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Anlage zum Patentantrag bzw. Gebrauchsmusterantrag von Beschreibung
zum: Pneumatischen Arbeitszylinder.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Arbeitszylinder
mit einem von Druckluft beaufschlagten Kolben, dessen Kolbenstange mit dem zu bewegenden
leil in Verbindung steht.
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Davon ausgehend, daß im Maschinenbau der pneumatischen Arbeitszylinder
in großer Zahl als Antrieb für Schwenk-, Hebe-, Dreh-, Ausstoßbewegungen usw. verwendet
wird, bes-teht ein Bedarf an solchen pneumatischen Arbeitszylindern die den Bedingungen
der Berufsgenossenschaft und den Anforderungen des neuen lilaschinenschutz-Gesetzes
gerecht werden.
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In vielen Fällen müssen aus diesen Gründen kostspielige Hydraulikzylinder
!li-t; inren dazugehörigen Hydraulikaggregaten dort eingabaut werden, wo normalerweise
ein pneumatischer Arbeitszylinder genügen würde. Der Vorteil der Hydraulik liegt
darin, daß derartige Arbeitszylinder in jeder S-tellung angehal-ten werden können.
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Dies wird ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen pneumatischen Arbeitszylinder
erreicht, ohne die kostspielige Hydraulik zur Hilfe zu nehmen.
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Alle zur Zeit im Handel befindlichen pneumatischen Arbeitszylinder
können, wenn sie einmal angesteuert sind nicht mehr angehalten, sondern bestenfalls
durch Umsteuern des Steuerventils wieder in die Ausgangsstellung zurückgeholt weruen.
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Diese @atsache zeigt, daß pneumatische Arbeitszylinder der herkömmlichen
Bauweise nicht allen unfalltechnischen Gesichtspunkten gerecht werden.
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Anders verhält sich in diesem Falle der erfindungsgemäße pneumatische
ArbeitszJlinder, welcher ebenso wie der hydraulische Arbeitszylinder während qes
Hubes angehalten werden kann. Er ist darüberhinaus in seiner Anwendung sicherer,
da defekte Leitungen nich-t zu einer Bewegung führen können.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß i:Iittel vorgesehen
sind, die den Kolben an der gewünschten Stelle mechanisch feststellen. In vorteilhafter
Weise und um keine verlängerte Bauweise zu erhalten sind der Kolben bzw. die Kolbenstange
mit einer Bohrung versehen7 in der Auffangstücke angeordnet sind, die mit den entsprechenden
Vertiefungen im Kolben bzw. Kolbenstange zusammenwirken.
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In weiterer Ausgestaltung, der Erfindung werden die Auffangstücke
für das Anhalten des Kolbens von einem separaten negativen Steuersignal betätigt.
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Dieses Steuersignal erfolgt zweckmäßig elektrisch oder pneumatisch.
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Durch das negative Steuersignal, das das eingreifen der Auffangstücke
auslöst, wird bewirkt, daß bei Ausfall des elek-trischen Stromes oder der Druckluft,
der Kolben immer festgestellt wird. Die Einrichtung befindet sich somit in einem
sicheren Zustand, d.h. es kann keine Bewegung mehr erfolgen.
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Besondere Bedeutung erlangt dieser pneumatische Arbeitszylinder für
die Notstop-Schaltingen von Einrichtungen. Es besteht nun die ijöglichkeit einen
separaten Notstop-Schaltkreis aufzubauen. Durch die Betätigung des Notstop-Schalters
entlüftet das Notstop-Ventil, bei allen daran angeschlossenen Arbeitszylindern,
die Steuerleitungen die an den Anschluß 7 des Arbeitszylinders führen und löst somit
das Eingreifen der Auffangstücke aus. Die Einrichtung hat somit ebenfalls einen
gefahrlosen Zustand erreicht. Es ist keine Bewegung mehr möglich.
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Zweckmäßig sind die Vertiefungen in Form einer Innenverzahnung gebildet.
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Ferner ist die Bohrung im Kolben bzw. in der Kolbenstange mit einer
festen Stange durchsetzt, an der die Auffangstücke gelagert sind. Die Stange besitzt
einen zylindrischen Hohlraum, in dem ein von einer Seite von Druckluft beaufschlagten
unter Federwirkung stehender Kolben angeordnet ist, dessen konische Kolbenstange
mit den Auffangstücken zusammen wirkt. Die Auffangstücke sina in vorteilhafter Weise
in einer Ausnehmung der Zylinclerwand gelagert und durch die konische Kolbenstange
nach außen in die Innenverzahnung hinein bewe bar.
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Damit die Auffangstücke beim Anstehen des Steuersignals nicht in die
Vertiefungen eingraifen, sind die Auffangstücke auf der konischen Kolbenstange fti
Ltels Schwalbens uhwaneführung verschiebbar gelagert. Selbs-t-vers-tändlich könnte
dies auch durch ledern erfolgen.
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Zweckmäßig kann der erfindungsgemäße pneumatische Arbeitszylinder
als lerschiebezylinder für mehrere nacheinander folgende Verschiebungen eingesetzt
werden. Das mehrmalige Verschieben wird dadurch erreicht, daß die Vertiefungen der
Kolbenstange nur dort vorgenommen sind, wo jie Auffangstücke die Positionierung
der Kolbenstange vornehmen sollen.
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Wird der erfindungsgemäße pneumatische Arbeitszylinder als Antrieb
für große Massen verwendet, so kann das Anhalten während des Hubes dadurch rfolen,
uaß ein auf beide Kolbenseiten gegebener Druckluftstop die bewegte Masse abfängt,
danach die Auffangstücke eingreifen und den Kol-Den feststellen.
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Die Steuerung des Arbeitszlinders erfolgt durch ein ,-Schaltstellungsvantil
4/4 Wegeventil.
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1. Schaltstellung: Keine Erregung eines Magnetteiles Beide Druckluftanschlüsse
am Arbeitszylinder können in dieser Schaltstellung des Ventiles offen oder verschlossen
sein.
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2. Schaltstellung: Erregung des linken Magnetteiles.
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Vorfahren der Kolbenstange.
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3. Schaltstellung: Erregung des rechten Magnetteiles.
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Zurückfahren der Kolbenstange.
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4. Schaltstellung: Erregung beider Magnetteile gleichzeitig.
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Dadurch wird auf beide Seiten des Kolbens über die Anschlüsse der
Arbeitsluft des Arbeitszylinders Druckluft gegeben und bewirkt hiermit einen Stop.
Sobald dieser Stop wirksam geworden ist, wird durch eine Verzögerungsschaltung das
eingreifen der Auffangstücke eingeleitet, die den Kolben feststellen. Ebenfalls
wird durch diese Schaltung das Ventil wieder nach Schaltstellung eins geschaltet.
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Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Der Arbeitszylinder 1 besteht aus dem Zylinderrohr 2 und dem Boden
3, der mit einem Steg 4 versehen ist, welcher eine Befestigungsbohrung 5 enthält.
Ferner ist im Boden 3 die Bohrung 6 für den Druckluftanschluß der Arbeitsluft vorgesehen,
sowie eine Bohrung 7 für den Anschluß der Steuerluft. Der vom Rohr 2 und Boden 3
gebildete Zylinderraum 8 ist nach oben durch einen Zylinderdeckel 10 abgeschlossen,
der ebenfalls eine Bohrung 11 für den Anschluß der Arbeitsluft enthält.
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Durch den Deckel 10 ist die Kolbenstange 15, mittels Dichtungen 16
abgedichtet, hindurchgeführt. Sie steht mit dem Kolben 17 in Verbindung.
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Die Kolbenstange 15 ist mit einer Bohrung 18 versehen, die eine Verzahnung
19 aufweist. lvIit dem Boden 3 fest verbunden ist eine Stange 20, die sich in die
Bohrung 18 der Kolbenstange 15 hineinerstreckt.
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Diese Stange 20 ist an ihrem oberen Ende mit einem Zylinderraum 22
versehen, in dem ein Kolben 23 geführt ist. Der Kolben 23 ist mit einer Kolbenstange
24 verbunden, auf deren oberes Ende eine Feder 25 einwirkt.
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Der Zylinderraum 22 steht durch eine Bohrung 27 mit der Bohrung 7
in Verbindung.
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Auf der konischen Kolbenstange 24 sind mittels Schwalbenschwanzführung
2O vier Auffangstücke 30 geführt. Diese Auffangstücke 30 gleiten in Ausnehmungen
31 der Wand 32 des Zylinderraumes 22, wobei sie durch die Ausnehmungen 31 hindurch
in die Verzahnung 19 eingreifen können. Die Auffangstücke sind der Form der Verzahnung
angepaßt, so daß sie beim Eingreifen in die Verzahnung die Kolbenstange feststellen.
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Vorteilhafterweise wird die Verzahnung 19 in der Kolbenstange 15 nur
in den Bereichen ausgeführt, in denen der Kolben bzw. die Kolbenstange während eines
Hubes hintereinander angehalten werden soll. Verschiebezylinder können dadurch während
eines Hubes mehrmals positioniert werden.
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Bei dem Antrieb von großen Massen ist es zweckmäßig diese dadurch
abzufangen, daß auf beide Anschlüsse 6 und 11 des Arbeitszylinders Druckluft gegeben
wird. Danach werden durch das Steuersignal über den Anschluß 7 die Auffangstücke
zum eingreifen gebracht.
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Die von der Druckluftversorgung zur Verfügung stehende Druckluft wird
über getrennte Steuerungen als Arbeitsluft an die Anschlüsse 6 und 11, und für die
Steuerung an den Anschluß 7 des Arbeitszylinders gebracht.
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Wirkungsweise: Durch den Anschluß 7 gelangt die Pressluft an den kleinen
Kolben 23 der beim Zurückgehen die Feder 25 spannt. Die in einer Ausnehmung der
Zylinderwand gelagerten Auffangstücke 30 werden durch die Schwalbenschwanzführung
im konischen Teil des Kolbens 23 nach innen gezogen und geben die Kolbenstange 15
frei.
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Strömt nun Preßluft in einen der beiden Anschlüsse 6 oder 11 hinein,
so wirkt auf den Kolben 17 eine Kraft, die ihn, wenn er die ihm entgegenwirkende
Kraft überwunden hat, in Bewegung setzt. Die dabei auftretenden maximalen Hubgeschwindigkeiten
liegen bei 30 - 50 m/Min. nach Angabe von Herstellern normaler Pneumatikzylinder.
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Soll nun während der Fahrt der Zylinder angehalten werden, so wird
der Luftdruck vom Kolben 23 genommen. Somit drückt die Feder aus ihn nach vorn.
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Dabei werden durch den konischen Teil des Kolbens die Auffangstücke
in die innenverzahnte Kolbenstange 15 gedrückt.
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Im Augenblick des Eindrückens der Auffangstücke wirkt auf diese nur
die Kraft, die den Kolben bewegt, also die resultierende Kraft zwischen der Belastung
und der tatsächlich aufgebrachten Kraft des Zylinders. Diese Kraft verstärkt sich
nach dem Einrücken bis zur Nennkraft des Zylinders.
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Anstelle der pneumatischen Betätigung des Kolbens 23 kann auch eine
elektromagnetische Betätigung eingebaut werden.
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Die Abdichtung des Zylinders wird mit den Dichtsätzen 16 erreicht.
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Zweckmäßig werden die Auffangstücke aus Kunststoff, Nylon, Polyamid
usw. gefertigt. Die Elastizität dieses Materiales bewirkt, daß beim Feststellen
des Kolbens keine harten Schläge auftreten können.