventil (12) sowie Staudüse (14) bestehende Beschaltung im Bodenbereich des Zylindergehäuses (2) integriert ist.