DE2032625C3 - Vorrichtung zum Abbremsen oder anderweitigen Steuern der geradlinigen Bewegung einer Einrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum Abbremsen oder anderweitigen Steuern der geradlinigen Bewegung einer Einrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /um Abbremsen oder anderweitigen Steuern der geradlinigen Bewegung einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.
Wenn die geradlinige Bewegung einer Einrichtung so so abgebremst oder anderweitig gesteuert werden soll, daß die Einrichtung abrupt angehalten, langsam in Bewegung gesetzt oder angehalten, in ihrer Geschwindigkeit geändert wird oder daß man sie eine schrittweise erfolgende geradlinige Bewegung durchführen läßt bzw eine Steuerung nach Art einer Kupplung bewirkt, gelangen hier/u verschiedene Arten mechanischer oder elektrischer Vorrichtungen zur Anwendung. Diese sind jedoch im allgemeinen ziemlich kompliziert aufgebaut und auch sehr teuer. Insbesondere Steuervorrichtungen. bei denen ein Druckmittel verwendet wird, benötigen ziernlich viel Platz, Trotzdem ist es schwierig, mit diesen deri geradlinigen Bewegungsablauf einer Einrichtung genau zu kontrollieren.
Um beispielsweise die geradlinige: Bewegung eines doppeltwirkenden Zylinders tu steuern, wird dem Zylinder ein bekannter EleklroOruckflüssigkeilsein· steller zügeordhel, der deri Kolben bzw, die Kolbenstange in der gewünschten Stellung anhält. Bei diesem Überwachungssystem ist der Aufbau jedoch notwendigerweise sehr kompliziert und teuer. Insbesondere bei Anwendung eines pneumatischen Druckes ergeben sich sehr heftige Pendelschwingungen des Kolbens, wenn dieser abrupt abgebremst wird, was zu einer sehr unbefriedigenden Empfindlichkeitskurve und Genauigkeit führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile bei einfacher und preiswerter Herstellbarkeit derart auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln ein genaues Abbremsen oder anderweitiges Steuern der geradlinigen Bewegung erreicht wird und insbesondere ein abruptes Anhalten, ein langsames Anhalten und Anlaufen, eine Geschwindigkeitsänderung, eine schrittweise erfolgende Bewegung und eine kupplungsmäßige Steuerung möglich ist.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich der Vorteil, daß jede gewünschte Einflußnahme auf die geradlinige Bewegung der betreffenden Einrichtung, d. h. ein Abbremsen oder anderweitiges Steuern, stets nach Wunsch und exakt durchgeführt ν erden kann, da je nach dem Ausmaß der Druckmittelbeaufschlagung des Innenraums der schlauchringförmigen elastischen Hohlkörper diese sich mehr oder weniger schnell der Gehäuseinnenseitc anlegen bzw. von dieser wieder abheben und auf diese Weise den erwünschten Abbremsvorgang oder dgl. durchführen.
Da die Außenumfangsfläche der Hohlkörper mit jeweils einem Reibstück versehen ist. wird einerseits verhindert, daß sich der aus elastischem Material bestehende Hohlkörper vorzeitig abnutzt, und anderer seits erreicht, daß der Reibschluß zwischen dem Hohlkörper und der Gehäuseinnenseite verbessert wird Die beidseits der Reibstücke voi gesehenen axialen Spalte ermöglichen es außerdem, daß dann, wenn der Innenraum der Hohlkörper mit Druckmittel beatif schlagt worden ist. die Reibstücke zusammen mit den Hohlkörpern noch eine bestimmte geringfügige Bewegung innerhalb des durch die axialen Spalte vorgegebenen Größenbert: 1^ hes durchführen, so daß auf diese Weise zusätzliche Steuerungsmöglichkeiten gewonnen werden. Insbesondere läßt sich hiermit die Durchführung bzw Abbremsung oder anderweitige Steuerung einer schrittweise erfolgenden geradlinigen Bewegung der Einrichtung erreichen, wenn wenigstens zwei schlauchringförmige elastische Hohlkörper hintereinander an der Stange angeordnet sind und abwechselnd betätigt, d h. mit Druckmittel beaufschlagt werden. Das Ausmaß der dadurch ermöglichten schrittweise erfol genden Bewegung der Einrichtung kann im übrigen in jeder gewünschten Weise geändert werden, indem die Breite der axialen Spalte entsprechend geändert wird
Wenn das feststehende dehiuisc einer entsprechen den Einrichtung so gehalten wird, daß es eint· geradlinige lU-wegung oder Drehbewegung durchfiih ren kann, kann die gesamte Einrichtung auch als Kupplung dienen, Weiterhin können relativ komplizierte Misch- oder Verburidbewcguiigen durchgeführt werden, wenn die wenigstens zwei hintereinander angeordnete Hohlkörper aufweisende Vorrichtung mit einem rotierenden Körper kombiniert wird. Insbesondere Wenn die Vorrichtung in einem Druckmittelzylin-
der zur Anwendung gelangt, ermöglicht sie die Durchführung verschiedener Arbeitsgänge, wie z. B. Anhalten in jeder beliebigen Stellung, stufenweise Förderung, z. B. Dosierförderung, exakte Bestimmung der Anha'testellung usw. Diese Arbeitsvorgänge, die bisher als sehr schwierig betrachtet wurden, können mit der Vorrichtung nun sehr einfach und ohne größeren Kostenaufwand durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann demgemäß auf einem weiten industriellen Gebiet, z. B. bei automatischen Transfermaschinen, Bremsen, Kupplungen, Meßinstrumenten usw. Verwendung finden. Es ist zwar eine Reibungskupplung bekannt (DE-PS 8 31 344), die mit auf dem Umfang gleichmäßig verteilten elastischen Körpern ausgerüstet ist, mit deren Hilfe eine Drehmomentenübertragung möglich ist Es ist jedoch aurch diese bekannte Reibungskupplung die bei der Erfindung vorgesehene besondere Anordnung und Ausbildung der elastischen schlauchringförmigen Hohlkörper zum Abbremsen einer Translationsbewegung nicht nahegelegt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 schematisch zu Zwecken der Erläuterung die Vorrichtung im Schnitt ohne die Reibstücke und die 2s diesen zugeordneten Spalte:
I ig 2 vergrößert im Detail die eine Hälfte der Vorrichtung mit dem Reibstück und den axialen Spalten:
F i g. 3 eine abgewandelte Ausfuhrungsform mit zwei hintereinander angeordneten Hohlkörpern;
F i g. 4(a) —(e) eine Folge (a) bis (e) von Schnittansichten /ur Erläuterung der mit der Vorrichtung gemäß Fig. 3 schrittweise durchführbaren geradlinigen Bewegung: r,
F ig. 5(a)—(c) den Bewegungsablauf gemäß F i g. 4 jeweils im Diagramm;
Fig. 6 schematisch im Schnitt die Anwendung der Vorrichtung gemäß F-*ig. 3 bei einem Druckmittel/ylinderund -to
F 1 g. 7 in Seitenansicht einen Teil der Ausführungsform gemäß F 1 g. 6 mit einem zugeordneten Detektor.
Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 ist eine geradlinige Bewegung durchfuhrende Einrichtung 1, /. B ein Druckmittel/ylinder. ein Kurbelwellen-Kolbenmechanismus, ein Zahnrad-Zahnstangenmechanismus oder dgl mit einer Stange 2 verbunden. Am linken Ende der Stange 2 sind mittels einer Schraubmutter 5 zwei radiale Seitenteile 3 befestigt, /wi-.chen denen und der Stange 2 entsprechende Distanznngstücke 4 angeordnet sind. Zwischen den radialen Seitenteilen 3 ist wenigstens ein auf dem Distanzringstück 4 sitzender schlauchringförmiger Floi.!körper 6 aus elastischem Material geführt, dessen Querschnitt C-förmig ist. Der F'ohlkörper 6 besteht aus einem Material starker f'lastizität. ζ. Β. π Gummi, einem synthetischen Kunstharz. Phosphorbronze oder dgl. [)ie Außenumfangsflächen der radialen Seitenteile 3 liegen gleitend an der Innenseite eines feststehenden Gehäuses 7 an.
In den Innenratim 12 jedes Hohlkörpers 6 kann ein Druckmittel von einer Druckmittelquelle 8 über ein Drucksteuerventil 9, einen in der Stange 2 axial Verlaufenden «anal 10 Und einen im Distanzringstück 4 radial verlaufenden Kanal 11 zugeführt werden.
Die mit der Einrichtung 1 gekuppelte Stange 2 führt axial im Gehäuse 7 eine geradlinige Bewegung durch. Unter Normalbedingungen sind die radialen Seitenteile 3 Und der Flohlkörpel 5 vorher so justiert, daß die Außenumfangsflächen der radialen Seitenteile 3 satt an der Innenseite des Gehäuses 7 anliegen, daß jedoch der Hohlkörper 6 Oberhaupt keine Berührung mit d^r Innenseite des Gehäuses 7 hat.
Wenn der Flüssigkeitsdruck im Innenraum 12 des Hohlkörpers 6 über den eingestellten Pegel durch Betätigen des Steuerventils 9 erhöht wird, dehnt sich der Hohlkörper 6 unter dem Flüssigkeitsdruck aus. Die Außenumfangsfläche des Hohlkörpers 6 kommt demgemäß zur reibschlüssigen Anlage an die Innenseite des Gehäuses 7, so daß die geradlinige Bewegung der Stange 2 abgebremst wird.
Es kann so der Bewegungsablauf der Stange 2, z. B. im Sinne eines abrupten Anhaltens, eines langsamen Anlaufes oder Anhaltens, einer Geschwindigkeitsänderung und dgl. durch entsprechendes Einstellen des Druckes des Druckmittels gesteuert werden.
Da die Außenumfangsfläche des elastischen Hohlkörpers 6 häufig in starken Reibeingriff mit der Innenseite des Gehäuses 7 kommt, ist die Außenumfangsfläche jedes Hohlkörpers 6 mit einem Reib jck 13 geschützt. wie im Detail deutlich aus F i g. 2 ersicr'.!irh, urn dadurch eine vorzeitige Abnutzung oder Beschädigung des Flohlkörpers 6 zu vermeiden und außerdem einen besseren Reibkontakt zu erzielen. Das Reibstuck 13 besieht aus geeigneten Materialien, wie Hartgummi, Filz. Glasfaser, Weichmetall oder dgl.
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind zwei Sätze 21a, 21i> von schlauchringformi gen. elastischen Hohlkörpern 6a, 6b hintereinander an der Stange 2 angeordnet, so daß dadurch verschiedene Bewegungsformen, insbesondere jedoch schrittweise erfolgende geradlinige Bewegungei· durchgeführt werden können.
Die beiden Hohlkörpersätze 21.1. 216 sind durch ein an der Stange 2 befestigtes, vorn Gehäuse 7 geführtes Zwischenstück 3J getrennt. Das Druckmittel fließt von der Druckmittelquelle 8 über ein Steuerventil 91. das Regulier- und Schaltfunktion ausübt, sowif über axiale Kanäle 10a, 106 innerhalb der Stange 2 und radiale Kanäle lla. 116 der Dislanzringstücke 4a. 4b zu den Im .-nräumen 12a, 12£> der Hohlkörper 6a, bb. Fs ist daher jedem F'ohlkörpersatz 21a, 210 ein gesonderter Kanal 10a, lla bzw. tob. Wbzugeordnet.
Wie aus F i g. 3 — und auch aus F i g. 2 — ersichtlich, sind beidseits der Reibstücke i3a. Mb axiale Spalte ό vorgesehen, die in radialer Richtung durch die Gehäuseinnenseite und die Außenumfangsfläche der Hohlkörper 6a, 6b sowie in axialer Richtung durch die Reibstücke 13a bzw. 13i> und das Zwischenstück 31 bzw. das jeweilige Seitenteil 3 begrenzt sind.
Wenn einer der beiden F'ohlkörpersätze 21a, 21b oder aber beide gleichzeitig durch das Steuerventil 91 betätigt werden, üben sie dieselbe Funktion wie die ■Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 aus. Wenn jedoch die Hohlkörpersätze ?la, 21 b abwechselnd durch das Steuervenul 91 betätigt werden, führt die Stange 2 eine schrittweise erfolgende geradlinige Bewegung vorwärts oder rückwärts durch.
Es sei nun angi .lommen, daß die Stange 2 unter der Einwirkung der Einrichtung 1 geradlinig nach links wandert. Wenn dann die Hohlkörpersätze 21a, 21 b abwechselnd beaufschlagt werden, ergibt sich ein schrittweise erfolgender Bewegungsablauf, der in F i g. 4 zur besseren Erläuterung idealisiert und übertrieben dargestellt ist. In der Praxis können natürlich Übergangsphänomene auftreten, die jedoch derart kurzzeitig verlaufen, daß sie praktisch vernachlässigt werden
können.
Fig.4(a) zeigt den Betriebszustand, bei dem keiner der Hohlkörpersätze 21a, 21/»betätigt ist. Dies bedeutet, daß sich der Druck des Druckmittels in den Innerifaümen 12a, 126 der Hohlkörper 6a, 66 Unter dem eingestellten Pegel befindet. Die Hohlkörper 6a, 66 bleiben dementsprechend unter der Normallage. Die Reibstücke 13a, 136 befinden sich im Abstand zur Innenseite des Gehäuses 7.
F i g. 4(b) zeigt den Betriebszustand, bei dem lediglich der linke Hohlkörpersatz 21a beaufschlagt wurde, d. h. der Druck des Druckmittels im Innenraum 12a wurde über den eingestellten Wert erhöht, so daß sich der Hohlkörper 6a ausgedehnt und das Reibstück 13a radial so weit nach außen gedruckt hat, daß dieses der Innenseite des Gehäuses 7 anliegt. Der Reibungskontakt des Reibstückes 13a mit der Gehäuseinnenseite hält nitn iinmiHpIKiir rlip» Vnru/ärtcH<=»u/f»minCT r\pr ζίαησρ 0 an .■ui. «.........—.......-.. . ... ..... . .. _o_..o —. o
Die Stange 2 steht jedoch nach wie vor unter dem Einfluß der in Richtung des Pfeils 25 wirkenden Antriebskraft der Einrichtung 1.
Fig.4(c) zeigt den Betriebszustand, bei dem der Hohlkörpersatz 21a mit der Stange 2 so weit vorwärts verschoben wurde, wie die axiale Breite des Spaltes ö beträgt. Das Reibstück 13a macht diese Vorwärtsbewegung nicht mit, da der Reibeingriff mit der Innenseite des Gehäuses 7 entsprechend stark ist. Da jedoch die Stange 2 und die Teile 3, 31 immer noch unter der Wirkung der Antriebskraft 25 stehen, verformen sie die rechte Seite des Hohlkörpers 6a, so daß sich dieser also um die axiale Breite des Spaltes <5 vorwärtsbewegt. Der Vorgang geht so weit, bis die rechte Stirnfläche des Reibstückes 13a am Zwischenstück 31 zur Anlage kommt.
Fig.4(d) zeigt den Betriebszustand, bei dem der Hohlkörpersatz 21a freigegeben wurde, während der Hohlkörpersatz 216 nunmehr beaufschlagt wird und über sein Reibstück 136 in Eingriff mit der Gehäuseinnenseite kommt. Der Hohlkörpersatz 21b wiederholt dabei dieselbe Arbeitsweise, wie sie zuvor in Verbindung mit Fig.4(b) für den Hohlkörpersatz 21a beschrieben wurde. Dabei wird der Hüssigkeitsdruck im Hohlkörpersatz 21a abrupt unter den eingestellten Wert erniedrigt, so daß der Hohlkörper 6a unmittelbar in seine Ausgangsform zurückkehrt.
F i g. 4(e) zeigt den Betriebszustand, bei dem die Stange 2 mit den Arbeitsstufen, wie sie zuvor im Zusammenhang mit Fig.4(c) beschrieben wurden, so weit vorwärtsbewegt wurde, wie die axiale Breite des Spaltes <5 beträgt.
Anschließend werden sämtliche Vorgänge wiederholt, so daß die Stange 2 ihre schrittweise Vorwärtsbewegung durchführen kann. Es ist selbstverständlich möglich, nicht den Hohlkörpersatz 21a, sondern statt dessen den Hohlkörpersatz 216 zuerst zu betätigen, um dasselbe Ergebnis zu erzielen. In gleicher Weise kann die Stange 2 auch — anstatt sie nach vorne, d. h. nach links zu bewegen — zurück, also nach rechts bewegt werdea
Bei dem in F i g. 5 graphisch dargestellten Arbeitsvorgang gemäß F i g. 4 ist aus F i g. 5(a) und 5{b) ersichtlich, in welcher Weise die Druckimpulse auf die Hohlkörper-
salze 21a (Fig.Sa) und 2lb (Fig.5b) aufgeschaltel werden. Bei dem Diagramm gemäß Fig.5(c), bei dem die Verschiebebewegung c/der Stange 2 über der Zeit t aufgetragen ist, einspricht die durchgezogene Linie dem Verschiebeweg der Stange 2 bei einer nach Art der FIg, 4 erfolgenden Tätigkeit der Vorrichtung. Wie jedoch die gestrichelte Linie zeigt, kann die Stange 2 mit den angegebenen genauen Stellbewegungen leicht in jeder gewünschten Stellung angehalten werden, wenn mäh sie schnell bis in die Nähe der Position d\ kommen, dann langsam in die Position cfc gehen läßt und dann diese stufenförmige Bewegung mehrmals wiederholt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.6 sind die beiden Hohlkörpersätze 21a, 21 b in einem an sich bekannten Druckmittelzylinder 70 angeordnet, bei dem die beiden Enden des Zylindergehäuses 71 durch je eine Stirnwand 72 bzw. 73 verschlossen sind. Eine Kolbenclancrp 7Δ. crjpjt*>t fr*»j in t*inf*r Rrihrnnu 7^ Hpr ynrrlprpp Stirnwand 72. Die Hohlkörpersät/e 21a, 21/? sind am Ende der Kolbenstange 74 mittels der Schraubmutter 5 befestigt.
Das Druckmittel, z. B. Luft. Wasser, Öl oder dgl. strömt von der Druckmittelquelle 8 über ein Steuerventil 19a und Kanäle 16a, 166 sowie einen Kanal 17a der Stirnwand 73 bzw. einen Kanal 17/) der Stirnwand 72 in die Kammern 18a, 186 des Zylinders 71. Wie bekannt, kann hi'>bei die Kolbenstange 74 durch Regulieren des Druckes des Druckmittels in den Kammern 18a, 18/? im Zylinder 71 geradlinig verschoben werden.
Das von der Druckmittelquelle 8 kommende Druckmittel wird über ein weiteres Steuerventil 196, Kanäle 80a, 806, die axialen Kanäle 10a, 106 der Kolbenstange 74 und die radialen Kanäle 11 a, 116 der Distanzringstükke 4a. 46 in die jeweiligen Innenräume 12a, 126 der elastischen Hohlkörper 6a, 66 geleitet.
Unter Normalbedingungen führt nun die Kolbenstange 74 eine geradlinige hin- und hergehende Bewegung durch, wenn der Druck des Druckmittels in den Zylinderkammern 18a, 186 r" -ch das Steuerventil 19a entsprechend gesteuert wird. >/enn an das Steuerventil 196 jedoch entsprechende Steuerimpulse angelegt werden, kann die Kolbenstange 74 zusatziicn die beschriebenen schrittweise erfolgenden Bewegungen gemäß F i g. 4 durchführen.
Wie aus F i g. 6 ersichtlich, kann hierbei ein und dieselbe Druckmittelquelle 8 gemeinsam zur normalen Betätigung und zur Abbremsung bzw. anderweitigen Steuerung der Kolbenstange 74 verwendet werden. Es können jedoch auch zwei getrennte Druckmittelquellen für die beiden obengenannten Zwecke Verwendung finden. In diesem Fall können auch z. B. zur normalen Betätigung der Kolbenstange 74 Luft und zur Abbremsung der Kolbenstange 74 Öl oder umgekehrt verwendet werden.
Wie aus Fig.7 ersichtlich, kann im übrigen an der Kolbenstange 74 in der Längserstreckung ein Indikator 25 vorgesehen sein, dessen jeweilige Stellung von einem nahe der Kolbenstange 74 angeordneten Detektor 26 abgetastet wird. Der Ausgang 27 des Detektors 26 führt beispielsweise zum Steuerventil 19a, um dadurch die Bewegung der Kolbenstange 74 exakt zu korrigieren.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Abbremsen oder anderweitigen Steuern der geradlinigen Bewegung einer Einrichtung, insbesondere der Kolbenstange eines Druckmittelzylinders oder dgl„ bei der eine in einem Gehäuse geführte Stange mit der Einrichtung bewegungsschlüssig gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß um die Stange (2, 74) herum und mit dieser fest verbunden wenigstens ein zwischen zwei ebenfalls mit der Stange fest verbundenen radialen Seitenteilen (3) seitlich geführter schlauchringförmiger Hohlkörper (6; 6a, b) aus elastischem Material angeordnet ist, dessen Innenraum (12; 12a, Zauber wenigstens einen axial in der Stange verlaufenden Kanal (10; 10a, b) und ein Steuerventil (9, 196, 91) mit Druckmittel beaufschlagbar ist und dessen Außenumfangsfläche mit einem Reibstück (13) versehen ist, dessen Stirnseiten mit den radialen Seitenteilen (3) axiale Spalte (<5) bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchringförmige Hohlkörper (6; 6a. b) auf einem mit der Stange (2, 74) fest verbundenen nabenähnlichen Distanzringstück (4; 4a. b) sitzt, das einen radial verlaufenden Kanal (11; Wa. b) zur Verbindung des Ir»\enraums (12; 12a, b) des Hohlkörpers mit dem in der Stange (2) vorgesehenen axialen Kanal (10; 10a, /^aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung und Steuerung einer ,.tsbesondere schrittweise geradlinigen Bewegung wenigsten« zwe· schlauchringförmige elastische, jeweils an ihrer Außenumfangsfläche mit einem Reibstück (13a, ftj vcrseh-ne Hohlkörper (6a. b) hintereinander an der Stange (2, 74) angeordnet sind, die durch ein an der Stange befestigtes, vom Gehäuse (7, 71)geführtes starres /wischenstück (31) voneinander getrennt sind und deren Innenräumen (12a, b) jeweils ein gesonderter axialer Druckmittel· kanal (10a. /^innerhalb der Stange zugeordnet ist.
DE2032625A 1969-07-01 1970-07-01 Vorrichtung zum Abbremsen oder anderweitigen Steuern der geradlinigen Bewegung einer Einrichtung Expired DE2032625C3 (de)

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