DE20106043U1 - Linearwegschieber - Google Patents

Linearwegschieber

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Description

RICHTER, WERDERMANN & GERBAULET
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS0 · PATENTANWÄLTE EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS HAMBURG ■ BERLIN · MÜNCHEN DIPL.-ING. JOACHIM RICHTER0 · BERLIN DIPL.-ING. HANNES GERBAULET0 · HAMBURG DIPL.-ING. FRANZ WERDERMANN0 · - 1986 DIPL.-GEOL. MATTHIAS RICHTER · MÜNCHEN
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2&Ogr;354 HAMBURG
S> (O4O) 34 OO 45/34 OO 56
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HAMBURG
H 01142 III 5789
05.04.2001
Anmelder:
Heidel GmbH & Co. KG Werkzeuge und Maschinen Linderstr. 34 D-41751 Vlersen (DE)
Bezeichnung: Linearwegschieber
Die Erfindung betrifft einen Linearwegschieber mit einem in einem Gehäuse entlang einer Gleitführung schiebebeweglich und verdrehsicher gelagerten Schieber und einem in den Schieber integrierten Hydraulikantrieb für eine Verschiebebewegung des Schiebers.
Linearwegschieber der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese werden insbesondere als Aktuatoren in verschiedenen Einrichtungen für die Ver- und Bearbeitung von metallischen Werkstoffen und Kunststoff- oder
Sendlipgar ^tfaße 2 .*;·** · \ \" . * FViidrichsiraße S 53! A'/JUnter den Linden
D-8O33«'lVKiiicheh.. "..* .'.. ·..**..* '.p-iqi T7.BEFH.I/5 #{#
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Kunststoffverbundmaterialien eingesetzt. Zu den Aufgaben derartiger Linearwegschieber gehören typischerweise das Pressen, Urformen, Prägen, Umbiegen, Bördeln, Stanzen, Schneiden, Fügen, Fügepressen sowie die Ausführung von Zustellfunktionen mit Sonderanforderungen. An die Eigenschaften derartiger Linearwegschieber werden besondere Anforderungen gestellt, wozu insbesondere eine sehr hohe Energiedichte, eine sehr hohe Führungsgenauigkeit sowie eine sehr hohe Steifigkeit gegen Querkräfte und gegen Verdrehung gehören. Weiterhin sollen die Linearwegschieber eine möglichst kompakte Bauweise aufweisen und als standardisierte Grundbaugruppe eine flexible, universelle Verwendungsmöglichkeit erlauben. Ferner sind Eigenschaften wie eine Wartungsfreiheit über die gesamte Lebensdauer, eine robuste Bauweise für den Einsatz in schmutzbelasteter Umwelt, die Möglichkeit einer beliebigen Einbaulage, absolute Dichtigkeit (beispielsweise bei Überkopf-Einbau) und eine kostengünstige Herstellung wünschenswert.
Linearwegschieber sind in verschiedenen Ausgestaltungsformen bekannt. Aufgrund der geforderten hohen Energiedichte handelt es sich vorzugsweise um hydraulische Einrichtungen. Grundsätzlich ist jedoch auf die Konzeption als pneumatisch betriebene Einrichtung möglich.
Aus der EP 1 050 685 A2 ist ein Linearwegschieber bekannt, bei dem zum Erreichen einer kompakten Bauweise und eines verringerten Volumens und somit verringertem Gewicht ein Hydraulikantrieb in den Schieber integriert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearwegschieber der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der unter Beibehaltung einer kompakten Bauform große Betätigungskräfte realisieren kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Linearwegschieber mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Dadurch, dass ein Arbeitskolben des Hydraulikantriebes wenigstens zweistufig ausgebildet ist, wobei jede Stufe des Arbeitskolbens einen Teilhydraulikantrieb des Hydraulikantriebes bildet, wird vorteilhaft erreicht, dass entsprechend der gewählten Mehrstufigkeit eine Erhöhung der Betätigungskraft des Linearwegschiebers erreicht wird. Die durch die einzelnen Teilstufen aufgebrachten Betätigungskräfte überlagern sich und führen somit zu einer größeren Gesamtbetätigungskraft.
Somit können durch derartige Linearwegschieber unter Beibehaltung einer exakten Führung und großer Quersteifigkeit große Bearbeitungskräfte, beispielsweise bei Schnittwerkzeugen, aufgebracht werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Arbeitskolben ein zum Gehäuse längs verschieblich geführtes Führungselement umfasst, das koaxial eine zum Gehäuse feststehende Kolbenstange umgreift, wobei das Führungselement zwei zur Kolbenstange axial beabstandete und gegeneinander abgedichtete Innenräume ausbildet. Durch eine derartige Ausgestaltung wird vorteilhaft erreicht, die zur Verfügung stehende Baugröße zur Ausbildung der Teilhydraulikantriebe auszunutzen. Insbesondere ergibt sich hierdurch eine parallele Wirksamkeit der Teilhydraulikantriebe, so dass die Erhöhung der Betätigungskraft des Linearwegschiebers in einfacher Weise erreichbar ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden in jeden der gegeneinander abgedichteten Innenräume des Führungselementes jeweils wiederum zwei gegeneinander abgedichtete hydraulische Arbeitsräume ausgebildet, die wahlweise mit unter Druck stehendem Hydrauliköl beaufschlagbar sind. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass entweder die
• ·
Stellbewegung des Linearwegschiebers oder die Rückstellbewegung des Linearwegschiebers hydraulisch aktiviert werden kann.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die in Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Linearwegschieber zeigt, näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Längswegschieber. Der Längswegschieber 10 umfasst ein Gehäuse 12, das einen Innenraum 14 ausbildet. Der Innenraum 14 ist zu einer Längsachse 16 symmetrisch ausgebildet. Eine Innenwandung 18 des Innenraumes 14 ist mit einer Gleitführung 20 versehen, die vorzugsweise durch ein Gießverfahren in an sich bekannterWeise hergestellt wird.
Das Gehäuse 12 ist im Querschnitt betrachtet beispielsweise zylinderförmig, insbesondere jedoch quaderförmig ausgebildet. Entsprechend besitzt der Innenraum 14 im Querschnitt betrachtet eine runde beziehungsweise vorzugsweise eine rechteckige Querschnittsfläche. Eine Außenfläche 22 des Gehäuses 12 bildet vorzugsweise eine Montagefläche und besitzt eine Nut 24 zur Aufnahme einer Passfeder o. dgl., die zur Positionierung und Aufnahme der Verschiebekräfte dient.
Innerhalb des Gehäuses 12, also in dem Innenraum 14, ist ein Schieber 26 angeordnet, der an der Gleitführung 20 vollkommen spielfrei geführt ist. Im Querschnitt betrachtet, besitzt der Schieber 26 eine dem Innenraum 14 angepasste Kontur, also ist vorzugsweise als Quader ausgebildet. Der Schieber 26 bildet einen prismatischen Schieber. Der Schieber 26 besitzt einen in Längsrichtung über das Gehäuse 12 überstehenden Abschnitt 28,
der eine Betätigungsfläche 30 ausbildet. Die Betätigungsfläche 30 dient beispielsweise der Aufnahme im Einzelnen nicht dargestellter Werkzeuge, beispielsweise Schnittwerkzeuge oder dergleichen, oder als Druck- beziehungsweise Pressfläche, die in Anlagekontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück bringbar ist.
Die Kräfte, welche der Schieber 26 in axialer Richtung und resultierende Querkräfte aufbringen muss, liegen im Bereich von 10 KN bis 150 KN, in Einzelfällen auch bis zu 250 KN. Infolge einer außermittigen Beanspruchung des Schiebers 26 beim Arbeitsvorgang, insbesondere bei an dem Schieber 26 angeordneten Schnittwerkzeugen, können auf den Schieber 26 wirkende Querkräfte ein Mehrfaches der nominellen Längskraft betragen.
Das Gehäuse 12 ist an seinem, dem Abschnitt 28 des Schiebers 26 abgewandten Ende durch einen Abschlussflansch 32 verschlossen. Der Abschlussflansch 32 ist unter Zwischenschaltung einer Zwischenplatte 34 über Verbindungsmittel 36 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Hierdurch wird der Innenraum 14 zur Sacköffnung, so dass für den Schieber 26 durch den Abschlussflansch 32 beziehungsweise die Zwischen &rgr; latte 34 ein Bewegungsanschlag ausgebildet ist.
Der Schieber 26 bildet seinerseits eine Sacköffnung 38 aus, die in Richtung der Zwischenplatte 34 offen ist. Die Sacköffnung 38 dient der Aufnahme eines insgesamt mit 40 bezeichneten Hydraulikantriebes. Der Hydraulikantrieb 40 ist somit in den Schieber 26 integriert.
Die Sacköffnung 38 des Schiebers 26 bildet hierbei den Zylinder des Hydraulikantriebes, der einen Arbeitskolben aufnimmt. Der Arbeitskolben umfasst eine Kolbenstange 42, die mit einer Ringschulter 44 in eine durch den Abschlussflansch 32 und die Zwischenplatte 34 korrespondierend
ausgebildete Ringnut 46 eingreift. Hierdurch wird die Kolbenstange 42 mit der Längsachse 16 fluchtend gelagert. Die Kolbenstange 42 ist somit fest, das heißt nicht längs verschieblich, angeordnet.
Die Kolbenstange 42 wird koaxial von einem Führungselement 48 umgriffen, das einen ersten ein Zylinderrohr 50' bildenden Abschnitt 50 und einen zweiten Abschnitt 52 ausbildet. Die Abschnitte 50 und 52 haben zur Innenwand 54 der Sacköffnung 38 des Schiebers 26 ein umlaufendes Spiel von etwa 0,5 mm. Eine spielfreie Führung ist auch möglich. Zwischen dem Führungselement 48 und der Kolbenstange 42 kommt es zur Ausbildung eines Ringraumes 56.
Der Abschnitt 50 des Führungselementes 48 ist an seiner, dem Abschnitt 28 des Schiebers 26 zugewandten Stirnseite durch einen Stopfen 58 druckdicht verschlossen. Der Stopfen 58 ist in das Zylinderrohr 50' eingeschraubt, d. h. mittels eines Außengewindes 60 in ein Innengewinde des Zylinderrohres 50' eingeschraubt. Zusätzlich ist eine hier angedeutete Dichtung 62 vorgesehen.
Die Abschnitte 50 und 52 des Führungselementes 48 sind kraftschlüssig, beispielsweise über eine Gewindeverbindung 64, miteinander verbunden. Die Abschnitte 50 und 52 sind hierzu an ihren einander zugewandten Enden mit entsprechenden korrespondierenden Aussparungen versehen.
Die Kolbenstange 42 besitzt einen ersten durchmesserkleineren Abschnitt 66 und einen zweiten durchmessergrößeren Abschnitt 68. Auf dem Abschnitt 66 ist ein Zwischenstück 70 angeordnet, das über eine Dichtung 72 gegenüber der Kolbenstange 42 und über Dichtungen 84 gegenüber dem Führungselement 48 dicht angeordnet ist. Hierdurch kommt es zur Ausbildung eines ersten Innenraumes 74 und eines zweiten Innenraumes 76 des Ringraumes 56. Das Zwischenstück 70 bildet somit eine Schottwand
&igr;*·
zwischen den Innenräumen 74 und 76. Das Zwischenstück 70 greift mittels einer Ringschulter 78 in eine korrespondierende Ringausnehmung 80 zwischen den Abschnitten 50 und 52 des Führungselementes 48 ein. Hierdurch sind das Führungselement 48 und das Zwischenstück 70 derart angeordnet, dass diese nicht relativ zueinander bewegbar sind.
Die Kolbenstange 42 trägt einen ersten, fest auf dieser angeordneten Kolben 82, der dem Stopfen 58 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Kolben 82 ist über Dichtungen 84 an dem Abschnitt 50 des Führungselementes 48 geführt, so dass es zwischen Kolben 82 und Stopfen 58 zur Ausbildung eines hydraulischen Arbeitsraumes 86 kommt.
Durch die Anordnung des Kolbens 82 und des Zwischenstückes 70 bildet der Innenraum 74 gleichzeitig ebenfalls einen hydraulischen Arbeitsraum 75.
Die Kolbenstange 42 trägt einen zweiten Kolben 88, der ebenfalls fest auf der Kolbenstange 42 angeordnet ist. Der Kolben 88 ist über Dichtungen 90 an dem Abschnitt 52 des Führungselementes 48 geführt. Zwischen dem Kolben 88 und dem Zwischenstück 70 kommt es hierdurch zur Ausbildung eines hydraulischen Arbeiisraumes 92.
Die Kolbenstange 42 wird ferner von einer Verschraubung 94 umgriffen, die mittels Dichtungen 96 dicht auf der Kolbenstange 42 angeordnet ist. Die Verschraubung 94 bildet gleichzeitig einen stirnseitigen Verschluss für das Führungselement 48 und den Schieber 26. Durch Anordnung der Verschraubung 94 bildet der Innenraum 76 gleichzeitig ebenfalls einen hydraulischen Arbeitsraum 77.
Die Kolbenstange 42 besitzt eine erste Axialbohrung 100 und eine zweite Axialbohrung 102. Die Axialbohrung 100 mündet einerseits in den hydrau-
lischen Arbeitsraum 86 und über eine Radialbohrung 104 in den hydraulischen Arbeitsraum 92. Die Axialbohrung 102 mündet über eine Radialbohrung 106 in den hydraulischen Arbeitsraum 74 und über eine Radialbohrung 108 in dem hydraulischen Arbeitsraum 76. Die Axialbohrungen 100 beziehungsweise 102 sind jeweils mit einem Hydrauliköl-Anschlussflansch 110 beziehungsweise 112 verbunden. Die Anschlussflansche 110 beziehungsweise 112 stehen mit nicht dargestellten Hydraulikölquellen in Verbindung.
Der in der Fig. 1 dargestellte Längswegschieber 10 zeigt folgende Funktion:
Zum Ausfahren des Schiebers 26 wird an den Anschlussflansch 110 unter Druck stehendes Hydrauliköl angelegt. Durch die Druckverbindung über die Axialbohrung 100 baut sich der Druck in dem hydraulischen Arbeitsraum 86 und über die Radialbohrung 104 zusätzlich im hydraulischen Arbeitsraum 92 auf. Hierdurch wird eine - gemäß der Darstellung in der Fig. 1 - nach links gerichtete Druckkraft auf den Stopfen 58 und das Zwischenstück 70 ausgeübt. Eine hieraus resultierende Betätigungskraft ist abhängig von der Höhe des Druckes und der druckbeaufschlagten Fläche. Somit ergibt sich einmal die dem hydraulischen Arbeitsraum 86 zugewandte Fläche des Stopfens 58 als druckbeaufschlagte Fläche und die dem hydraulischen Arbeitsraum 92 zugewandte Fläche des Zwischenstückes 70 als druckbeaufschlagte Fläche. Diese druckbeaufschlagten Flächen summieren sich zu einer gesamtdruckbeaufschlagten Fläche auf, so dass gegenüber den bekannten Längswegschiebern eine größere Betätigungskraft aufgebracht werden kann. Hierbei fließt die Fläche des Zwischenstückes 70 jedoch nicht vollständig in den Kraftzuwachs ein, sondern muss um den Querschnitt des Abschnitts 66 der Kolbenstange 42 reduziert werden.
Die sich aufbauende Kraft wird über den Stopfen 58 und das Führungselement 48 auf den Schieber 26 übertragen, so dass dieser eine entsprechende axiale Verstellbewegung entlang der Längsachse 16 erfährt. Der maximale Hub des Schiebers 26 ist hierbei durch den axialen Abstand des Kolbens 82 zu dem Zwischenstück 70 beziehungsweise des Kolbens 88 zu der Verschraubung 94 vorgegeben.
Eine Rückstellbewegung des Schiebers 26 ist dadurch möglich, dass an den Anschlussflansch 112 unter Druck stehendes Hydrauliköl gelegt wird. Dieser Druck baut sich über die Axialbohrung 102 und die Radialbohrungen 106 und 108 in den hydraulischen Arbeitsräumen 75 und 77 auf. Entsprechend der dem hydraulischen Arbeitsraum 75 zugewandten druckbeaufschlagten Fläche des Zwischenstückes 70 und der dem hydraulischen Arbeitsraum 77 zugewandten d> uckbeaufschlagten Fläche der Verschraubung 94 baut sich eine - gemäß der Darstellung in der Fig. 1 - nach rechts gerichtete Rückstellkraft auf, die den Schieber 26 in das Gehäuse 12 einfährt. Die Verschraubung 94 bietet hierbei gleichzeitig mit der Ringschulter 44 der Kolbenstange 42 einen Rückstellanschlag aus.
Es wird deutlich, dass der Hydraulikantrieb 40 durch die Anordnung von zwei Kolben 82 beziehungsweise 88 auf der Kolbenstange 42 - unter Zwischenschaltung eines Zwischenstückes 70 - zweistufig ausgebildet ist, so dass es zu einer Vergrößerung der druckbeaufschlagten Fläche und somit zu einer Vergrößerung der Betätigungskraft kommt. Der Kolben 82 bildet in Verbindung mit dem hydraulischen Arbeitsraum 86 und dem Abschnitt 50 des Führungselementes 48 einen ersten Teilhydraulikantrieb 40' aus, während der Kolben 88 in Verbindung mit dem Zwischenstück 70 und dem Führungselement 48 einen zweiten Teilhydraulikantrieb 40" ausbildet.
Hinsichtlich der weiteren Vorteile des Längswegschiebers 10, insbesondere hinsichtlich seiner kompakten Bauweise und der grundsätzlichen Vor-
• ·
teile einer in das Gehäuse 12 integrierten Hydraulikantriebes 40, wird auf die EP 1 050 685 A2 verwiesen, deren Inhalt hiermit zum Offenbarungsinhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So sind auch mehrstufige Ausführungen (mehr als zwei Stufen) denkbar. Hierbei kommt es entweder zu einer Verringerung des Maximalhubes des Linearwegschiebers oder zu einer größeren Axialerstreckung des Linearwegschiebers.
• ·
Bezuqszeichenliste Längswegschieber
10 Gehäuse
12 Innenraum
14 Längsachse
16 Innenwandung
18 Gleitführung
20 Außenfläche
22 Nut
24 Schieber
26 Abschnitt
28 Betätigungsfläche
30 Abschlussflansch
32 Zwischenplatte
34 Verbindungsmittel
36 Sacköffnung
38 Hydraulikantrieb
40 erster Teilhydraulikantrieb
40' zweiter Teilhydraulikantrieb
40" Kolbenstange
42 Ringschulter
44 Ringnut
46 Führungselement
48 erster Abschnitt
50 zweiter Abschnitt
52 Innenwandung
54 Ringraum
56 Stopfen
58 Außengewinde
60
62 Dichtung
64 Gewindeverbindung
66 erster Abschnitt
68 zweiter Abschnitt
70 Zwischenstück
72 Dichtung
74 erster Innenraum
75 hydraulischer Arbeitsraum
76 zweiter Innenraum
77 hydraulischer Arbeitsraum
78 Ringschulter
80 Ringausnehmung
82 Kolben
84 Dichtungen
86 hydraulischer Arbeitsraum
88 Kolben
90 Dichtungen
92 hydraulischer Arbeitsraum
94 Verschraubung
96 Dichtungen
100 erste Axialbohrung
102 zweite Axialbohrung
104 Radialbohrung
106 Radialbohrung
108 Radialbohrung
110 Anschlussflansch
112 Anschlussflansch

Claims (8)

1. Linearwegschieber (10) mit einem in einem Gehäuse (12) entlang einer Gleitführung (20) schiebebeweglich und verdrehsicher gelagerten Schieber (26) und einem in den Schieber (26) integrierten Hydraulikantrieb (40) für eine Verschiebebewegung des Schiebers (26), dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitskolben des Hydraulikantriebes (40) wenigstens zweistufig ausgebildet ist, wobei jede Stufe des Arbeitskolbens einen Teilhydraulikantrieb (40', 40") des Hydraulikantriebes (40) bildet.
2. Linearwegschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben ein zum Gehäuse (12) längsverschieblich geführtes Führungselement (48) umfasst, das koaxial eine zum Gehäuse (12) feststehende Kolbenstange (42) umgreift, wobei das Führungselement (48) zwei zur Kolbenstange (42) axial beabstandete und gegeneinander abgedichtete Innenräume (74, 76) ausbildet.
3. Linearwegschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (48) einerseits durch einen Stopfen (58) und andererseits durch eine Verschraubung (94) druckdicht verschlossen ist und zur Ausbildung der Innenräume (74, 76) ein Zwischenstück (70) aufweist.
4. Linearwegschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (48) zwei Abschnitte (50, 52) aufweist, zwischen denen das Zwischenstück (70) gehalten ist.
5. Linearwegschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (42) koaxial von einem Führungselement (48) umgriffen wird, das einen ersten Abschnitt (50) und einen zweiten Abschnitt (52) ausbildet, wobei die beiden Abschnitte (50, 52) zur Innenwand (54) einer Sacköffnung (38) des Schiebers (26) ein umlaufendes Spiel von beispielsweise 0,5 mm haben, wobei das Führungselement (48) gemeinsam mit dem Stopfen (58), dem Zwischenstück (70) und der Verschraubung (94) längsverschiebbar zur Kolbenstange (42) gelagert ist.
6. Linearwegschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (42) einen ersten, in dem Innenraum (74) angeordneten Kolben (82) und einen zweiten, in dem Innenraum (76) angeordneten Kolben (88) trägt, die die Innenräume (74, 76) in hydraulische Arbeitsräume (86, 75 beziehungsweise 92, 77) unterteilen.
7. Linearwegschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (42) eine erste Axialbohrung (100) besitzt, die mit einem Hydrauliköl-Anschlussflansch (110) in Verbindung steht und die in die hydraulischen Arbeitsräume (86 und 92) mündet.
8. Linearwegschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (42) eine zweite Axialbohrung (102) besitzt, die mit einem Hydrauliköl-Anschlussflansch (112) in Verbindung steht und die in die hydraulischen Arbeitsräume (75 und 77) mündet.
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