DE19901349C2 - Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluiddruck­ zylinder mit Verriegelungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verriegelungsmechanismen werden bei Fluiddruckzylindern dazu eingesetzt, die Kolbenstange an einer bestimmten Position anzuhalten. Bei einem aus der DE 85 05 101 U1 bekannten Mechanismus wird ein Bremsschuh über Kugeln gegen die Kolbenstange gepreßt. Mit einer Bremsfeder drückt der Verriegelungsmechanismus einen Ring mit konischem Innengewinde in die Bremsrichtung, um die Kolbenstange über die Kugeln zu verriegeln. Der konische Ring wird in einer entriegelten Position durch einen Freigabekolben gehalten, der über einen Verriegelungsfreigabeluftdruck angetrieben wird.

Aus der DE 39 31 014 A1 und der US 5,791,230 sind ähnliche Verriegelungsmechanismen bekannt, bei denen eine Verriegelung der Kolbenstange jeweils mittels einer über einen Kraftüber­ tragungsmechanismus auf ein Bremselement einwirkenden Bremsfeder erreicht wird und die Entriegelung mittels eines fluiddruckbetriebenen Entriegelungskolben erfolgt.

Da ein Fluiddruckzylinder mit einem solchen Verriegelungs­ mechanismus unter Verwendung von Luftdruck angetrieben wird und da auch die Deaktivierung unter Verwendung von Luftdruck erfolgt, muß eine Vielzahl von Rohrleitungen mit Ventilsteuerung für die Zufuhr bzw. Abfuhr von Luft zu/von dem Zylinder an dem Zylinder angeschlossen werden. Wird eine Gruppe von Ventilen, die eine Vielzahl solcher Fluiddruck­ zylinder steuert, installiert und als Einheit durch eine Steuerung gesteuert, so ist die Vielzahl von Luftrohrleitungen lediglich mit den Fluiddruckzylindern verbunden. Wenn die Zylinder aber separat verwendet werden, es notwendig ist, festzustellen, welches Ventil zu welchem Fluiddruckzylinder gehört, oder wenn die Kapazität des Durchflußkanals strom­ abwärts des Ventils verringert werden muß, um die Reaktions­ geschwindigkeit des Verriegelungsmechanismus zu erhöhen oder dgl., sollte das Ventil an dem Fluiddruckzylinder installiert werden.

Bei einem einen solchen Verriegelungsmechanismus aufweisenden Fluiddruckzylinder muß eine stangenseitige Abdeckung aber mit einem stangenseitigen Zylinderanschluß versehen werden, durch welchen Luftdruck zugeführt oder abgelassen wird, um den Kolben anzutreiben. Gegebenenfalls muß ein Dämpfungsventil zum Dämpfen des Kolbens vorgesehen sein. Zusätzlich muß der Fluiddruckzylinder einen Entriegelungsanschluß aufweisen, der Luftdruck zuführt, um die durch den Verriegelungsmechanismus verriegelte Kolbenstange freizugeben, oder ein manuelles Entriegelungsstellglied, das der manuellen Entriegelung der Kolbenstange dient, wenn Luftdruck zur Entriegelung der Kolbenstange nicht zugeführt werden kann. Außerdem muß eine Klammer an dem Zylinder befestigt werden, um diesen an einer Vorrichtung anzubringen. Schließlich muß der Verriegelungs­ mechanismus so klein wie möglich sein. Diese Erfordernisse machen es schwierig, den Freiraum vorzusehen, an dem die Ventile an der stangenseitigen Abdeckung des Zylinders mit Verriegelungsmechanismus angebracht werden können.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausreichenden Platz für Ventile an der stangenseitigen Abdeckung eines Fluiddruckzylinders mit Verriegelungsmecha­ nismus zu ermöglichen. Außerdem soll der Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus eine gute Reaktionsgeschwindig­ keit und stabile Bremskraft aufweisen.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen durch einen Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Der Zylinder wird durch die Zufuhr von Druckluft durch einen Zylinderanschluß zu Druckkammern auf beiden Seiten eines Kolbens oder durch das Abführen von Druckluft aus diesen Kammern angetrieben, und der Mechanismus verriegelt die Kolbenstange, indem er an ihr angreift.

Der Verriegelungsmechanismus weist Bremsschuhe innerhalb einer Verriegelunsmechanismusabdeckung auf, die die Kolbenstange anhalten, indem sie an ihr angreifen. Ein Schuhhalter bringt eine Bremskraft auf die Bremsschuhe auf, so dass eine Bewegung des Halters in Richtung der Achse der Kolbenstange verhindert wird. Ein Freigabekolben gleitet in der Verriegelungsmecha­ nismusabdeckung, um die Endfläche eines konischen Ringes, der um den Schuhhalter angeordnet ist, in Kontakt mit der Kolbenoberfläche an der Seite des Zylinders zu bringen. Eine Bremsfeder wirkt auf den Freigabekolben um den konischen Ring. Eine Druckkammer ist gegenüber der Oberfläche des Freigabekol­ bens, die auf der Seite des Zylinders ist, ausgebildet. Die Innenfläche des konischen Ringes ist so konisch ausgebildet, dass der Innendurchmesser des Ringes auf der Seite des Freigabekolbens größer ist als auf der gegenüberliegenden Seite. Eine Vielzahl von Kugeln, die über einen Rückhalter gehalten werden, ist zwischen dem Umfang des Schuhhalters und der konischen Fläche angeordnet. Der Rückhalter wird unter Verwendung einer Vorspannfeder in einer solchen Richtung gedrückt, dass die durch den Rückhalter gehaltenen Kugeln in Kontakt mit der Innenfläche des konischen Ringes gebracht werden. An der Verriegelungsmechanismusabdeckung ist ferner ein Stellglied zur manuellen Öffnung vorgesehen, das von der Seite der Druckkammer gegen den Freigabekolben drückt, wenn es betätigt wird.

Bei dem Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus ist eine Zylinderöffnung für die Zufuhr oder Abfuhr von Druckluft zum Antrieb des Kolbens an der Zylinderseite der Verriege­ lungsmechanismusabdeckung vorgesehen. Ein zu der Druckkammer führender Entriegelungsanschluß ist gegenüber der Zylindersei­ te der Verriegelungsmechanismusabdeckung angeordnet. Das Stellglied zum manuellen Öffnen ist angebracht und ein flacher Bereich ist um den Entriegelungsabschnitt der Verriegelungs­ mechanismusabdeckung vorgesehen, um Ventile anzubringen, die die durch den Entriegelungsanschluß zugeführte Druckluft steuern.

Bei einem Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt die Zufuhr von Druckluft durch den Entriegelungsanschluß zu der Druckkammer an einer Seite des Freigabekolbens den Antrieb des Freigabe­ kolbens entgegen der Kraft der Bremsfeder durch die Antriebs­ kraft der Druckluft. Somit drückt der konische Ring nicht gegen die Kugeln, so dass die Bremsschuhe die Kolbenstange freigeben und dadurch die Kolbenstange aus dem Verriegelungs­ mechanismus befreien. Das Ablassen von Druckluft durch den Entriegelungsanschluß aus der Druckkammer bewirkt die Rückführung des Freigabekolbens zu der Seite der Druckkammer durch die Kraft der Bremsfeder. Gleichzeitig drückt die konische Fläche der konischen Feder gegen die Kugeln, welche wiederum die Bremsschuhe über einen Schuhhalter gegen die Kolbenstange pressen und dadurch die Kolbenstange verriegeln.

Da der Freigabekolben ebenso wie die Druckkammer, die den Freigabekolben antreibt, auf der Seite des äußeren Endes der Verriegelungsmechanismusabdeckung vorgesehen ist, können ein Zylinderanschluß, durch welchen Druckluft zugeführt oder abgeführt wird, um den Kolben anzutreiben, und ein Dämpfungs­ ventil zum Dämpfen des Kolbens nahe dem Zylinder an der Verriegelungsmechanismusabdeckung angeordnet werden. Der Entriegelungsanschluß, durch den Druckluft zugeführt wird, um die Kolbenstange zu entriegeln, und ein Stellglied zum manuellen Öffnen können auf der Seite des äußeren Endes dieser Abdeckung angebracht werden. Dies wiederum bedeutet, dass die Öffnungen auf der Verriegelungsmechanismusabdeckung verteilt werden können, so dass ein flacher Bereich in der Nähe der Entriegelungsöffnung für Ventile vorgesehen sein kann, die den Zylinder und den Verriegelungsmechanismus steuern. Dies schließt einen Bereich an der Verriegelungsmechanismus­ abdeckung nahe der Zylinderöffnung ein, um die Ventile zu installieren. Als Folge hiervon ergibt sich ein Fluiddruck­ zylinder mit einem Verriegelungsmechanismus, der Vorteie aufweist, wenn der Zylinder separat verwendet wird, wenn es notwendig ist, festzustellen, welches Ventil mit welchem Fluiddruckzylinder zusammenwirkt, oder wenn die Reaktions­ geschwindigkeit des Verriegelungsmechanismus erhöht werden soll.

Bei dem Verriegelungsmechanismus sind die Bremsschuhe und der Schuhhalter innerhalb der Verriegelungsmechanismusabdeckung so vorgesehen, dass die Schuhe und der Halter radial gleiten können. Der konische Ring und der Rückhalter sind radial schwimmend gelagert. Viele Aufnahmetaschen zur Aufnahme der Kugeln sind in zwei Reihen um den Rückhalter angeordnet, wobei die Aufnahmetaschen auf der Seite des Freigabekolbens Kugeln mit einem großen Durchmesser und die Aufnahmetaschen auf der gegenüberliegenden Seite Kugeln mit einem kleinen Durchmesser aufnehmen. Ein elastischer Ring ist in einer an einer Seite des äußeren Umfangs der beiden Seiten von Taschen um den Rückhalter ausgebildeten V-förmigen Nut gewunden, um ein Herausfallen der Kugeln zu verhindern und diese in einer Richtung tangential zu dem Außenumfang des Schuhhalters zu drücken, so dass eine wohl ausbalancierte schnell reagierende und stabile Bremskraft entsprechend der Exzentrizität auf die Kolbenstange aufgebracht werden kann.

Ein solcher Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ermögicht es, an der Verriegelungsmechanismusabdeckung einen Bereich zum Anbringen von Ventilen zur Steuerung des Zylinders und des Verriegelung­ mechanismus vorzusehen. Diese Ausgestaltung bietet Vorteile, wenn der Zylinder separat eingesetzt wird, wenn es notwendig ist, festzustellen, welches Ventil zu welchen Fluiddruck­ zylinder gehört, oder wenn die Reaktionsgeschwindigkeit des Verriegelungsmechanismus erhöht werden muß. Die vorliegende Erfindung schafft einen Fluiddruckzylinder mit einem sehr schnell reagierenden Verriegelungsmechanismus und einer hochstabilen Bremskraft.

Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluiddruckzylinders mit Verriege­ lungsmechanismus,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Anordnung eines Stellgliedes zur manuellen Entriegelung,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht auf eine Anordnung eines Dämpfungsventils,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Hauptkomponenten des Fluiddruckzylinders mit Verriegelungsmechanismus, wobei der Zylinder mit einem Ventil versehen ist,

Fig. 6 eine Seitenansicht auf den Fluiddruckzylinder gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine symbolhafte Darstellung zur Veranschaulichung der Verbindungen zwischen dem Fluiddruckzylinder und dem Ventil.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform eines Fluiddruck­ zylinders mit einem Verriegelungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Zylinder 1 weist ein Zylinderrohr 2, eine Stangenabdeckung 3 und eine Kopfabdeckung 4 auf, welche an beiden Enden des Zylinderrohres 2 angebracht sind, einen Kolben 5, der in dem Rohr 2 gleitet, und eine Kolben­ stange 6, die mit dem Kolben 5 verbunden ist und durch die Stangenabdeckung 3 durchgeführt ist. Der Zylinder soll durch in der Stangenabdeckung 3 bzw. der Kopfabdeckung 4 vorgesehene Zylinderöffnungen 8 und 9 Druckluft zu Druckkammern auf beiden Seiten des Kolbens 5 zuführen bzw. von den Kammern abführen.

Der Zylinder 1 weist außerdem einen herkömmlichen Luftdämp­ fungsmechanismus auf, der den Kolben 5 dämpft. Hierzu sind Dämpfungsringe 11 und 12 auf beiden Seiten des Kolbens 5 über die Kolbenstange 6 geschoben und Aussparungen 13 und 14, in welche die Dämpfungsringe 11 und 12 am Ende des Hubes zusammen mit der Kolbenstange 6 eintreten, sind in der Stangenabdeckung 3 bzw. der Kopfabdeckung 4 ausgebildet. Dämpfungsdichtungen 15 und 16, die den Raum zwischen den Dämpfungsringen 11 und 12 und den Aussparungen 13 und 14 abdichten, wenn die Dämpfungsringe in die Aussparungen 13 und 14 eingesetzt sind, sind in die Einlaßkanten der Aussparungen eingesetzt. Zylinderöffnungen 8 und 9, durch die Druckluft zu bzw. von den Druckkammern auf beiden Seiten des Kolbens zugeführt bzw. abgeführt wird, stehen über die Aussparungen 13 und 14 mit den entsprechenden Druckkammern in Verbindung. Dämpfungskanäle (nicht dargestellt) sind ebenfalls vorgesehen. Diese Kanäle stehen über Dämpfungsventile 17 und 18 (Fig. 2 und 3) mit den Zylinderöffnungen 8 und 9 in Verbindung.

Ein an dem Zylinder 1 angebrachter Verriegelungsmechanismus 20 weist eine Endabdeckung 22 auf, die eine mit der Stangen­ abdeckung 3 einstückige Verriegelungsmechanismusabdeckung 21 bildet. Die Kolbenstange 6 in dem Zylinder 1 ist so ausgestal­ tet, dass sie über eine Dichtung hermetisch abgedichtet die Mitte der Abdeckung 21 durchtritt und nach außen führt. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist die Verriegelungs­ mechanismusabdeckung 21, d. h. die Stangenabdeckung 3 und die Endabdeckung 22, als beinahe rechteckiges Rohr einstückig mit der Kopfabdeckung 4 ausgebildet, so dass die Oberseiten der Stangenabdeckung 3 und der Endabdeckung 22 flach ausgebildet sind, um das Anbringen des Ventiles 60 (Fig. 5 und 6) zu ermöglichen.

Durch Ausbilden eines Schlitzes in einem Teil eines zylin­ drischen Elements, das um die Kolbenstange 6 angeordnet ist, sind Bremsschuhe 24, die an der Kolbenstange 6 zwischen der Stangenabdeckung 3 und der Endabdeckung 22 angreifen, um die Stange zu stoppen, so angeordnet, dass ihr Durchmesser reduziert werden kann. Auf ähnliche Weise ist ein Schuhhalter 25, der die Bremsschuhe 24 in sich hält und eine Bremskraft auf sie ausübt, mit einem Schlitz versehen, so dass sein Durchmesser reduziert werden kann, um die Schuhe 24 auf der inneren Fläche zu halten. Die Bremsschuhe 24 und der Schuhhal­ ter 25 sind zwischen dem Bereich um die Stangenöffnung in der Stangenabdeckung 3 und der Kolbenführung 26, die durch die Endabdeckung 22 gehalten wird, aufgenommen. Auf diese Weise kann die Kolbenstange sich axial (d. h. in Belastungsrichtung) nicht bewegen, aber sie kann radial gleiten.

Eine Umfangsfläche der Kolbenführung 26 ist als gleichmäßige Gleitfläche ausgebildet, über die ein Freigabekolben 28 über eine Dichtung hermetisch abgedichtet gleitet. Der Freigabekol­ ben 28 gleitet abgedichtet zwischen der inneren Umfangsfläche der Endabdeckung 22 und der Umfangsfläche der Kolbenführung 26. In dem Freigabekolben 28 berührt eine Endfläche eines konischen Ringes 30, die sich zu der Seite des Zylinders 1 (auf der Seite der Stangenabdeckung 3) erstreckt und um den Schuhhalter angeordnet ist, eine Oberfläche auf der Seite des Zylinders 1. Um den konischen Ring 30 drückt der Freigabekol­ ben 28 außerdem eine Bremsfeder 31 zwischen einem Stoppring, der über den konischen Ring eingesetzt ist, und einer Federaufnahme auf der Seite der Stangenabdeckung 3 zusammen, um den Freigabekolben 28 zur Seite der Endabdeckung 22 zu drücken, d. h., in der Richtung, in welcher die Bremsen betätigt werden. Der konische Ring 30, dessen innere Ober­ fläche konisch ausgebildet ist, so dass der Innendurchmesser des Ringes an der Seite des Freigabekolbens 28 größer ist als auf der gegenüberliegenden Seite, wird an einer radialen Bewegung nicht gehindert sondern schwimmt, wobei seine Endfläche in Kontakt mit dem konischen Ring 30 steht.

Eine Druckkammer 33 ist an der Seite des Freigabekolbens 28, die dem Zylinder 1 gegenüberliegt, ausgebildet, d. h. zwischen dem Freigabekolben 28 und der Endabdeckung 22. Durch die Zufuhr von Druckluft zu der Druckkammer 33 wird der Freigabe­ kolben 28 entgegen der Vorspannkraft der Feder 31 zur Seite der Stangenabdeckung 3 gedrückt und dadurch entriegelt. Zu diesem Zweck ist eine Entriegelungsöffung 34 (Fig. 2), die mit der Druckkammer 33 in Verbindung steht, an der Endabdeckung 22 vorgesehen. Der Raum zwischen dem Freigabekolben 28 und der Stangenabdeckung 3 ist über eine Ventilationsöffnung (nicht dargestellt) an der Stangenabdeckung 3 nach außen geöffnet.

Viele Taschen 38a und 38b zur Aufnahme von Kugeln 36a und 36b sind in zwei Reihen um einen Rückhalter 38 vorgesehen, der die Kugeln 36a und 36b um den Schuhhalter hält. Die Aufnahmeta­ schen 38a auf der Seite des Freigabekolbens 28 nehmen die Kugeln 36a mit einem großen Durchmesser auf, während die Aufnahmetaschen 36b auf der gegenüberliegenden Seite die Kugeln 36b mit einem kleinen Durchmesser aufnehmen, um die Kugeln 36a und 36b in den entsprechenden Taschen 38a und 38b in Kontakt mit der Oberfläche des Schuhhalters 25 zu bringen und die Kugeln 36a und 36b gegenüber der Innenfläche des konischen Ringes 30 anzuordnen. Durch Ausbilden des Rückhal­ ters 38 aus Kunstharz als einem einzigen Teil kann der Abstand zwischen den Kugeln konstant gehalten werden, so dass sie korrekt positioniert werden können.

Eine V-förmige Nut ist an einer Seite des Außenumfangs jeder der beiden Reihen von Taschen 38a und 38b in dem Rückhalter 38 ausgebildet. Elastische Ringe 40a und 40b sind um die V- förmigen Nuten gewunden, um ein Herausfallen der Kugeln zu verhindern und die großen und kleinen Kugeln immer in einer solchen Richtung vorzuspannen, dass sie in Kontakt mit dem Außenumfang des Schuhhalters 25 kommen. Eine Vorspannfeder 41, die zu einem Konus gewunden ist, ist unter Vorspannung zwischen dem Rückhalter und einem Stoppring angeordnet, der in einer inneren Nut des konischen Ringes 30 angebracht ist. Die Feder 41 wird dazu verwendet, den Rückhalter 38 und die durch den Rückhalter gehaltenen Kugeln 36a und 36b in einer solchen Richtung vorzuspannen, dass der Rückhalter und die Kugeln gegen die Innenfläche des konischen Ringes 30 drücken.

Um die Kolbenstange 6 im Falle eines Stromausfalls oder eines anderen Unfalls, bei dem keine Druckluft von einer Druckluft­ zufuhrquelle zugeführt wird, manuell entriegeln zu können, ist ein Stellglied 45 zum manuellen Öffnen vorgesehen, das im Detail in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Das Stellglied 45 ermöglicht es, durch Betätigung von außerhalb der Endabdeckung 22 von der Seite der Druckkammer 33 gegen den Freigabekolben 28 zu drücken. Das Stellglied 45 zur manuellen Betätigung hat einen Betätigungskopf 45a, der hermetisch abgedichtet aus der Endabdeckung 22 vorsteht und mit einem üblichen Werkzeug gedreht werden kann. Der Betätigungskopf 45a weist eine Nocke 45b auf, die bei Drehung des Betätigungskopfes 45a gegen den Freigabekolben 28 in der Druckkammer 33 drückt. Das Stellglied ist so angeordnet, dass es die Kolbenstange 6 in entriegeltem Zustand hält, während die Nocke 45b aufgrund der Drehung des Betätigungskopfes 45a gegen den Freigabekolben 28 drückt, und dass die Vorspannkraft der Bremsfeder 31 eine Rückführung der Nocke 45b zu ihrer Ursprungsposition bewirkt, so dass der Verriegelungsmechanismus erneut betätigt wird, wenn die Drehung des Betätigungskopfes 45a gestoppt wird.

Wie oben beschrieben, sind an der Verriegelungsmechanismus­ abdeckung 21 eine stangenseitige Zylinderöffnung 8, durch die Druckluft zum Antrieb des Kolbens 5 zugeführt oder abgeführt wird, ein Dämpfungsventil 17 zum Dämpfen des Kolbens 5, eine Entriegelungsöffnung 34, durch die Druckluft zur Entriegelung des Kolbens 6 zugeführt wird, und das Stellglied 45 zur manuellen Öffnung, das verwendet wird, wenn unter Druck stehende Luft zum Entriegeln der Kolbenstange 6 nicht zugeführt werden kann, angebracht (vgl. Fig. 2). Da der Freigabekolben 28 an der Seite der Endabdeckung 22 vorgesehen ist und da die Druckkammer 33, der Druckluft zum Antrieb des Freigabekolbens 28 zugeführt wird, in der äußeren Endseite der Verriegelungsmechanismusabdeckung 21 angebracht sind, versteht es sich, dass die Entriegelungsöffnung 34 und das Stellglied 45 zur manuellen Öffnung an der anderen Endseite der End­ abdeckung 22 angeordnet sein sollten, und dass die Zylinder­ öffnung 8 und das Dämpfungsventil 17 nahe einem Zylinderrohr 2 innerhalb der Stangenabdeckung 3 angeordnet sein sollten.

Somit sind die Öffnungen über die Verriegelungsmechanismus­ abdeckung 21 verteilt. Diese Anordnung ermöglicht es in Verbindung mit der Tatsache, dass die Verriegelungsmecha­ nismusabdeckung 21, d. h. die Stangenabdeckung 3 und die Endabdeckung 22, als beinahe rechteckiges Rohr ausgebildet sind, in der Nähe der Entriegelungsöffnung 34 einschließlich eines Bereiches nahe der Zylinderöffnung 8 an der Verriege­ lungsmechanismusabdeckung 21 einen flachen Bereich 48 vorzusehen, an dem Umschaltventile zur Steuerung des Zylin­ ders 1 und des Verriegelungsmechanismus 20 angebracht werden können. Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, kann ein Umschaltventil 60 in dem flachen Bereich angebracht werden. Das Umschaltventil 60, das aus einem elektromagnetisch angetriebenen 3-Wege-Ventil besteht, dessen Ausgangsöffnung mit der Entriegelungsöffnung 34 des Verriegelungsmechanismus 20 verbunden ist (vgl. Fig. 7), wird so geschaltet, dass es Druckluft von einer Druckquelle zu der Entriegelungsöffnung 34 zuführt, wenn das Umschaltventil 60 angetrieben wird. Die Druckluft wird dagegen aus der Druckkammer 33 über die Entriegelungsöffnung 34 abgelassen, wenn das Ventil 60 abgeschaltet wird.

In den Fig. 5 und 6 bezeichnen die Bezugszeichen 61 und 62 die Zufuhröffnung bzw. die Ablaßöffnung des Schaltventiles 60. Das Bezugszeichen 63 bezeichnet einen Betätigungsanschluß zum Antreiben des Schaltventils 60. Das Bezugszeichen 64 bezeichnet eine Einstellschraube, die zum Befestigen des Ventils 60 an der Endabdeckung 22 verwendet wird.

Das Installieren des Schaltventils 60 auf diese Weise hat Vorteile, wenn der Zylinder separat verwendet wird, wenn es notwendig ist, festzustellen, welches Ventil welchem Fluid­ druckzylinder zugeordnet ist, oder wenn die Reaktions­ geschwindigkeit des Verriegelungsmechanismus erhöht werden soll. Das gleiche gilt für die Kopfabdeckung 4. Da an der Seite der Kopfabdeckung 4 kein Verriegelungsmechanismus vorgesehen ist, tritt kein besonderes Problem auf. Hinsicht­ lich der Befestigung der Klammer zum Installieren des Fluiddruckzylinders mit Verriegelungsmechanismus an einer anderen Vorrichtung, ist es schwierig, den Boden oder die Endflächen der Abdeckungen auf beiden Seiten zu verwenden, um eine Fläche zu sichern, an der das Ventil 60 befestigt ist. Andererseits ist es nicht zweckmäßig, ein Ventil weit weg von den Anschlüssen 8 unnd 34 anzubringen.

In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 50 einen Dämpfer, mit dem der konische Ring 30 in Kontakt tritt, wenn er durch den Freigabekolben 28 gedrückt wird. Das Bezugs­ zeichen 51 bezeichnet eine Zugstange, die das Zylinderrohr 2, die Stangenabdeckung 3 und die Kopfabdeckung 4 verbindet. Das Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Zugstangenmutter und das Bezugszeichen 53 ist ein Befestigungsbolzen zur Verbindung der Stangenabdeckung 3 und der Endabdeckung 22.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Fluiddruckzylinders mit Verriegelungsmechanismus erläutert.

Fig. 1 zeigt den Fluiddruckzylinder, wobei Druckluft zum Entriegeln durch den Entriegelungsanschluß 34 in die Druckkam­ mer 33 eingeführt wird. Da die in die Druckkammer 33 einge­ führte Druckluft den Freigabekolben 28 gegen die Vorspannkraft der Bremsfeder 31 drückt bis der Kolben 28 sein Hubende an der Seite der Stangenabdeckung 3 erreicht, wird der konische Ring 30 gegen den Dämpfer 50 gedrückt und das Ende des Rückhalters 38 wird gegen die Stangenabdeckung 3 gedrückt. Der konische Ring 30 wird nicht gegen die von dem Rückhalter 38 gehaltenen Kugeln 36a und 36b gedrückt, so dass die Bremsschuhe 34 die Kolbenstange 6 freigeben und der Verriegelungsmechanismus 20 die Stange 6 entriegelt.

Wenn Druckluft durch die Entriegelungsöffnung 34 aus der Druckkammer 33 abgelassen wird, bewirkt die Kraft der Bremsfeder 31 die Rückkehr des Freigabekolbens 28 zur Seite der Druckkammer 33. Gleichzeitig drückt die Innenfläche des konischen Ringes 30 gegen die Kugeln 36a und 36b, so dass die Bremsschuhe 24 über die Kugeln gegen die Stange 6 gepreßt werden. In diesem Fall werden der Freigabekolben 28 und der konische Ring 30 voneinander getrennt, der Ring 30 wird nicht an einer radialen Bewegung gehindert, sondern verbleibt schwebend und die Bremsschuhe 24 und der Schuhhalter 25 sind so angebracht, dass die Schuhe und der Halter radial gleiten können. Somit kann eine gut ausbalancierte Bremskraft auf den Kolben 6 entsprechend der Exzentrizität aufgebracht werden. Eine Vorspannung des Rückhalters 38 und der durch den Rückhalter 38 gehaltenen Kugeln 36a und 36b mittels einer Vorspannfeder 41 minimiert den Freiraum um den Kolben 6, die Bremsschuhe 24, den Schuhhalter 25 und die Kugeln und ermöglicht den Kugeln an dem Schuhhalter 25 ohne Fehler zu rollen, so dass umgehend eine Bremskraft aufgebracht wird.

Aufgrund seines Aufbaus ist der Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus so ausgebildet, dass eine in der Richtung, in der die Kolbenstange 6 vorsteht, ausgeübte Bremskraft größer ist als die in entgegengesetzter Richtung wirkende Kraft. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Zylinder 1, bei dem die Kolbenstange 6 an einer Seite vorsteht, bewirkt der Flächenunterschied zwischen den Druckkammern auf beiden Seiten des Kolbens 5, dass eine Antriebskraft auf der Seite der vorstehenden Kolbenstange 6 größer ist als die auf der gegenüberliegenden Seite. Als Folge hiervon entspricht der Verriegelungsmechanismus 20 einer solchen Antriebskraft des Kolbens 5. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen Kolben beschränkt, dessen Kolben­ stange zu einer Seite vorsteht.

Bei dem Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus ist es wünschenswert, dass der konische Ring 30 aus einem einzigen Material geformt ist, um seine Genauigkeit zu verbessern, dass die Genauigkeit (Oberflächenrauheit, Abweichung von der Kreisform, Abweichung von der Zylindrizität, etc.) des Schuhhalters 25 erhöht ist und dass der Neigungswinkel des konischen Ringes 30 gleich oder größer ist als der Reibungs­ winkel.

Claims (5)

1. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus (20), der durch Zufuhr von unter Druck stehender Luft durch eine Zylinderöffnung zu Druckkammern auf beiden Seiten eines Kolbens (5) angetrieben wird, wobei der Verriegelungsmecha­ nismus (20) in einer Verriegelungsmechanismusabdeckung (21) Bremsschuhe (24) aufweist, um die Kolbenstange (6) durch Angreifen an ihr zu stoppen, einen Schuhhalter (25), der eine Bremskraft auf die Bremsschuhe (24) ausübt, so dass der Schuhhalter (25) an einer Bewegung in Richtung der Achse der Kolbenstange (6) gehindert ist, einen in die Verriegelungs­ mechanismusabdeckung(21)gleitend eingesetzten Freigabekolben (28), um eine Endfläche eines konischen Ringes (30), der um den Schuhhalter (25) angeordnet ist, mit einer Oberfläche des Freigabekolbens (28) in Kontakt zu bringen, eine auf diese Oberfläche des Freigabekolbens (28) wirkende Bremsfeder (31), eine Druckkammer (33) auf der anderen Seite des Freigabekol­ bens (28), wobei die Innenfläche des konischen Ringes (30) so konisch ausgebildet ist, dass der Innendurchmesser des Ringes (30) auf der Seite des Freigabekolbens (28) größer ist als auf der gegenüberliegenden Seite, eine Vielzahl von Kugeln (36a, 36b), zwischen dem Umfang des Schuhhalters (25) und der konischen Innenfläche des konischen Rings (30), eine Zylinder­ öffnung (8), die Druckluft zuführt oder abführt, um den Kolben (5) anzutreiben, sowie eine Entriegelungsöffnung (34), die zu der Druckkammer (33) führt,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied (45) zum manuellen Öffnen an der dem Zylinder abgewandten Seite der Verriege­ lungsmechanismusabdeckung (21) angebracht ist, und von der Seite der Druckkammer (33) gegen den Freigabekolben (28) drückt, wenn es von außen betätigt wird,
dass die Zylinderöffnung (8) an der der Verriegelungsmecha­ nismusabdeckung (21) zugewandten Seite des Zylinders vor­ gesehen ist,
dass die Druckkammer (33) und die Entriegelungsöffnung (34) an der dem Zylinder abgewandten Seite der Verriegelungsmecha­ nismusabdeckung (21) vorgesehen sind, wobei der Freigabekolben (28) zwischen der Druckkammer (33) und dem konischen Ring (30) angeordnet ist, und
dass um die Entriegelungsöffnung (34) an der Verriegelungs­ mechanismusabdeckung (21) eine flache Fläche (48) vorgesehen ist, so dass Schaltventile (60) zur Steuerung von durch die Entriegelungsöffnung (34) zugeführter, unter Druck stehender Luft angebracht werden können.

2. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsfeder (31) um den konischen Ring (30) herum angeordnet ist.

3. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (36a, 36b) durch einen Rückhalter (38) gehalten werden, wobei eine Vorspannfeder (41) den Rückhalter (38) in einer solchen Richtung vorspannt, dass die von dem Rückhalter (38) gehalte­ nen Kugeln (36a, 36b) in Kontakt mit der Innenfläche des konischen Ringes (30) treten.

4. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsschuhe (24) und der Schuhhalter (25) in der Verriegelungsmechanismusabdeckung (21) so vorgesehen sind, dass die Bremsschuhe (24) und der Schuhhalter (25) radial gleiten können, wobei der konische Ring (30) und der Rückhal­ ter (38) radial schwimmend vorgesehen sind, und dass viele Aufnahmetaschen (38a, 38b) zur Aufnahme der Kugeln (36a, 36b) in zwei Reihen um den Rückhalter (38) vorgesehen sind, wobei die Aufnahmetaschen (38a) auf der, Seite des Freigabekolbens (28) Kugeln (36a) mit einem großen Durchmesser aufnehmen und wobei die Aufnahmetaschen (38b) auf der gegenüberliegenden Seite Kugeln (36b) mit einem kleinen Durchmesser aufnehmen, und wobei ein elastischer Ring (40a, 40b) um eine an einer Seite des Außenumfangs jeder der beiden Reihen von Auf­ nahmetaschen (38a, 38b) ausgebildeten V-förmigen Nut gewunden ist, um ein Herausfallen der Kugeln (36a, 36b) zu verhindern und sie in der Richtung tangential zu dem Außenumfang des Schuhhalters (25) vorzuspannen.

5. Fluiddruckzylinder mit Verriegelungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltventil (60), das unter Druck stehende Luft zu bzw. von dem Verriegelungsmechanismus (20) zuführt bzw. abführt, in der flachen Fläche (48), in dem Ventile an­ gebracht sind, angebracht ist.