DE2236094B1 - Hydraulischer Arbeitszylinder mit Eilgang und Krafthub - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Arbeitszylinder mit Eilgang und Krafthub, mit einem Eilgangkolben kleinen Querschnitts und einem mit diesem gekoppelten Arbeitskolben großen Querschnitts, der mindestens einen Durchlaß mit einem Verschlußkörper besitzt, welcher unter der Wirkung des den Eilgangkolben betätigenden Druckmittels steht, wobei der Verschlußkörper und der Arbeitskolben durch Zwischenschaltung von mindestens einer Feder zu einem druckabhängig schließenden Ventil ausgebildet sind, wobei der Druckraum des Arbeitskolbens über ein Zuschaltventil mit der Hydraulikölzuführung in Verbindung steht und wobei der Verschlußkörper für den Durchlaß im Arbeitskolben als Hülse ausgebildet ist, die auf der antriebsseitigen Kolbenstange längsverschiebbar gelagert ist. Ein derartiger Arbeitszylinder ist beispielsweise aus der schweizerischen Patentschrift 462 575 bekannt.

Diese bekannte Ausführung hat verschiedene Nachteile. Der als Hülse ausgebildete Verschlußkörper erstreckt sich durch die Abdichtung des Druckraumes hindurch und bleibt in jeder möglichen Stellung von der Dichtung umgeben. Infolge der dadurch bedingten Reibung wird zum Umschalten von Eilgang auf Krafthub ein höherer Druck in der Hydraulikölzuführung benötigt, als an sich .erforderlich wäre. Die Reibungsverhältnisse ändern sich zudem in unkontrollierbarer Weise mit der Abnutzung der Dichtung. Hierdurch ist es sehr schwierig, definierte Verhältnisse beim Umschalten von Eilgang auf Krafthub für längere Zeit einzuhalten. Die lange Hülse

ίο hat zudem eine bestimmte Masse, die sich bei der Beschleunigung beim Umschalten bemerkbar macht. Dies resultiert in einem relativ hohen dynamischen Kraftbedarf beim Umschalten von Eilgang auf Krafthub in den Fällen, wo eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit angestrebt wird, etwa beim Einsatz derartiger Arbeitszylinder in Niet-, Präge- oder Stanzstraßen. Von besonderem Nachteil ist jedoch, daß sich das separate Zuschaltventil aus konstruktiven Gründen nicht in kleinen Arbeitszylindern von etwa

ao 15 bis 2OkN Arbeitskraft unterbringen läßt, wie sie für viele der vorgenannten Anwendungsbeispiele, aber auch etwa zum Andrücken der Schweißelektroden bei der Herstellung von Baustahl-Gittermatten, ausreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art anzugeben, der diese Nachteile nicht aufweist.

Der neue Arbeitszylinder ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der antriebsseitigen Kolbenstange gegenüber dem Druckraum des Arbeitskolbens in Verstellrichtung gesehen vor der Hülse liegt, welche eine innere Ringschulter besitzt, die einem ersten Ringkanal zugeordnet ist, der über eine Axialbohrung in der Kolbenstange mit der Hydraulikölzufuhrung in Verbindung steht, daß die Hülse bei ihrer Verschiebung einen zweiten mit der Hydraulikölzuführung in Verbindung stehenden Ringkanal freigibt und daß der Abdichtdurchmesser der abtriebsseitigen Kolbenstange in an sich bekannter Weise kleiner ist als derjenige der antriebsseitigen Kolbenstange.

Bei diesem Aufbau läßt sich die Hülse sehr klein und leicht gestalten und steht nicht unter dem Einfluß der Reibung irgendeiner Dichtung. Das Zuschaltventil ist mit in die Hülse integriert. Die erfindungsgemäße Lösung hat dabei den besonderen Vorteil, daß sich alle Teile auch bei' kleinen Arbeitszylindern für etwa 15 kN Arbeitskraft, für die vom Kraftbedarf her ein Außendurchmesser von rund 50 mm ausreicht, noch nach den Fertigungsmethoden der Mechanik herstellen lassen. Die Erfindung ist daher auch gegenüber den bekannten Arbeitszylindern mit Eilgang und Krafthub vorteilhaft, bei denen der Arbeitskolben einen zentralen Durchlaß mit hantelförmigem Verschlußkörper hat, wie etwa in der deutschen Patentschrift 1776 188. Infolge der Kleinheit der genannten und anderer Teile für Zylinder mit 50 mm Außendurchmesser sind dort überwiegend Fertigungsmethoden der Feinmechanik mit ihren höheren Kosten erforderlich. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf die Anwendung bei kleinen Arbeitszylindern der angegebenen Größenordnung beschränkt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausfuhrungsbeispiel darstellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Arbeitszylinder bei beginnendem Eilgang bzw. beim Kolbenrücklauf,

F i g. 2 den gleichen Arbeitszylinder nach der Umschaltung auf Krafthub.

Der hydraulische Arbeitszylinder 1 besitzt die Zuführungsöffnung 2 und die Abflußöffnung 3 für das Hydrauliköl. Das Kolbenaggregat besteht aus dem Arbeitskolben 4 mit der antriebsseitigen Kolbenstange 5 und der abtriebsseitigen Kolbenstange 6. Die Kolbenstange 5 ist bei 7 und 8 abgedichtet, die Kolbenstange 6 bei 9. Die Dichtungen selbst sind aus Einfachheitsgründen nicht mitgezeichnet. Der Abdichtdurchmesser bei 8 ist größer als der bei 7 und 9.

Zwischen den Abdichtungen 7 und 8 befindet sich der Druckraum 10 für den Eilgangkolben. Dieser wird durch eine Abstufung 11 der Kolbenstange 5 gebildet.

Der Arbeitskolben 4 besitzt einen Kranz von Durchlaßöffnungen 12. Der Druckraum des Arbeitskolbens ist mit 13 bezeichnet. Ihm zugewendet besitzt der Arbeitskolben eine schlüsselartige Vertiefung mit einer Ringschulter 14.

Auf der antriebsseitigen Kolbenstange 5 ist als Verschlußkörper die Hülse 15 verschiebbar gelagert. Zwischen der Hülse 15 und dem Arbeitskolben 4 ist die Feder 16, sich an beiden genannten Teilen abstützend, angeordnet. Die Teile 14,15 und 16 bilden zusammen ein gegen den Druck der Feder 16 schließbares Ventil.

Als Bewegungsantrieb besitzt die Hülse 15 eine innere Ringschulter 17, der ein Ringkanal 18 auf der Kolbenstange 5 zugeordnet ist. Auf letzterer befindet sich noch ein weiterer Ringkanal 19. Beide Ringkanäle sind über eine axiale Bohrung 20 und eine Querbohrung 21 mit dem Druckraum 10 des Eilgangkolbens und damit mit der Hydraulikölzuführung 2 verbunden.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Arbeitszylinders ist wie folgt: Zum Bewegen des Kolbenaggregates in Arbeitsrichtung wird an die Öffnung 2 Hydrauliköl unter Druck angelegt. Dieses wirkt auf die Ringschulter 11, die den Eilgangkolben darstellt. Demzufolge wird jetzt das gesamte Kolbenaggregat 4, 5. 6 im Eilgang nach links bewegt, da die Ringschulter 11 nur eine kleine effektive Kolbenfläche bildet. Das auf der linken Seite des Arbeitskolbens vorhandene Hydrauliköl kann dabei ohne nennenswerten Widerstand durch die Durchlaßöffnungen 12 auf die rechte Seite des Arbeitskolbens strömen, denn infolge der Feder 16 bleibt die Hülse 15 beim Eilgang in ihrer rechten Endlage.

Der im Raum 10 herrschende Druck des Hydrauliköles existiert infolge der Bohrungen 21 und 20 auch in den Ringkanälen 18 und 19, er wirkt demgemäß auch auf die Ringschulter 17 der Hülse 15. Sobald die Kolbenstange 6 am Arbeitswiderstand.

etwa einem zu prägenden Körper, anliegt, steigt der Druck des Hydrauliköles im Ringkanal 18 an. Von einem bestimmten Wert an übersteigt jetzt die durch die Ringschulter 17 auf die Hülse 15 ausgeübte Kraft die Kraft der Feder 16. Dadurch wird die Hülse 15 nach links verschoben, bis sie an die Ringschulter 14 des Arbeitskolbens 4 anstößt und damit den Durchfluß des Hydrauliköles durch die Öffnungen 12 unterbindet, wie Fig. 2 zeigt. Dort ist auch ersichtlich.

daß während dieses Vorganges der Ringkanal 19 von der Hülse 15 freigegeben wird, und zwar kurz nachdem das linke Ende der Hülse 15 in die Stirnebene des Arbeitskolbens eingetaucht ist. Das rechte Ende der Hülse 15 bildet demgemäß zusammen mit dem Ringkanal 19 das Zuschaltventil. Über den nun offenen Ringkanal 19 kann nunmehr das Hydrauliköl auf die große Fläche des geschlossenen Arbeitskolbens einwirken und damit den Arbeitshub ausführen. Das Hydrauliköl wirkt dabei auch auf die rechte ringförmige Stirnfläche der Hülse 15 und drückt diese verstärkt in den Dichtsitz an der Ringschulter 14.

Zum Zurückführen des Kolbenaggregates nach beendetem Arbeitshub in die Ausgangslage wird die Druckmittelquelle an die öffnung 3 angeschlossen.

Nach Wegfall des Hydraulikdruckes in den Räumen 10, 20 und 18 kann zunächst die Feder 16 die Hülse in ihre rechte Endlage zurückschieben. Damit ist der Ringkanal 19 verschlossen, und die Durchlaß-Öffnungen 12 im Arbeitskolben 4 sind geöffnet, wie dies F i g. 1 zeigt. Das über die Anschlußöffnung 3 zugeführte Hydrauliköl kann somit bis in den Raum 13 und vor die Abdichtung 8 wirken. Da der Abdichtdurchmesser bei 8, wie weiter oben angegeben, größer ist als bei 9, wird das gesamte Kolbenaggregat nach dem Tauchkolbenprinzip nach rechts bewegt, wie nicht weiter erläutert zu werden braucht. Im Ausführungsbeispiel ragt die Kolbenstange 5 aus dem Zylindergehäuse heraus. Dies hat den besonderen Vorteil, daß an dem Kolbenstangenende in freizügiger Weise Kontaktglieder und dergleichen zur Abgabe von Steuerbefehlen für die Hydraulikölversorgung oder sonstige Zwecke angebracht werden können. Wird Hauptgewicht auf möglichst kurze Baulänge gelegt, so kann die Kolbenstange 5 von der Abdichtung 8 ab auch nach dem Prinzip der verschachtelten Hülsen ausgebildet werden, etwa in der Art, wie dies die deutsche Patentschrift 1776188 zeigt.

Im Ausführungsbeispiel ist das linke Ende der Hülse 15 als Tauchhülse ausgebildet. Dies hat gegenüber der auch möglichen Ausbildung als flacher Ventilteller (vgl. schweizerische Patentschrift 462 575) den Vorteil, daß die Masse der Hülse kleiner und die Baulänge des Zylinders kürzer gehalten werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Arbeitszylinder mit Eilgang und Krafthub, mit einem Eilgangkolben kleinen Querschnitts und einem mit diesem gekoppelten Arbeitskolben großen Querschnitts, der mindestens einen Durchlaß mit einem Verschlußkörper besitzt, welcher unter der Wirkung des den Eilgangkolben betätigenden Druckmittels steht, wobei der Verschlußkörper und der Arbeitskolben durch Zwischenschaltung von mindestens einer Feder zu einem druckabhängig schließenden Ventil ausgebildet sind, wobei der Druckraum des Arbeitskolbens über ein Zuschaltventil mit der Hydraulikölzuführung in Verbindung steht und wobei der Verschlußkörper für den Durchlaß im Arbeitskolben als-Hülse ausgebildet ist, die auf der antriebsseitigen Kolbenstange längsverschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (8) der antriebsseitigen Kolbenstange (5) gegenüber dem Druckraum des Arbeitskolbens (4) in Verstellrichtung gesehen vor der Hülse (15) liegt, welche eine innere Ringschulter (17) besitzt, die einem ersten Ringkanal (18) zugeordnet ist, der über eine Axialbohrung (20) in der Kolbenstange mit der Hydraulikölzuführung (2) in Verbindung steht, daß die Hülse (15) bei ihrer Verschiebung einen zweiten mit der Hydraulikölzuführung in Verbindung stehenden Ringkanal (19) freigibt und daß der Abdichtdurchmesser der abtriebsseitigen Kolbenstange in an sich bekannter Weise kleiner ist als derjenige (9) der antriebsseitigen Kolbenstange.

2. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Arbeitskolben (4) zugewendete Ende der Hülse (15) mit einer Ringschulter (14) in einer Vertiefung des Arbeitskolbens (4) in Dichteingriff bringbar ist.