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Die Erfindung betrifft einen Plungerzylinder, als einfach wirkenden Arbeitszylinder, mit einer hubabschnittsweisen Dämpfung.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Arbeitszylinder, bestehend aus einem Zylinderrohr und einer darin verschieblich angeordneten Kolbeneinheit bekannt, welche eine Endlagendämpfung aufweisen, sodass die Bewegung der Kolbeneinheit vor dem Erreichen ihrer jeweiligen Endlage durch entsprechende Mittel oder Vorrichtungen verlangsamt und somit gedämpft wird.
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Ein gattungsgemäßer Arbeitszylinder ist beispielsweise in Druckschrift
DE 28 30 416 A1 offenbart, wobei der Arbeitszylinder in einem Abschnitt der Zylinderrohrwand einen sich verjüngenden Kanal aufweist, über welchen ein Druckmedium aus dem Kolbenstangenraum nur gedrosselt abfließen kann, wenn sich der Kolben im Bereich seiner Endlage über den entsprechenden Abschnitt der Zylinderrohrwand bewegt.
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Ein weiterer Arbeitszylinder ist aus Druckschrift
DE 199 52 375 A1 als doppelt wirkender Pneumatikzylinder einer Vorrichtung zum Anbringen von Haftetiketten auf Warenpackungen bekannt. Der Pneumatikzylinder weist ebenfalls eine Kolbeneinheit, bestehend aus einem Kolben und einer Kolbenstange, auf, welche in der Nähe ihrer Endlagen abgebremst wird. In diesem Fall wird der Kolbenstangenraum bei einem Einfahren der Kolbeneinheit mit Druck beaufschlagt, wobei das Druckmedium aus dem Kolbenraum über einen ersten Anschluss, welcher sich vor der Endlage des Kolbens befindet, abströmt. Bei einem weiterführenden Einfahren der Kolbeneinheit wird der Anschluss durch den Kolben verschlossen, sodass das Druckmedium nur noch gedrosselt über eine, im Bodenverschlussteil des Pneumatikzylinders angeordnete, Dämpfungseinheit abströmen kann.
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Der Nachteil derartiger Lösungen besteht insbesondere darin, dass diese lediglich eine Endlagendämpfung einer Kolbeneinheit ermöglichen; während eine Dämpfung der Kolbeneinheit im Bereich zwischen den jeweiligen Endlagen durch diese Lösungsansätze nicht verwirklicht wird.
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Um eine solche Dämpfung einer Kolbeneinheit eines Arbeitszylinders auch zwischen den jeweiligen Endlagen zu bewirken, sind aus dem Stand der Technik ebenfalls Lösungen bekannt.
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Eine solche Lösung wird beispielsweise in Druckschrift
EP 0 616 882 B1 beschrieben. Gegenstand der Druckschrift ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer Gelenk- oder Kniehebelpresse, wobei ein Pressenstößel eine erste schnelle Bewegung, eine zweite abgebremste Bewegung und anschließend eine dritte schnelle Bewegung ausführen soll. Die Steuerung der Geschwindigkeit des Pressenstößels erfolgt in diesem Fall mittels getriebetechnischer Elemente, welche adaptiv gesteuert mit mehreren hydraulischen Wegeventilen zusammenwirken.
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Der Nachteil der beschriebenen Vorrichtung zur Bereitstellung einer Dämpfung einer Kolbeneinheit zwischen den jeweiligen Endlagen besteht insbesondere darin, dass diese sehr aufwändig ausgebildet und daher in ihrer Umsetzung vergleichsweise teuer ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Plungerzylinder mit einer abschnittsweisen Dämpfung einer Kolbeneinheit bereitzustellen, wobei die Dämpfung zwischen den jeweiligen Endlagen der Kolbeneinheit wirkt und wobei der Plungerzylinder einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe wird durch einen abschnittsgedämpften Plungerzylinder mit den, im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein erfindungsgemäßer, abschnittsgedämpfter Plungerzylinder, nachfolgend auch nur als Plungerzylinder bezeichnet, weist ein Zylinderrohr mit einem Bodenverschlussteil und einem Führungsverschlussteil sowie mit einem Druckmediumanschluss und einem Druckraum auf, wobei von dem Druckraum ein Druckmedium aufnehmbar ist, welches über den Druckmediumanschluss in den Druckraum einbringbar ist.
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Erfindungsgemäß können das Bodenverschlussteil und das Führungsverschlussteil sowohl als separate Bauteile, welche durch ein geeignetes, druckdichtendes Verbindungsverfahren mit dem Zylinderrohr verbunden werden, oder als integrale Bestandteile des Zylinderrohres ausgebildet sein.
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Der erfindungsgemäße Plungerzylinder weist ferner eine Kolbeneinheit auf, welche in dem Zylinderrohr axial geführt wird. Die Kolbeneinheit weist einen Kolben und eine Kolbenstange auf, wobei beide Elemente miteinander verbunden sind oder gegebenenfalls einstückig ausgebildet sein können und wobei durch den Kolben der Druckraum des Zylinderrohres in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum getrennt wird. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem ersten Arbeitsraum um einen Kolbenraum und bei dem zweiten Arbeitsraum um einen Kolbenstangenraum.
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Darüber hinaus weist die Kolbeneinheit erfindungsgemäß einen Verbindungskanal auf, durch welchen die beiden Arbeitsräume des Plungerzylinders druckverbunden sind. Der Verbindungskanal stellt vorliegend einen Bestandteil des Druckraumes dar und bewirkt in diesem Zusammenhang, dass das Druckmedium bei einem Ein- oder Ausfahren der Kolbeneinheit, von dem Kolbenraum in den Kolbenstangenraum, beziehungsweise von dem Kolbenstangenraum in den Kolbenraum, strömen kann. Der Verbindungskanal kann beispielsweise durch eine Axial- und eine Radialbohrung in der Kolbenstange gebildet werden, welche an deren Enden innerhalb der Kolbenstange ineinandergreifen.
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Der erfindungsgemäße Plungerzylinder zeichnet sich dadurch aus, dass zum Ersten der Druckmediumanschluss in einem Bereich zwischen einer ersten und einer zweiten Endlage der Kolbeneinheit an dem Zylinderrohr angeordnet ist und das zum Zweiten der Druckmediumanschluss hubabschnittsweise durch den Kolben überdeckbar ist. Eine hubabschnittsweise Überdeckung des Druckmediumanschlusses stellt sich hierbei immer dann ein, wenn der Kolben während des Ein- oder Ausfahrens bei einem bestimmten Hubweg der Kolbeneinheit den Druckmediumanschluss passiert.
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In einer solchen Position der hubabschnittsweisen Überdeckung des Druckmediumanschlusses bildet sich mittels des Kolbens erfindungsgemäß ein Drosselspalt aus, welcher das durch den Druckmediumanschluss in den Druckraum ein- oder ausströmende Druckmedium passieren muss.
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Gemäß der Erfindung wird der Drosselspalt durch einen Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinderrohr gebildet. Ein solcher Spalt kann besonders unkompliziert durch eine entsprechende Anpassung des Außendurchmessers des Kolbens gegenüber dem Innendurchmesser des Zylinderrohres und dem sich dadurch einstellenden Ringspalt zwischen Kolben und Zylinderrohr bereitgestellt werden.
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Auf diese Weise wird als technologischer Vorteil der Erfindung, mit dem einfachen Mittel eines vorgehaltenen Drosselspalts, eine Drosselung eines Druckmediumstroms zwischen dem Druckraum und dem Druckmediumanschluss bereitgestellt. Mittels des Drosselspalts wird somit der Volumenstrom des Druckmediums in den oder aus dem Druckraum reguliert und so, als besonderer Vorteil, ausschließlich im Bereich der Überdeckung des Druckmediumanschlusses durch den Kolben und damit begrenzt auf einen definierten Hubabschnitt, eine Dämpfung der Kolbeneinheit in dem Plungerzylinder bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es mit einfachen Mitteln, den Hub für einen ersten Hubabschnitt ungedämpft, für einen sich anschließenden zweiten Hubabschnitt gedämpft und für einen dritten sich hieran anschließenden Hubabschnitt wieder gedämpft auszuführen.
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Dabei erlaubt es die Erfindung, die Dämpfungscharakteristik eines erfindungsgemäßen Plungerzylinders in der Art anzupassen, dass der Druckmediumanschluss, in dessen Bereich die Dämpfung stattfindet, in der jeweiligen Position an dem Zylinderrohr angeordnet wird, in welcher die Dämpfung der Kolbeneinheit während des Hubs erwünscht ist.
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Es lassen sich somit als weiterer besonderer Vorteil mit geringem Bereitstellungsaufwand und geringen Kosten Plungerzylinder mit unterschiedlichen Dämpfungscharakteristiken für verschiedene Anwendungsfälle bereitstellen.
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Darüber hinaus besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass an dem Zylinderrohr eines Plungerzylinders herstellungsseitig mehrere Druckmediumanschlüsse in unterschiedlichen Positionen vorgehalten werden, von denen bei einer kundenspezifischen Verwendung des Plungerzylinders nur jeweils der Druckmediumanschluss genutzt wird, in dessen Bereich die Dämpfung erwünscht ist. Die übrigen Druckmediumanschlüsse werden beispielsweise mittels eines Stopfens oder einer geeigneten Abdeckung druckdicht verschlossen. Auf diese Weise wird es besonders vorteilhaft ermöglicht, dass ein erfindungsgemäßer Plungerzylinder mit geringem technischen Aufwand an unterschiedliche Anwendungsfälle mit der jeweils gewünschten Dämpfungscharakteristik angepasst werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Dämpfung der Kolbeneinheit sowohl bei einem Ein- als auch bei einem Ausfahren bereitgestellt, wobei die Dämpfungsintensität durch die Breite des Spaltes zwischen Kolben und Zylinderrohr festlegbar ist.
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Der besondere Vorteil liegt bei dieser Lösung insbesondere in der Einfachheit der Bereitstellung des Drosselspalts durch die passenden Abmessungen von Kolben und Zylinderrohr sowie in der hohen Betriebssicherheit und Lebensdauer.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden zusätzliche Mittel zu einer zuverlässigen Beabstandung von Kolben und Zylinderrohr und damit für eine zuverlässige Maßhaltigkeit des Drosselspaltes, vorgehalten. Vorzugsweise kann ein solches Mittel zu einer Beabstandung von Kolben und Zylinderrohr einfach durch einen auf dem Kolben umlaufenden Steg gebildet werden, welcher sich bei einem Kolben als Drehteil technologisch sehr einfach bereitstellen lässt. Ein solcher umlaufender Steg kann dabei auch unmittelbar umlaufend an der Innenwand des Zylinderrohrs ohne Beeinträchtigung der Funktion bereitgehalten werden, da die Arbeitsräume mittels des Verbindungskanals druckverbunden sind und zwischen dem Kolben und der Zylinderwand keine Fluidströmung sichergestellt werden muss. Die Höhe des umlaufenden Stegs entspricht dann der Breite des Spaltes. Somit kann auch bei am Plungerzylinder anliegenden Knicklasten, welche zu seitlichen Kräften am Kolben und damit zu Veränderungen des Spaltmaßes führen könnten, die erfindungsgemäße hubabschnittsweise Dämpfung zuverlässig angewandt werden. Ein Steg kann beispielsweise auch mittels eines Kolbenrings bereitgestellt werden.
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In einer anderen Weiterbildung weist der Kolben entlang seinem axialem Verlauf unterschiedliche Durchmesser auf. Hierdurch kann mit besonders einfachen Mitteln die Dämpfungscharakteristik beeinflusst werden.
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Wenn der Kolben beispielsweise tonnenförmig ausgebildet ist, liegt bei Beginn der Überfahrt über den Druckmediumanschluss zunächst noch ein relativ hohes Spaltmaß mit einer sich hieraus ergebenden relativ geringen Dämpfungsintensität vor. In der axialen Mitte des Kolbens weist dieser den größten Durchmesser auf, womit das geringste Spaltmaß mit einer entsprechend hohen Dämpfung auftritt. Bei der Weiterfahrt der Kolbeneinheit überdeckt der Kolben dann den Druckmediumanschluss wieder mit einem höheren Spaltmaß; die Dämpfungsintensität verringert sich wieder. Es liegt im Ergebnis innerhalb des gedämpften Abschnitts also zunächst eine progressive Dämpfung und bei Überschreitung der maximalen Intensität eine degressive Dämpfung vor.
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Ein anderes Beispiel der Beeinflussung der Dämpfungscharakteristik mittels dieser Weiterbildung würde bei einer kegelstumpfförmigen Kolbenausbildung vorliegen.
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Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen anhand von
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1 Schnittdarstellung Plungerzylinder näher erläutert.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Plungerzylinder gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2. Der Plungerzylinder weist ein Zylinderrohr 1 mit einem Bodenverschlussteil 2 und einem Führungsverschlussteil 3 sowie einem Druckmediumanschluss 4 auf. Über den Druckmediumanschluss 4 wird bei einer Verwendung des Plungerzylinders ein Druckmedium (nicht dargestellt) in einen Druckraum 5 des Plungerzylinders hinein, beziehungsweise aus dem Druckraum 5 heraus geführt.
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Der Plungerzylinder weist weiterhin eine Kolbeneinheit 6, bestehend aus einem Kolben 7 und einer Kolbenstange 8, auf, wobei beide Elemente fest miteinander verbunden sind. Die Kolbeneinheit 6 wird in dem Zylinderrohr 1 durch das Führungsverschlussteil 3 axial geführt, wobei ein Dichtelement 21 in dem Führungsverschlussteil 3 einen Austritt des Druckmediums aus dem zweiten Arbeitsraum 10 verhindert.
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Der Kolben 7 trennt den Druckraum 5 des Plungerzylinders erfindungsgemäß in einen ersten Arbeitsraum 9 und einen zweiten Arbeitsraum 10, wobei der erste Arbeitsraum 9 einen Kolbenraum und der zweite Arbeitsraum 10 einen Kolbenstangenraum darstellen.
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Die Kolbeneinheit 6 weist erfindungsgemäß einen Verbindungskanal 11 auf, welcher als Bestandteil des Druckraums 5 den ersten Arbeitsraum 9 und den zweiten Arbeitsraum 10 miteinander druckverbindet.
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Der erfindungsgemäße Plungerzylinder zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckmediumanschluss 4 in einem Bereich zwischen einer ersten und einer zweiten Endlage der Kolbeneinheit 6 an dem Zylinderrohr 1 angeordnet ist und dass der Druckmediumanschluss 4, wie in 1 dargestellt, hubabschnittsweise durch den Kolben 7 überdeckbar ist. Der Außendurchmesser des Kolbens 7 ist gegenüber dem Innendurchmesser des Zylinderrohres 1 besonders vorteilhaft so gewählt, dass sich bei der hubabschnittsweisen Überdeckung des Druckmediumanschlusses 4 durch den Kolben 7 zwischen dem Kolben 7 und dem Zylinderrohr 1 ein Drosselspalt 12 ausbildet. Dieser Drosselspalt 12 bewirkt bei der Überdeckung des Druckmediumanschlusses 4 durch den Kolben 7 erfindungsgemäß, dass das, durch den Druckmediumanschluss 4 in den Druckraum 5 ein-, beziehungsweise aus dem Druckraum 5 ausströmende Druckmedium zwingend durch den Drosselspalt 12 strömen muss und sich so eine Drosselung des vorhandenen Druckmediumstroms einstellt.
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Durch die Drosselung des Druckmediumstroms wird als besonderer technologischer Vorteil des Plungerzylinders eine Dämpfung der Kolbeneinheit 6 in dem Zylinderrohr 1 bereitgestellt, wobei die Dämpfung selektiv im Bereich der Überdeckung des Druckmediumanschlusses 4 durch den Kolben 7 wirkt.
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Die Dämpfung wirkt in dem Ausführungsbeispiel nach 1 sowohl bei einem Ein- als auch bei einem Ausfahren der Kolbeneinheit 6, wobei die Dämpfungscharakteristik eines erfindungsgemäßen Plungerzylinders besonders einfach durch ein versetztes Anordnen des Druckmediumanschlusses 4 an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar ist. In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß beispielsweise möglich, einen Plungerzylinder mit mehreren Anschlussmöglichkeiten für den Druckmediumanschluss 4 bereitzustellen, wobei je nach gewünschter Dämpfungscharakteristik der Druckmediumanschluss 4 an die passende Anschlussmöglichkeit angeschlossen wird.
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Die übrigen Anschlussmöglichkeiten (nicht dargestellt) werden beispielsweise mittels Stopfen verschlossen.
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Der erfindungsgemäße Plungerzylinder ermöglicht somit auf besonders einfache und gleichzeitig kostengünstige Art und Weise die Bereitstellung einer selektiven Dämpfung im Bereich zwischen den Endlagen der Kolbeneinheit 6 in dem Zylinderrohr 1.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) weist der Kolben einen umlaufenden Steg auf, dessen Höhe das Spaltmaß des Drosselspalts festlegt. Der Steg liegt dabei umlaufend an der inneren Mantelfläche des Zylinderrohres (1) an und führt damit den Kolben spielfrei.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderrohr
- 2
- Bodenverschlussteil
- 3
- Führungsverschlussteil
- 4
- Druckmediumanschluss
- 5
- Druckraum
- 6
- Kolbeneinheit
- 7
- Kolben
- 8
- Kolbenstange
- 9
- erster Arbeitsraum
- 10
- zweiter Arbeitsraum
- 11
- Verbindungskanal
- 12
- Drosselspalt
- 13
- Dichtelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2830416 A1 [0003]
- DE 19952375 A1 [0004]
- EP 0616882 B1 [0007]
