DE2258593A1 - COMPRESSED GAS ACTUATED CYLINDER WITH HYDRAULIC FORCE REINFORCEMENT - Google Patents
COMPRESSED GAS ACTUATED CYLINDER WITH HYDRAULIC FORCE REINFORCEMENTInfo
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Description
Druckgasbetätigter Zylinder mit hydraulischer Kraftverstärkung Die Neuerung bezieht sich auf einen druckgasbetätigen Zylinder mit hydraulischer Kraftverstärkung zum Aufbringen einer verstärkten Kraft, an einem terkstück.Pressurized gas operated cylinder with hydraulic power amplification The The innovation relates to a pressurized gas-operated cylinder with hydraulic power amplification to apply an increased force on a terkpiece.
Bei der Bearbeitung von Teilen wird in vielen Fällen die Aufbringung einer Kraft erforderlich. So werden z.B. beim Pressen, Stanzen, Nieten, Schneiden, Bördeln, Biegen, Prägen und ifiderstandsschweißen zwei Werkzeuge gegeneinander bewegt, die das dazwischenliegende Werkstück bearbeiten. Bei anderen Vorgängen müssen Kräfte zum Spannen, Verriegeln, Klemmten usw. aufgebracht werden. In diesen Beispielen ist es in den meisten Fällen erforderlich, daß das kraftaufbringende Teil, z.B. die Kolbenstange eines Zylinders, zuerst einen Anstellweg mit geringer Kraft und hoher Geschwindigkeit ausführt, und erst dann, wenn das llferkstück auf Widerstand stößt, eine große Kraft bei kleiner Geschwindigkeit aufbringt.When machining parts, in many cases the application a force required. For example, when pressing, punching, riveting, cutting, Flanging, bending, embossing and resistance welding moves two tools against each other, that process the workpiece in between. For other processes, forces must for tensioning, locking, clamping, etc. In these examples in most cases it is necessary that the force applying member, e.g. the piston rod of a cylinder, first an adjustment path with little force and runs at high speed, and only when the piglet meets resistance pushes, applies a great force at low speed.
Die bisher bekannten Pneumatik-Zylinder haben, bedingt durch den relativ geringen Luftdruck, große Kolbendurchmesser, damit sie die erforderliche Kraft aufbringen können; der Platzbedarf ist dadurch ebenfalls hoch, ebenso der Luftverbrauch. Außerdem wirkt sich der harte Schlag, der beim Auftreffen des Werkzeuges auf das Werkstück eintritt, ungünstig auf die Standzeit des Werkzeuges aus. Eine Verringerung der Kolbengeschwindigkeit durch Drosselung der Zuluft oder Abluft verlängert die Arbeitszeit. Hydraulikzylinder, die,bedingt durch den höheren hydraulischen Druck, kleiner ausgeführt werden können, verlangen jedoch eine Versorgungsanlage für die Druckflüssigkeit mit aufwendigen Steuerelementen und Druckspeichergeräten. Bekannt sind auch hydraulische Zylinder mit eingebauter Kraftverstärkung, die ohne Druckspeicher arbeiten. Nachteilig ist auch hier eine getrennte Druckflüssigkeitsversorgung.The pneumatic cylinders known to date have, due to the relative low air pressure, large piston diameters so that they can apply the required force can; The space requirement is also high as a result, as is the air consumption. aside from that the hard impact that occurs when the tool hits the workpiece occurs, has an adverse effect on the service life of the tool. A reduction in Piston speed by throttling the supply air or exhaust air extends the working time. Hydraulic cylinders that are smaller due to the higher hydraulic pressure can, however, require a supply system for the hydraulic fluid with elaborate controls and pressure accumulator devices. Hydraulic ones are also known Cylinders with built-in power amplification that work without a pressure accumulator. Disadvantageous is also a separate hydraulic fluid supply here.
Außerdem sind Druclcluftzylinder mit eingebauter mechanischer oder hydraulischer Kraftverstärlcung bekannt. Die mechanischen Verstärkungselemente unterliegen jedoch einem erhöhten Verschleim. Bei cinigen Ausführungen muß erst ein bestmmter Eilweg durchfahren werden, bevor der Kraftweg einsetzen kann. Die Geräte mit hydraulischer Kraftverstärkung haben teilweise eine, durch ihre Funktion bedingte, mechanische Verriegelung, die ebenfalls einem größeren Verschleiß unterliegt, oder sie haben einen Luftantriebskolben, der sowohl die Flüssigkeitsmenge für den Eilweg als auch für den Kraftwe fördert. Nach Beendigung des Eilweges mufi der Luftantriebskolben häufig noch einen Leerweg durch fahren, bevor der Kraftweg ausgefüilrt werden kann. Diese Anordnung verlangt jedoch eine relativ lange Zylinderbauweise, die einer universellen Verwendung entgegensteht. Außerdem arbeiten die verschiedenen eingebauten Elemente, wie Kolben und Kolbenstange, häufig gegen eine oder mehrere innere Federn, die keine konstante Kraft über den Eilweg oder den Arbeitsweg zulassen.There are also air cylinders with built-in mechanical or hydraulic power amplification known. The mechanical reinforcement elements are subject to however, increased phlegm. In the case of a few versions, a specific one must be selected first Rapid travel must be traversed before the force travel can start. The devices with hydraulic Power amplification partly have a mechanical, due to their function Lock, which is also subject to greater wear, or they have an air drive piston that controls both the amount of fluid for the rapid travel and for the Kraftwe promotes. After the end of the rapid travel, the air drive piston must often drive through an empty path before the force path can be carried out. However, this arrangement requires a relatively long cylinder construction, which is a universal one Use contrary. In addition, the various built-in elements work like piston and piston rod, often against one or more internal springs that do not have any Allow constant force over the rapid travel or the work travel.
Die Neuerung dient dem Zweck, diese Mängel zu beheben. Sie wird durch die, in der folgenden Beschreibung erläuterten, und durch die Abb. 1 im Längsschnitt und die Abb. 2 irn Querschnitt entlang der Linie A-A dargestellten Anordnung erreicht. Die Abbildungen zeiGen den Zylinder in vereinfachter Weise in Ausgangsstellung In einem vorderen Zylindergehäuse 1 ist der Arbeitskolben 2 mit der daran verbundenen Kolbenstange 3 gelagert. Zum Gehäuse hin sind Kolben und Kolbenstangen durch Dichtungen 4 abgedichtet.The purpose of the innovation is to remedy these deficiencies. She is going through which, explained in the following description, and by Fig. 1 in longitudinal section and Figure 2 reaches the arrangement shown in cross section along line A-A. The illustrations show the cylinder in a simplified manner in the initial position In a front cylinder housing 1 is the working piston 2 with the piston connected to it Piston rod 3 supported. The pistons and piston rods are through seals towards the housing 4 sealed.
Das vordere Zylindergehäuse ist durch eine vordere 5 und eine hintere 6, fest mit den Zylindergehäuse verbundenen Trennwand unterteilt. Die beiden Trennwände sind durch ein konzentrisch zum Zylindergelläuse gelagertes Rohr 7 verbunden, Diese beiden Trennwände und das Rohr bilden eine Zylinderkammer 8. In dieser Zylinderkammer befindet sich der Antriebskolben für den Eilweg 9.The front cylinder housing is divided by a front 5 and a rear 6, partition wall firmly connected to the cylinder housing. The two partitions are connected by a pipe 7 mounted concentrically to the cylinder housing, these both partition walls and the tube form a cylinder chamber 8. In this cylinder chamber is the drive piston for rapid travel 9.
Die vordere Trennwand 5 enthält ein Ventil 10, Dieses Ventil öffnet
oder schließt den Verbindungskanal ii, der die beiden Zylinderkammern 8 und 12 verbindet.
Diese beiden Zylinderkammern sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Das Ventil
schließt, wenn der hydraulische Druck in der Zylinderkammer 12 auf die Stirnseite
13
des Ventilkolbens 14 größer ist, als die Kraft der Ventilfeder 15. In der hinteren
Trennwand G ist eine Öffnung, durch die ein Rohr 16 ragt. Dieses Rohr ist an seinem
vorderen Ende mit einer Offnung 17 versehen. Der Innenraum des Rohres 16 bildet
eine Zylinderkammer 12 a, die über die Öffnung 17 mit der Zylinderkammer 12 verbunden
ist. Das hintere Ende des Rohres 16 ist mit einem hinteren Tylindergehäuse 18 verbunden,
welches durch die Trennwände 19 und 20 abgeschlossen wird. Durch die Trennwand 19
taucht das eine Ende der Kolbenstange 21, abgedichtet durch die Dichtung 23, in
die Zylinderkammer 12 a ein. Das andere En-
de der Kolbenstange ist mit dem
Das hintere Zylindergehäuse 18 wird durch den Antriebskolben für den Kraftweg 22 in die Zylinderkammern 25 und 26 unterteilt. Die Zylinderkammer 26 wird für die Vorwärtsbewegung des Antriebskolbens 22 über eine Öffnung 28 una ein Rohranschlußteil 29 mit einem hier nicht gezeigten Wegeventil verbunden. Die Zylinderkammer 25 wird über die Drosselbohrung 27, über einen Kanal 30 und über ein Rohranschlußteil 31 ebenfalls mit dem Wegeventil verbunden.The rear cylinder housing 18 is through the drive piston for the Power path 22 divided into cylinder chambers 25 and 26. The cylinder chamber 26 is for the forward movement of the drive piston 22 via an opening 28 and a pipe connection part 29 connected to a directional control valve, not shown here. The cylinder chamber 25 is via the throttle bore 27, via a channel 30 and via a pipe connection part 31 also connected to the directional control valve.
Der Kanal 30 ist weitergeführt bis zur Zylinderkanimer 32, die durch die Vorderseite des Arbeitskolbens 2, des Zylindergehäuses 1 und des vorderen Gehäuseabschlusses 33 gebildet wird. Eine weitere Verbinoung des Kanals 30 besteht zu der Ventilkammer 34. Die Abdichtung des Kanals erfolgt durch eine in das Zylindergehäuse eingearbeitete Nut 35 mit einem eingelegten Rundschnurring 36 oder dergleichen, sowie durch ein über dem Zylindergehäuse angeordnetes Rohr 37. Bin zweiter Kanal 38 verbindet die Zylinderkammern 26 und 39 über je eine öffnung 41 und 40. Die Abdichtung des Kanals 38 erfolgt ebenfalls auf die oben beschriebene Weise. Die Zylinderkammer o kann über ein Ölventil 42 mit einer Ölstoßpresse nachgefüllt werden, wenn infolge von Leckverlusten die Ölfüllung in der Zylinderkammer abgenommen hat.The channel 30 is continued to the cylinder can 32, which through the front of the working piston 2, the cylinder housing 1 and the front housing closure 33 is formed. Another connection of the channel 30 is to the valve chamber 34. The channel is sealed by a built into the cylinder housing Groove 35 with an inserted O-ring 36 or the like, as well as through a tube 37 arranged above the cylinder housing. A second channel 38 connects the Cylinder chambers 26 and 39 each via an opening 41 and 40. The sealing of the channel 38 is also done in the manner described above. The cylinder chamber o can be refilled via an oil valve 42 with an oil surge gun if as a result of Leakage losses the oil filling in the cylinder chamber has decreased.
Wenn der Zylinder betätigt werden soll, werden über ein Wegeventil, über das Rohranschlußteil 29, über den Kanal 38 die Zylinderkammern 39 und 26 mit Druckgas gefüllt. Die Zylinderkammern 32 und 25 sind über den Kanal 30, das Rohranschlußteil 31 und iber das Wegevenil mi ist der Umgebungsluft vcrounden. Das iii die Zylinderkammern 39 und 26 strämende Druckgas versucht nun, den Antriebskolben für den Eilweg 9 und der Antriebskolben für den Kraftweg 22 zu verschieben. Der Antriebskolben für den Eilweg 9 verdrängt die Hydraulikflüssigkeit über das geöffnete Ventil 10 in die Zylinderkammern 12 und 12 a. Der hydraulische Druck schiebt über den Arbeitskolben 2 die mit diesem verbundene Kolbenstange 3 aus dem Zylindergenäuse 1 aus. Die Kolbenstange legt den Eilweg zurück. Die Kraft an der Kolbenstange ergibt sich dabei aus dem Produkt von Gasdruck und Fläche des Arbeitskolbens, verringert um die Reibung von Dichtungen und Führungselementen.When the cylinder is to be actuated, a directional valve Via the pipe connection part 29, via the channel 38, the cylinder chambers 39 and 26 filled with pressurized gas. The cylinder chambers 32 and 25 are via the channel 30, the pipe connection part 31 and via the way valve mi is rounded to the ambient air. The compressed gas flowing through the cylinder chambers 39 and 26 now tries to drive the drive piston for the rapid travel 9 and the drive piston for the force travel 22 to move. Of the The drive piston for the rapid travel 9 displaces the hydraulic fluid via the open Valve 10 in the cylinder chambers 12 and 12 a. The hydraulic pressure pushes over the working piston 2, the piston rod 3 connected to it from the cylinder housing 1 off. The piston rod covers the rapid travel. The force on the piston rod results is reduced from the product of the gas pressure and the area of the working piston about the friction of seals and guide elements.
Der in den Zylinderkammern 12 und 12 a erzeugt hydraulische Druck wirkt gleichzeitig auf die Stirnfläche der Kobenstange 21 und verhindert, daß sich der Antriebskolben für den Kraftweg 22 in seiner Wirkrichtung verschiebt. Diese Wirkung wird noch dadurch unterstützt, daß die Zylinderkammer 25 vor dem Umschalten des Wegeventils auf Eilweg und Kraftweg mit Druckgas gefüllt ist, welches nach dem Umschalten des Wegeventils relativ langsam über die Drosselbohrung 27 in den Kanal 30 und somit über das Wegeventil abströmen kann. The in the cylinder chambers 12 and 12 a generates hydraulic pressure acts at the same time on the end face of the piston rod 21 and prevents that the drive piston for the force path 22 moves in its effective direction. These Effect is further supported by the fact that the cylinder chamber 25 before switching of the directional control valve is filled with pressurized gas on rapid travel and power travel, which after the The directional control valve is switched relatively slowly via the throttle bore 27 into the channel 30 and thus can flow off via the directional control valve.
Wenn die Kolbenstange 3 während ihrer Vorwärtsbewegung auf Widerstand stömt, d.h., wenn das daran augebrachte Werkzeug das Werkstück berührt, steigt in den Zylinderkammern 12 und 12 a der hydraulische Druck an. Dieser Urucl; wirkt auf die Stiniseite 13 des Ventilkolbens 14 gegen die Kraft der Ventilfeder 15. If the piston rod 3 encountered resistance during its forward movement flows, i.e. when the tool attached to it touches the workpiece, it rises into the cylinder chambers 12 and 12 a, the hydraulic pressure. This Urucl; affects the stini side 13 of the valve piston 14 against the force of the valve spring 15.
Die Federkraft ist etwas geringer als der max. mögliche Gasdruck und somit auch der hydraulische Druck während des Eilweges, sodaß das Ventil 10 umschaltet und mit seinem Ventilsitz die Zylinderkammern 8 und 12 trennt. Der Gasdruck in der Zylinderkammer 26 schiebt nun den Antriebskolben für den Kraftweg 22 in Wirkrichtuiig vor. Die mit diesen Antriebskolbeii verbundene Kolbenstange 21 taucht iii die Zylinderkammer 12 a ein und verdrängt eine Fliissigkeitsmenge, die dem Produkt aus KolblenstangenquerschIlitt und Kolbenstangenweg entspricht. Die verdrängte Flüssigkeitsmenge schiebt nun den Arbeitskolben 2 in wirkrichtung vor. Die mit dem Arbeitskolben verbundene Kolbenstange 3 legt dabei den Kraftweg zurück. Die Kraft, die dabei erreicht wird, ergibt sich aus der Gleichung: Bs bedeuten: E = kraft an der Kolbenstange 3 A1 = Fläche des Antriebskolbens 22 A2 = Fläche des Kolbenstange 21 A3 = Fläche des Arbeiskolbens 2 P1 = Gasdruck # = Wirkungsgrad Die Rückwärtsbewegung der Kolbenstange 3 wird durch Urnschalten des Wegeventils eingeleitet. Die Zylinderkammern 26 und 39 siiln dann über den Kanal 38, das Rohranschlußteil 29 und über das iegeventil mit der Umgebungsluft verbunden. Das Druckgas strümt über das Rohranschluteil 31, über deii Kanal 30 und über die Öffnungen 27 und 43 in die Zylinderkammern 25 und 32. Der nun zurückgleitende Arbeitskolben 2 verdrängt die Hydraulikflüssigkeit aus der Zylinderkammer 12 über das geöffnete Ventil 10 in die Zylinderkammer 8. Das Ventil 10 öffnet durch den nachlassenden hydraulischen Druck auf die Stirnseite 13 des Ventilkolbens 14, unterstützt durch die Kraft der Ventilfeder 15 und den ansteigenden Gasdruck in der Ventilkammer 34. Der Gadruck in der Zylinderkammer 25 bewirkt ein Zurückgleiten des Antriebskolbens für den Kraftweg 2: und der damit verbundenen Kolbenstange 21 in Ausgangsstellung.The spring force is slightly less than the maximum possible gas pressure and thus also the hydraulic pressure during the rapid travel, so that the valve 10 switches over and separates the cylinder chambers 8 and 12 with its valve seat. The gas pressure in the cylinder chamber 26 now pushes the drive piston for the force path 22 in the correct direction. The piston rod 21 connected to this drive piston is immersed in the cylinder chamber 12a and displaces an amount of liquid which corresponds to the product of the piston rod cross-section and the piston rod travel. The displaced amount of liquid now pushes the working piston 2 in the direction of action. The piston rod 3 connected to the working piston covers the force path. The force that is achieved is given by the equation: Bs mean: E = force on piston rod 3 A1 = area of drive piston 22 A2 = area of piston rod 21 A3 = area of working piston 2 P1 = gas pressure # = efficiency The backward movement of piston rod 3 is initiated by switching on the directional control valve. The cylinder chambers 26 and 39 are then connected to the ambient air via the channel 38, the pipe connection part 29 and via the strainer valve. The compressed gas flows through the pipe connection part 31, through the channel 30 and through the openings 27 and 43 into the cylinder chambers 25 and 32. The working piston 2, which now slides back, displaces the hydraulic fluid from the cylinder chamber 12 via the open valve 10 into the cylinder chamber 8. The valve 10 opens due to the decreasing hydraulic pressure on the end face 13 of the valve piston 14, supported by the force of the valve spring 15 and the increasing gas pressure in the valve chamber 34. The gas pressure in the cylinder chamber 25 causes the drive piston for the power path 2: and the with it to slide back connected piston rod 21 in the starting position.
Claims (7)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19722258593 DE2258593A1 (en) | 1972-11-30 | 1972-11-30 | COMPRESSED GAS ACTUATED CYLINDER WITH HYDRAULIC FORCE REINFORCEMENT |
Publications (1)
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DE2258593A1 true DE2258593A1 (en) | 1974-06-12 |
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ID=5863099
Family Applications (1)
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