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Doppeltwirkender Druckmittelzylinder Die Erfindung betrifft einen
doppeltwirkenden Druckmittelzylinder, insbesondere für die Anbringung an einer umlaufenden
Spindel von Werkzeugmaschinen zum Betätigen eines Spannzeuges, mit Je einem Rückschlagventil
in der Zuleitung zu jeder Zylinderkammer sowie mit einer zur Steuerung des Abströmens
aus der jeweils zu entspannenden Zylinderkammer dienenden Steuervorrichtung.
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Derartige Druckmittelzylinder mit einer Sicherung gegen das Abfallen
des Druckes im Zylinder bei einer Unterbrechung der Druckluftzufuhr haben sich seit
längerer Zeit in der Praxis bewahrt. Da die Rückschlagventile nach Füllen der jeweils
mit Druck zu beaufschlagenden Zylinderkammer die Zuleitung sofort nach Beendigung
des Einströmens des Druckmittels abschließen,bleibt die jeweilige Stellung des Kolbens
im Druckmittelzylinder auch dann aufrechterhalten, wenn eine Störung im Druckmittelnetz
auftrittsbeispielsweise durch den Bruch einer Druckmittelzuleitung oder durch den
Ausfall der Druckquelle.
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Bei der Verwendung der voranstehend beschriebenen Druckmittelzylinder
hat es sich jedoch herausgestellt, daß es in manchen Fällen wünschenswert ist, den
in der druckbeaufschlagten Zylinderkammer aufgebauten Druck wieder zu vermindern.
Beispielsweise bei der Betätigung von Spannzeugen durch umlaufende zuumlaufende#Druckmittelzylinder
wird gefordert, daß die Spannkraft der Spannbacken und damit der Druck in der jeweiligen
Zylinderkammer nach einem bestimmten Arbeitsvorgang, beispielsweise nach dem Schruppen
des Werkstückes,vor der Ausftlhrung
des nächsten Arbeitsvorganges,beispielsweise
des Schliohtens, gemindert wird, um bei dem gewählten Beispiel die Verformungen
des eingespannten Werkstückes zu verringern. Eine Druckminderung in der druckbeaufschlagten
Zylinderkammer ist aber bei den bekannten Druckmittelzylindern mit durch einen einzigen
Steuerkolben ges teuerten Rückschlagventilen nicht möglich, da der Steuerkolben
nur jeweils das Rückschlagventil öffnet,welches in der Zuleitung zur entspannten
Zylinderkammer liegt, wogegen das andere Rückschlagventil bestlmmungsgeiß geschlossen
ist.
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Ausgehend von einem Druckmittel zyl inder der eingangs beschriebenen
Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für die in
den Zuleitungen zu den beiden Zylinderkammern liegenden Rückschlagventile zu schaffen,
mit der unter Beibehaltung der Sicberheitsfunktion eine stufenlose Druckminderung
in der druckbeaufachlagten Zylinderkammer möglich ist.
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Diese Aufgabenstellung wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß
die Steuervorrichtung zwei Steuerkolben aufweist,welche jeweils mit einer Steuerstange
zur Betätigung des Rückschlagventils versehen und gemeinsam in einer zwischen zwei
Endstellungen verschiebbaren Zylinderbuchse gelagert sind,die mit einer Zwischenwand
sowie mit Steuerbohrungen versehen ist,welche die zwischen dem Steuerkolben und
der Zwischenwand liegende Steuerkammer mit der jeweiligen Zuleitung verbinden.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Steuervorrichtung wird einmal
in Ubereinstimmung mit der bekannten Ausführung dasjenige Rückschlagventil offengehalten,welches
sich in der zur entspannten Zylinderkammer führenden Zuleitung befindet. Zum anderen
wird auch das in der Zuleitung zur druckbeaufschlagten Zylinderkammer liegende RUckschlagventil
offengehalten, solange der Druck des zugeführten Druckmittels, der auf den zugehörigen
Steuerkolben wirkt,eine Kraft erzeugt,welche größer als die auf das RUckschlagventil
ausgeübte Schließkraft ist. Durch die Wahl der Ventilfedern läßt sich somit
festlegen,
bis herab zu welchem Wert der Druck in der druckbeaufschlagten Zylinderkammer gemindert
werden kann. Bei unzulässigem Druckabfall oder vollständigem Druckausfall#bewirken
die Ventilfedern ein sofortiges Schließen der beiden RUckschlagventile.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rückschlagventile als
federbelastete Kugeln und in den Zuleitungen ausgebildete Ventilsitze ausgebildet,
welche sich auf der Längsmittellinie der Steuervorrichtung gegenüberliegen. Hierdurch
ergibt sich eine besonders einfache konstruktive Gestaltung der Steuervorrichtung.
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Bei einem doppeltwirkenden, mit der Spindel einer Werkzeugmaschine
umlaufenden Druckmittelzylinder mit einem stillstehenden #ruckmittelüberleitungsgepäuse
werden die Steuervorrichtung und die Rückschlagventile erfindungsgemäß in einem
Zwischengehäuse angeordnet, das an der umlaufenden Kolbenstange angeordnet ist.
Hierdurch ergeben sich nur kurze Abschnitte zwischen den Zylinderkammern und den
Rückschlagventilen, so daß beim Sctließen derselben aufgrund einer Störung nur eine
geringe Druckmittelmenge verlorengeht. FUr den Fall, daß Druckluft als Druckmittel
verwendet wird, ist diese Menge unbeachtlich klein. Im Fall von hydraulisch beaufschlagten
Druckzylind.ern wird ein durch Gas oder Federn vorgespannter Druckspeicher verwendet,der
die für den Schließvorgang notwendlge,geringe ölmenge mit dem notwendigen Druck
liefert.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen
Druckmittelzylinders in einem LEngsschnitt dargestellt.
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Der Druckmittelzylinder 1 besitzt ein Zylindergehäuse 2, das durch
einen Gehäusedeckel 2a abgeschlossen wird und einen Kolben 3 aufnimmt, dessen Kolbenstange
3a sowohl durch den Boden des Zylindergehäuser 2 als auch durch den Gehäusedeckel
2a abgedichtet hindurchgeführt ist. Der Innenraum des Zylindergelläuses 2 wird durch
den Kolben 3 in eine vordere und eine hintere Zylinderkammer 4 bzw.5 aufgeteilt.
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An dem aus dem Boden des Zylindergehäuses 2 herausragenden Ende der
Kolbenstange 3a ist in Steuergehäuse 6 befestigt,welches seinerseits
mit
einem Zapfen 6a versehen ist. Auf diesem Zapfen 6a ist ein Druckmittelüberleitungsgehäuse
7 mittels zweier Wälzlager 8 gelagert,welches stillsteht, während sich der am Steuergehäuse
6 ausgebildete Zapfen 6a zusammen mit dem Kolben 5 und dem Zylindergehäuse 2 dreht.
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Die Zufuhr des Druckmittels zu den beiden Zylinderkammern 4 und 5
des Druckmittelzylinders 1 geschieht über Leitungsanschlüsse 7a und 7b des Druckmittelüberleitungsgehäuses
7,welche mit Zuleitungen 9 und lo in Verbindung stehen,welche im Zapfen 6a, im Steuergehäuse
6 und in der Kolbenstange 3a ausgebildet sind und zur Zylinderkammer 4 bzw. zur
Zylinderkammer 5 führen. In jeder dieser Zuleitungen 9 und lo ist jeweils ein Rückschlagventil
11 bzw.12 angeordnet. Jedes Rückschlagventil 11 bzw. 12 besteht aus einem in der
jeweiligen Zuleitung 9 bzw.lo ausgebildeten Ventilsitz lla bzw.l2a, einer Ventilkugel
lib bzw.12b und einer Ventilfeder lic bzw.12c,d-ie innerhalb einer Federhülse lid
bzw.12d angeordnet ist. Die Federbülsen lid und 12d sind in Gewindebohrungen des
Steuergehäuses 6 eingeschraubt.
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Im Steuergehäuse 6 ist eine Steuervorrichtung angeordnet,die aus einer
Zylinderbuchse 15 und zwei Steuerkolben 14 und 15 besteht.Die Zylinderbuchse 13
ist zwischen zwei Endstellungen verschiebbar im Steuergehäuse 6 angeordnet. Sie
ist mit einer Zwischenwand 13c sowie zwei Steuerbohrungen 13a und 13b versehen,die
jeweils innerhalb einer ringrörmigen Aussparung liegen und das Innere der Zylinderbüchse
13 über Überströmkanäle 6b bzw. 6c mit der Zuleitung 9 bzw.
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lo verbinden. Die Ausbildung der Uberst»dmkanäle 6b und 6c sowie der
Steuerbohrungen 13a und 13b ist derart gewählt, daß eine ständige Verbindung zwischen
der jeweiligen Zuleitung 9 bzw.lo und der jeweiligen Seite der Zwischenwand 13c
der Zylinderbuchse 13 unabhängig von deren Stellung sichergestellt ist.
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In der Zylinderbuchse 13 sind die beiden Steuerkolben 14 und 15 verschiebbar
gelagert,wobei ihre eine Endstellung durch Anlage des Steuerkolbens 14 bzw.15 an
der Zwischenwand 13e erreicht wird. Beide Steuerkolben 14 und 15 sind jeweils mit
einer Steuerstange 14a bzw.
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15a versehen,welche mit der Ventilkugel lib bzw.12b des zugehörigen
RUckschlagventiles 11 bzw.12 zusammenwirkt.
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Um den Kolben 3 in die in der Ze#ichnung dargestellte Endlage zu bringen,wird
das Druckmittel dem Druckmittelüberleitungsgehäuse 7 über den Leitungsanschluß 7b
zugeführt. Dieser Leitungsanschluß 7b steht mit der Zuleitung lo in Verbindung,
so daß das Druckmittel das Rückschlagventti 12 öffnet und in die Zylinderkammer
4 gelangt.
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Durch den mit der Zuleitung lo verbundenen Uberströmkanal 6c gelangt
Druckmittel aus der Zuleitung lo durch die Steuerbohrung 13b in die zwischen der
Zwischenwand lde und dem Steuerkolben 15 liegende Steuerkammer. Der Steuerkolben
15 wird hierdurch in seine äußere Endstellung geschoben, in der er ein vollständiges
offenen des Rücksohlagventiles 12 bewirkt. Gleichzeitig bewirkt der auf die Zwischenwand
15c ausgeübte Druck ein Verschieben der Zylinderbuchse 15 in die entgegengesetzte
Richtung, und zwar bis zur Anlage der Zylinderbuchse 13 in der einen Endstellung.
Durch die in die Endstellung verschowbene Zylinderbuchse 15 wird der Steuerkolben
14 mitgenommen, der auf diese Weise ein Offnen auch des Rückschlagventiles 11 bewirkt.
Durch das gedRfnete Rückschlagventil 11 kann somit das Druckmittel aus der Zylinderkammer
5 ungehindert austreten. Da die Zuleitung 9 nahezu drucklos ist,herrscht auch in
der zwischen dem Steuerkolben 14 und der Zwischenwand 15c befindlichen Steuerkammer
kein Druck, da diese Steuerkammer mittels des Überströmkanales 6b mit der Zuleitung
9 verbunden ist. Beide Steuerkolben 14 und 15 müssen deshalb lediglich die Kräfte
der Ventilfedern llc und 12c überwinden.
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Da durch die voranstehend beschriebene Ausführung der Steuervorrichtung
für die beiden Rückschlagventile 11 und 12 erreicht wird, daß beide RUckschlagventile
11 und 12 offengehalten werden, solange nur in einer der beiden Zuleitungen 9 und
lo ein ausreichend hoher Druck ansteht, kann der Druck in der jeweils druckbeaufschlagten
Zylinderkammer 4 bzw .#herabgesetzt werden, beispielsweise durch eine Druckverminderung
hinter dem auf der Zeichnung nicht dargestellten Druckerzeuger.
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Eine Druckverminderung ist jedoch nur soweit möglich, solange die
auf
die Steuerkolben 14 und 15 ausgeübte Kraft die Schließkraft
der Ventilfedern lld und 12c übersteigt. Unterschreitet der Druck in einer der beiden
Zuleitungen 9 oder lo diesen durch die Ventilfedern llc und 12c vorgegeben Wert,
erfolgt sofort ein Schließen des in der jeweils druckbeaufschlagten Zuleitung 9
oder lo angeordneten Rtlckschlagventils 11 bzw. 12. Hierdurch wird sichergestellt,
daß die Haltekraft des Kolbens 3 nicht unter einen vorgegebenen Wert abgesenkt werden
kann.
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Auch im Falle eines Bruches einer zu den beiden Leitungsanschlüssen
7a und 7b führenden Leitung oder im Falle eines Aus falles des Druckerzeugers erfolgt
ein sofortiges Schließen des in der druokbeaufschlagten Zuleitung 9 bzw.io angeordneten
RUcksohlagventiles 11 bzw0 12, so daß die Sicherheitsfunktion der Steuervorrichtung
durch die Möglichkeit einer Druoioninderung nicht beeinträchtigt wird.