DE2159926A1

DE2159926A1 - Schalteinrichtung für Druckmittelmotoren

Info

Publication number: DE2159926A1
Application number: DE19712159926
Authority: DE
Inventors: Beidon L. Buffalo Grove 111. Rieh (V.StA.)
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1972-06-29
Also published as: DE2159926C2; US3661053A; CA935719A; AU3578871A; GB1338282A; AU459065B2

Description

Schalteinrichtung für Druckmittelmotoren

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für Druckmittelmotoren sowie einen mit einer derartigen Schalteinrichtung versehenen Druckmittelmotor. Man kann derartige Einrichtungen beispielsweise zur Steuerung eines TJmsteuer-MagnetSchiebers verwenden, der bewirkt, daß der Kolben eines Druckmittelmotors automatisch hin- und herbewegt wird.

Es ist eine Umsteuerschalteinrichtung bekannt, die eine radialbewegliche Schalterbetätigungsstange besitzt, an der ein Kolben eines Druckmittelmotors angreift, wenn sich dieser Kolben dem Ende seines Hubes nähert. Wenn der sich axial bewegende Kolben an dem abgerundeten, radial inneren Ende der Stange angreift, wird diese auf Biegung beansprucht. Aus diesem Grunde hat diese Stange gewöhnlich einen relativ großen Durchmesser, so daß in einen Druckmittelmotor für hohe Drücke die wirksame Fläche der Stange so groß ist, daß eine starke Eückstellfeder erforderlich ist, damit die Stange auch gegen die Wirkung des hohen Druckmitteldruckes in dem Motor auch dann in ihrer radial im.eren Stellung gehalten wird, wenn der Kolben die ümsteuerschalteinrichtung betätigt hat und sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt.

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Durch die steife Feder werden jedoch die Querbelastungen erhöht, die auftreten, wenn die Stange durch den Kolben radial auswärts bewegt wird, wobei die Stange dem niedrigen Druck auf der Rückstellseite des Motors ausgesetzt ist.

Die Erfindung schafft nun eine Schalteinrichtung für einen Druckmittelmotor, in dem ein Bestandteil unter der Wirkung eines Druckmitteldruckes bewegbar ist, wobei die Schalteinrichtung ein Gehäuse besitzt, das an einem Ende des Motors befestigt ist, einen dem Gehäuse zugeordneten Schalter, und eine in dem Gehäuse angeordnete Schalterbetätigungseinrichtung mit einer Schalterbetätigungsstange, die in dem Gehäuse längsbeweglich ist und mit ihrem einen Ende an dem Schalter zu dessen Betätigung angreifen kann und deren entgegengesetzter Endteil radial verbreitert ist, ferner eine dem radial verbreiterten Teil benachbarte Kugel, die ebenfalls in-dem Gehäuse längsbewegbar ist, und eine in dem Gehäuse angeordnete Federanordnung, die den radial verbreiterten Teil gegen die Kugel zu bewegen trachtet, so daß diese in die. Bewegungsbahn einer Nockeneinrichtung an dem genannten Glied gelangt, wobei die Mockeneinrichtung nach der Bewegung des genannten Gliedes in eine vorherbestimmte Stellung an der Kugel angreifen kann und dadurch die Stange in ihrer Längsrichtung in die Schalterbetätigungsstellung "bewegt, und eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf die Betätigung des Schalters anspricht, indem sie die Bewegung des genannten Gliedes in einer von der vorherbestimmten Stellung wegführenden Richtung einleitet.

Die Erfindung schafft ferner eine Schalteinrichtung fUr den Zylinderkopf eines Druckmittelmotors« der einen Kolben besitzt, der in dem Zylinder des Motors unter der Wirkung eines Druckmitteldruckes zu dem

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Zylinderkopf hin und von ihm weg bewegbar iet, wobei die Schalteinrichtung eine an dem Kolben vorgesehene Hockeneinrichtung besitzt, die in eine und aus einer zentralen axialen Bohrung in dem Zylinderkopf bewegbar iet, der Zylinderkopf eine radiale Bohrung hat, welche die zentrale Bohrung schneidet, ferner ein an dem Zylinderkopf befestigter Schalter vorgesehen ist, sowie eine in der radialen Bohrung angeordnete Schalterbetätigungseinrichtung mit einer Schalterbetätigungsstange, die mit der radialen Bohrung koaxial ist und einen radial äußeren Endteil hat, der an dem Schalter angreifen kann, um diesen zu betätigen, sowie einen verbreiterten, radial inneren Endteil, außerdem eine dem verbreiterten Endteil benachbarte Kugel vorgesehen ist, und eine Federeinrichtung, die trachtet, den verbreiterten Teil gegen die Kugel zu drücken, so daß ein radial innerer Teil der Kugel in der Bewegungsbahn der Kockeneinrichtung angeordnet ist und diese an der Kugel angreifen und diese und die Stange radial auswärtsbewege-n und dadurch den Schalter betätigen kann, und eine Einrichtung vorgesehen ist, die aufgrund der Betätigung des Schalters unter Druck stehendes Druckmittel in den Zylinderkopf einleitet und dadurch die von dem Zylinderkopf wegführende Bewegung des Kolbens einleitet.

Die Erfindung schafft somit eine einfache und wirksame ochalterbetätigungseinrichtung für einen Druckinittelmotor, in dem der Kolben an einer im Durchmesser relativ großen Kugel angreift, die ihrerseits an der ebenen Fläche eines Federanschlages angreift, welcher die Bewegung der Kugel auf eine durchmesserkleine Schalterbetätigungsstange überträgt. Da die Kugel an einer ebenen Fläche des äurcbmessergro3en Federanschlages angreift, ist das Fluchten der Führungsbohrung für die Kugel mit der Führungsbohrung für die Betätigungsstange

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nicht kritisch. Wenn der Kolben an der Kugel angreift, trachtet diese, sich axial zu bewegen. Außerdem ist eine Tendenz zum Drehen der lugel vorhanden, so daß auf den radialbewegbaren Federanschlag und die Schalterbetätigungsstange keine axiale oder Querbelastung ausgeübt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend ausführlicher anhand der Zeichnungen beschrieben. In dieser zeigt

Pig. 1 schematisch die Anordnung der Rohr- und elektrischen Leitungen eines Systems zum automatischen Umsteuern eines Druckmittelmotors,

Fig. 2 im Querschnitt das Kopfende des Druckmittelmotors mit einer Umsteuerschalteinrichtung und

Fig. 3 in größerem Maßstab im Querschnitt in einer Teildarstellung, wie die Kolbenbewegung über eine Uockeneinrichtung eine große Kugel der Schalteinrichtung betätigt, ohne daß auf eine relativ durchmesserkleine Schalterbetätigungsstange eine Querbelastung ausgeübt wird.

Fig. 1 zeigt ein System zum automatischen Umsteuern eines doppeltwirkenden Druckmittelmotors mit einem Zylinder und einem Kolben. Eine Puape 3 saugt Druckmittel aus einem Druckmittelbehälter 2 ab und gibt das Druckmittel unter Druck über einen ümsteuer-Magnetschieber 4 an das stangen- oder kopfseitige Ende des Motors 1 ab. Auf den Zylinderkopfen 6 und 7 sind Schalter 5 montiert, die aufgrund der zu dem betreffenden Zylinderkopf 6 bzw. hingehenden Bewegung des Kolbens 8 die zugeordneten Elektromagnet e 9 bzw. 10 einschalten, so daß der Uasteuer-

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schieber 4 betätigt wird und eine Bewegung des Kolbens 8 in der entgegengesetzten Richtung einleitet.

Wenn sich der Kolben 8 beispielsweise nach rechts bewegt, "befindet sich der ümsteuerschieber 4 in der dargestellten Stellung, so daß unter Druck stehendes Druckmittel in das stangenseitige Ende 6 des Motors 1 eingeleitet wird und das vom Kopfende 7 des Motors 1 verdrängte Druckmittel durch den Umsteuerschieber 4 in den behälter 2 gelangt, 'tienn sich der Kolben 7 dem rechten Ende seines Hubes nähert, wird der rechte Schalter 5 geschlossen, so daß der rechte Elektromagnet 10 eingeschaltet und daher der Schieber 4 so verschoben wird, daß unter Druck stehendes Druckmittel in das Kopfende 7 des Motors 1 eingeleitet wird und das von dem stangenseitigen Ende 6 verdrängte Druckmittel durch den Schieber 4 in den Behälter 2 gelangt. Wenn sich der Kolben 8 nach links bewegt, wird der rechte Schalter 5 geöffnet, während der Umsteuerschieber 4 in der betätigten Stellung bleibt. Wenn sich der Kolben 8 dem Ende seines linken Hubes nähert, wird der linke Schalter 5 geschlossen, 30 daß der linke Elektromagnet 9 eingeschaltet und der Schieber 4 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geschoben wird, in der unter Druck stehendes Druckmittel wieder in das stangenseitige Ende 6 eingeleitet und das verdrängte Druckmittel über den Schieber 4 in den Behälter 2 geleitet wird.

Da die beiden Schalter 5 und ihre Betätigungeeinrichtungen im wesentlichen gleich sind, bis auf die Durchmesser einer Kockenstange 11 und einer Fockenhülse 12 auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens 8, sind in den Figuren 2 und 3 nur einer der Schalter 5 und seine Betätigungseinrichtung, üargestellt. Gemäß Fig. 2 ist das Kopfende 7 des Motors mit einer Axialbohrung 14 ausgebildet, in die sich bei der Eewegung des Kolbens 8 nach rechts

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die Nockenstange 11 des Kolbens lose hineiribewegt. Das Kopfende 7 des Motors besitzt ferner eine radiale Bohrung 15» in der ein Kugelführungsring 16 sitzt-, der einen Kugelsitz 17 aufweist. Dieser bestimmt die in Pig. 3 gezeigte, radial innerste Stellung einer Kugel 18. In dieser Stellung befindet sich die Kugel 18 in der Bewegungsbahn der Kolben-Nockenstange 11.

In die Bohrung 16 ist ein Schalter-Halteglied 19 eingeschraubt, das beispielsweise mittels eines Dichtungsringes 20 in der Bohrung 15 abgedichtet ist und einen gewindetragenden oberen Endteil besitzt, der eine öffnung in einem Schaltergehäuse 21 durchsetzt. Dieses enthält den Endpunktsehalter 5, dessen axialbewegbarer Stößel 23 mit dem Halteglied 19 koaxial ist. Das Schaltergehäuse 21 ist am Kopfende 7 durch eine Kontermutter 24 befestigt, die auf den oberen Endteil des Haltegliedes 19 geschraubt ist.

Es ist ein Federanschlag 25 vorgesehen, dessen radial innere Fläche eben ist und an dem radial äußersten Teil der Kugel 18 angreift. Zwischen dem Halteglied 19 und dem Federanschlag 25 ist eine Feder 26 angeordnet, welche die Kugel 18 nachgiebig gegen ihren Sitz 17 drückt, so daß sich der radial innere Teil der Kugel 18 in der Bahn der Kolben-Nockenstange 11 befindet.

Die Radialbewegung der Kugel 18 und dee Pederanechlages 25 wird auf den Schalterstößel 23 übertragen, so daß die nicht gezeigten Kontakte in dem Schalter 5 geschlossen werden. Zur Übertragung des Druckes ist eine durchmescerkleine Betätigungsstange 27 vorgesehen, die an dem Federanschlag 25 befestigt, z.B. im PreSsits äariü eingesetzt und im strengen Schiebesitz in einer zentralen Bohrung des Schalter-Haltegliedes 19 angeordnet ist.

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Die Betätigungsstange 27 sitzt mittels eines O-Binges 28 dicht und verschiebbar in der Bohrung des Haltegliedee 19·

Als praktisches Ausführungsbeispiel sei ein Motor 1 angeführt, der mit einem Druck von 210 kp/cm beaufschlagt wird und in dem die Radialbewegung der Kugel 18, des Federanschlages 25 und der Betätigungsstange 27 1,6 am betragen soll. In einem derartigen Motor hat sich bei einem Durchmesser der Betätigungsstange 27 von etwa 1,6 mm eine Kugel 18 mit einem !Durchmesser von 9,6 mm als befriedigend erwiesen. Es genügt, wenn die Feder 26 einen radial einwärtsgerichtete Kraft von etwa 4,5 kp ausübt, damit sich die Betätigungsstange 27 unter der Wirkung des Druckes von 210 kp/cm nicht radial auswärts bewegen kann.

Der Kugelsitz 17 ist mit einem Schlitz 29 zur Herstellung eines Druckausgleiches zwischen der Kugel 18 und dem Federanschlag 25 versehen, so daß der hohe Druck nur auf die wirksame Fläche der kleinen Betätigungsstange 27 wirkt. Das obere Ende der Betätigungsstange 27 kann »it einem Schalterberührungsknopf 30 aus Kunststoff oder dergleichen versehen sein.

Aus der Fig. 3 geht hervor, daß bei der Bewegung der Kolben-Kockenstange 11 nach rechts gegen Ende des Hubes des Kolbens 8 die Nockenstange 11 zunächst an der Kugel 18 an deren Rand 31 angreift, so daß die Stange 11 auf die Kugel 18 axiale und radiale Kräfte ausübt, die trachten, die Kugel 18 nach rechts und aufwärts von dem Sitz 17 wegzubewegen, wenn die Kolben-Nockenstange 11 ihre Bewegung fortsetzt. Diese Kräfte trachten ferner, die Kugel 18 in der Richtung des Pfeils zu drehen, so daß die auf den Federanschlag 25 und die Stange 27 ausgeübte Querkraft ausgeglichen wird.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darauf zurückzuführen, daß die Kugel 18 an einer ebenen Fläche des Federanschlages 25 angreift, se .daß die in dem Hing 16 vorgesehene Bohrung zum Führen der Kugel und die in
dem Halteglied 19 vorgesehene Bohrung zum Führen der
Betätigungsstange nicht vollkommen konzentrisch zu sein brauchen. Etwaige Exzentrizitäten dieser Führungsbohrungen führen daher nicht zu einer Klemciung, welche die Bewegung der Kugel 18 oder der Stange 27 in der entsprechenden Führungsbohrung behindern würde.

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Claims

PatentAnsprüche:

Schalteinrichtung für einen Druckmittelmotor, in dem ein Bestandteil unter der Wirkung eines Druckmitteldruckes bewegbar ist, wobei die Schalteinrichtung ein Gehäuse besitzt, das an einem Ende des Motors befestigt ist, einen dem Gehäuse zugeordneten Schalter, und" eine in dem Gehäuse angeordnete Schalterbetätigungseinrichtung mit einer Schalterbetätigungsstange, die in dem Gehäuse längsbeweglich ist und mit ihrem einen Ende an dem Schalter zu dessen Betätigung angreifen kann* dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (27) einen radial verbreiterten, entgegengesetzten Endteil (25) besitzt, daß eine dem radial verbreiterten Teil (25) benachbarte Kugel (18) vorgesehen ist, die ebenfalls in dem Gehäuse (7) längsbewegbar ist, und eine in dem Gehsuse angeordnete Federanordnung (26), die den radial verbreiterten Teil gegen die Kugel zu bewegen trachtet, so daß diese in die Bewegungsbahn einer Nockeneinrichtung (11) an dem genannten Glied (8) gelangt, wobei die Nockeneinrichtung nach der Bewegung des genannten Gliedes in eine vorherbestimmte Stellung an der Kugel angreifen kann und dadurch die Stange in ihrer Längsrichtung in die Schalterbetätigungsetellung bewegt, und eine Einrichtung (4) vorgesehen ist, die auf die Betätigung des Schalters (5) anspricht, indem sie die. Bewegung des genannten Gliedes in einer von der vorherbestimmten Stellung wegführenden Richtung einleitet.
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugel (16) und der verbreiterte Teil (25) druckmitteldruckbeaufschlagt und einem Druckausgleich unterworfen sind und daß die Stange (27) in dem Gehäuse (7) abgedichtet und längsverachiebbar angeordnet und durchmesserkleiner ist als die Kugel und der radial verbreiterte Teil, so daß die Federeinrichtung (26) nur eine

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relativ kleine Kraft zu überwinden braucht, die auf di· Stange durch den Druckmitteldruck ausgeübt wird, der auf die kleine wirksame Fläche der Stange wirkt.
3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial verbreiterte feil (25) eine ebene Stirnfläche hat, an welcher dis Kugel (18) angreift, so daß Jede Exzentrizität der Stange unfi der Kugel ausgeglichen wird-, ohne daß die Stange in £§& Gehäuse klemmt.
4· Schalteinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahn des G-liedes (8) im Winkel zu der Bewegungsbahn der Kugel (18) und der Stange (27) angeordnet ist und die Kugel an dem radial verbreiterten Teil (25) querverschiebbar angreift, so daß eine Übertragung einer Querbelastung von der Kugel auf die Stange im wesentlichen vermieden wird.
5· Schalteinrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die ITockeneinrichtung (11) bei ihrem Angriff an der Kugel (18) trachtet, diese in einer solchen Richtung zu drehen, daß die Neigung zum Übertragen einer Querbelastung auf die Stange (27) weiter herabgeeetzt wird.
6. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dia Betätigung des Schalters (5) ansprechende Einrichtung *iw. Magnetventil (4) aufweist, das aufgrund der Ssöä Iguag des Schalters den Motor (1) derart mit Dmjkaitteldruök beaufschlagt, daß das genannte G-Iied (B) Tcr. der yorhsrbestimmten Stellung wegbewegt wird.

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7. Schalteinrichtung für den Zylinderkopf eines Druckaittelmotors, der einen Kolben besitzt, der in dem Zylinder des Motors unter der Wirkung eines Bruckmitteldruckes zu dem Zylinderkopf hin und von ihm weg bewegbar ist, wobei die Schalteinrichtung eine an dem Kolben vorgesehene ücckeneinrichtung besitzt, die in eine und aus einer zentralen axialen Bohrung in dem Zylinderkopf bewegbar ist, der Zylinderkopf eine radiale Bohrung hat, welche die zentrale Bohrung schneidet, ferner ein an dem Zylinderkopf befestigter Schalter vorgesehen ist, sowie eine in der radialen Bohrung angeordnete Schalterbetätigungseinrichtung mit einer Schalterbetätigungsstange, die mit der radialen Bohrung koaxial ist und einen radial äußeren Endteil hat, der an dem Schalter angreifen kann, um diesen zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterbetätigungestange (27) einen verbreiterten, radial inneren Endteil (25) besitzt, daß eine dem verbreiterten Endteil benachbarte Kugel (18) vorgesehen ist und eine Feuereinrichtung (26), die trachtet, den verbreiterten Teil gegen die Kugel zu drücken, so daß ein radial innerer Teil der Kugel in der Bewegungsbahn der Nockeneinrichtung (11) angeordnet ist und diese an der Kugel angreifen und diese und die Stange radial auswärtsbewegen und dadurch den Schalter (5) betätigen kann, und eine Einrichtung (4·) vorgesehen ist, die aufgrund der Betätigung des Scheitere unter Druck stehendes Druckmittel in den Zylinderkopf (7) einleitet und dadurch die von dem Zylinderkopf wegführende Bewegung dee Kolbens einleitet.
8. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (18) und der verbreiterte Teil (25) mit dem Druck in dem Zylinderkopf (7) beaufschlagt, aber einem Oruckausgleich unterworfen sind, und da3 die Stange (27) in dem Zylinderkopf abgedichtet und radialverschiebbar angeordnet und durchmesserkleiner iet

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als die Kugel und der verbreiterte Teil, so daß die Federeinrichtung (26) nur eine relativ kleine Kraft zu überwinden braucht, die auf die Stange durch den Druckmitteliruek ausgeübt wird, der auf die kleine wirksame Fläche der Stange wirkt.
9. Schalteinrichtungen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem radial äußeren Teil der radialen Bohrung (15) ein Schalter-Halteglied (1.9) angeordnet ist, mit dem der Schalter (5) an dem Zylinderkopf befestigt und die Stange (27) bei ihrer Radialbewegung geführt ist.
10. Schalteinrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Teil der radialen Bohrung (15) eine· Pührungsbohrung für die radiale Bewegung der Kugel (18) und einen Sitz (17) bildet, der die radial innerste Stellung der Kugel derart bestimmt,* daß in dieser Stellung der Kugel die Nockeneinrichtung (11) an der Kugel angreifen kann.
11. Schalteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der verbreiterte Teil (25) eine ebene Stirnfläche hat, an welcher die Kugel (18) angreift, eo daß jede Exzentrizität der Stange und der Kugel ausgeglichen wird, ohne daß die Stange (27) in den Gehäuse \. klemmt.
12. Druckmittelmotor, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Motors (1) Je eine Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist und das genannte Glied bzw. der Kolben (8) zwei Nockeneinrichtungen (11, 12) zum Angriff an der Kugel (18) und zum Bewegen der Kugel (18)je einer Schalteinrichtung besitzt, so dab der Schalter (5) betätigt und das Glied oder der Kolben (B) automatisch hin- und herbewegt wird.

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