DE2332619A1

DE2332619A1 - Hydrostatische lagerung

Info

Publication number: DE2332619A1
Application number: DE19732332619
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Ringer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1973-06-27
Publication date: 1975-01-16

Description

Diplom-Ingenieur
Karl K i η g e r

7967 Bad Waldsee

Hydrostatische Lagerung

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Lagerung für die Bewegung von Lasten auf ebenen Flächen, wobei der Lastträger mit einer oder mehreren nach unten offenen und an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Druckmulden versehen ist, deren Rand nach aussen abgedichtet ist.

Eine derartige Lagerung ist z.B. in der DAS 1 220 228 gezeigt. Durch die besondere Ausbildung dieser Lagerung soll insbesondere der Nachteil beseitigt werden, den Abfluß des unter hohem Druck zugeführten Druckmittels aus den Druckmulden bzw. aus dem Raum zwischen den Führungsflächen zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der bekannten Lagerung vorgeschlagen, die einzelnen Druckkammern mit den zugehörigen Gleitflächen durch Dichtleisten gegenüber dem Aussenraum abzuschließen, wobei diese Dichtleisten ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu den ölzuführungen bzw. Druckräumen angeordnet sind und sich über Druckfedern an der Last abstützen.

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Bei den dabei verwendeten Dichtleisten handelt es sich offenbar um die üblichen Metallringe, deren Dichtfläche im Interesse einer guten Dichtwirkung und eines geringen Reibungswertes entsprechend fein bearbeitet ist, so daß zwischen den Äuflageflächen ein Gleitsitz hergestellt ist, dessen vorteilhafte Eigenschaften jedoch nur zur Geltung kommen, wenn auch die Gegenfläche, z.B. am Arbeitsschlitten einer Werkzeugmaschine, eine fein bearbeitete, möglichst geschlossene Oberfläche aufweist.

Unter diesen Voraussetzungen dürfte die angestrebte Dicht- und reibungsarme Gleitwirkung jedoch nur solange vorhanden sein, als sich keine Verschleißerscheinungen, z.B. Grübchenbildung, bemerkbar machen, die bei dem starren Werkstoff der Gleitflächenträger nicht kompensiert werden können. Die hier verwendeten Druckfedern haben nur die Aufgabe, die Anlage der Dichtleisten auf der Gleitfläche auch nach dem Anheben der Last zu gewährleisten.

Aus den oben genannten Gründen ist die Verwendung der bekannten hydrostatischen Lagerung auf das Vorhandensein von feinbearbeiteten Gleitflächen, deren Herstellung zusätzliche Kosten verursacht, beschränkt. Demzufolge besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die hydrostatische Lagerung der bekannten Art derart weiterzubilden, daß die genannten Mangel behoben sind, insbesondere daß eine Abdichtung der Druckkammern bzw. Druckmulden geschaffen wird, deren Dichtfunktionen in höherem Maße als bisher von der Beschaffenheit der Gleitflächen unabhängig sind, ohne daß das Durchfluss-Volumen des Druckmittels zusätzlich erhöht wird, oder ein Hängenbleiben riskiert werden müßte. Außerdem strebt die Erfindung noch weitere bauliche und funktioneile Verbesserungen an.

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Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß bei einem hydrostatischen Lager als Dichtmittel eine Umrandung der Druckmulden verwendet, welche aus hochflexiblem Werkstoff in hochflexibler Anordnung besteht, so daß sie sich an die Auflagefläche satt anschmiegt.

Dadurch ist erreicht, daß die Dichtung sowohl auf glatten Gleitflächen, als auch auf solchen Flächen verwendbar ist, die kleine Unebenheiten aufweisen. Da sich der genannte Werkstoff der Umrandung diesen kleinen Unebenheiten weitgehend anpasst, kann das Druckmittel, eine Flüssigkeit oder ein Gas, auch bei unebener Auflagefläche nicht aus der Druckmulde entweichen. Auch kann die lineare Beweglichkeit der Last durch Hängenbleiben an den Unebenheiten der Auflagefläche nicht beeinträchtigt werden.

Damit ist für die Vorteile des hydrostatischen Lagers ein wesentlich größerer Anwendungsbereich als bisher erschlossen, so daß derartige Lager auch zur Erleichterung von Förderaufgaben beim Fehlen von Hebezeugen Üblicher Art einsetzbar sind, wie sie z.B. beim Umsetzen von Containern von einer Rampe auf einen LKW usw. vorliegen. Da gleichzeitig die kritische Abhängigkeit von einer besonderen Bearbeitungsgenauigkeit der Auflagefläche beseitigt ist, so ist die erfindungsgemäße Lagerung in der Herstellung und im Gebrauch sehr kostengünstig. Letzteres gilt vor allem, wenn die Flexibilität der Umrandung so groß ist, daß der Hauptteil der Last vom Druckmittel in der Druckmulde getragen wird, während nur ein kleiner Rest der Last die Umrandung noch allseits auf die Auflage drückt, und dabei noch eine ausreichende Dicht-

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wirkung bei geringer Gleit- bzw. Reibbelastung aufweist. Der Energieaufwand für die Uberw-indung dieser Restreibung kann erheblich geringer sein, als er für die konstante Ergänzung des durch den Überdruck aus der Mulde entweichenden Druckmittels notwendig wäre.

Die flexible Umrandung gemäß Erfindung kann zweckmäßig als ein in sich geschlossener, wulstartiger Körper ausgebildet sein, der eine hochflexible geschlossene Oberfläche aufweist und z.B. mit einem flexiblem Kunststoffschaum ausgeschäumt ist. Zusätzliche vorteilhafte Funktionen lassen sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß die Umrandung aus einem hochflexiblen schlauchartigen Körper besteht, dessen Innenraum unter Druck steht. Damit hat man es in der Hand, die Zusammendrückbarkeit der flexiblen Umrandung so zu wählen, daß der Verformungsgrad auf die jeweilige Last abgestimmt ist, so daß jeweils ein günstiges Verhältnis zwischen Dichtwirkung und Gleitwiderstand erzielbar ist.

Dieser Möglichkeit kommt ein weiterer Vorschlag der Erfindung entgegen, wonach die Druckmulde und der Innenraum des Schlauchkörpers über eine gemeinsame Leitung mit Druckmittel gespeist werden, wobei der Innenraum des Schlauchkörpers einen Austrittsstutzen besitzt, durch welchen der Druckmulde Druckmittel zugeführt werden kann. Um die jeweils günstigste Druckverteilung zwischen Mulde und Schlauchkörper vornehmen zu können, ist erfindungsgemäß die Austrittsstelle mit einem Druckminderungsventil versehen, so daß je nach Bedarf im Schlauchkörper ein höherer Druck als in der Druckmulde herstellbar ist. Dadurch ist es

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möglich, einen Dichtdruck im Schlauch zu erzeugen, dessen Größe ausreicht, die Druckmulde gegen ihre Unterlage abzudichten, so daß der Überdruck in den Druckmulden erhalten bleibt und de ι Hauptteil der Last tragen kann und damit der Druckmittelabfluß verhältnismäßig sehr niedrig gehalten werden kann.

Ferner ist nach der Erfindung die flexible Umrandung so ausgebildet, daß ihre Längsachse nach einer beliebig gebogenen in sich geschlossenen Linie, vorzugsweise Kreis- oder Ovallinie, verläuft und der Querschnitt des Schlauchkörpers im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval ist. Dadurch kann die Form des Schlauchkörpers den jeweils vorliegenden Bedingungen angepasst werden, was bei den bekannten starren Dichtringen nicht möglich ist. Außerdem entsteht ein abgerundeter Übergang zwischen dem Schlauchkörper und der Auflagefläche, so daß deren Unebenheiten bei der Verschiebebewegung der Last ohne das Risiko des Hängenbleibens leichter überw-unden werden.

Ferner ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise die wirksame Druckfläche der Druckmulde wesentlich größer bemessen als diejenige des Schlauchkörpers, so daß der Hauptteil der Last von der Druckmulde Übernommen wird, während der kleinere Lastteil den Schlauchkörper auf seine Auflagefläche, die Dichtwirkung erzeugend, drUckt.

Um die Dichtwirkung zu verstärken, bzw. den Verbrauch an Druckmittel noch weiter zu verringern, können erfindungsgemäß für eine Druckmulde mehrere ineinandergelegte, vorzugsweise konzentrisch

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angeordnete Schlauchkörper vorgesehen sein, wobei der Übergang des Druckmuldendruckes in die Atmosphäre stufenweise erfolgt und die Druckdifferenz vor und hinter jedem Schlauchkörper nur einen Bruchteil der Gesamtdifferenz ausmacht, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmediums im Spalt zwischen Auflagefläche und Schlauchkörper entsprechend reduziert wird.

Eine vereinfachte Ausbildung des hydrostatischen Lagers ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schlauchkörper auf seiner Oberseite mit einer flexiblen Abdeckplatte luftdicht abgedeckt ist, so daß er in eine entsprechende Ausnehmung an der Unterseite von Lastträgern einsetzbar ist, derart, daß der Schlauchkörper im druckfreien Zustand in der Ausnehmung verschwindet, im Druckzustand jedoch über die Unterseite des Lastträgers vorsteht. Dabei wird die Druckmulde dadurch gebildet, daß der vom Schlauchkörper eingerahmte Raum auf der Oberseite druckdicht abgeschlossen ist.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigen Fig. 1 einen Schlauchkörper und seine Anordnung

von unten gesehen,

Fig. 2 den Schnitt k/k aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Anordnung mit mehreren Schlauchkörpern im Querschnitt,

Fig. 4 einen Schlauchkörper mit Abdeckplatte im Querschnitt.

In den gezeigten Beispielen wurde, der einfachen Darstellung wegen, von Schlauchkörpern ausgegangen, die als Kreisringe geformt und angeordnet sind. Das Wesen der Erfindung und ihre grundsätzlichen Funktionen werden jedoch nicht geändert, wenn die Längsachse der Schlauchkörper nach einer anderen, beliebig gebogenen Linie verläuft.

Der Lastträger 1 ist an seiner Unterseite mit einer Druckmulde 2 versehen, an deren Rand eine oder mehrere Standleisten 3 angeordnet sind. Der in seinem Querschnitt vorzugsweise kreisförmige Schlauchkörper 4 umrandet die Druckmulde 2 und ist z.B. durch einen Ringflansch 5 druckdicht am Lastträger 1 befestigt.

Das Druckmittel, vorzugsweise Luft oder Wasser, wird dem Schlauchkörper 4 Über einen Anschlußstutzen 6 zugeführt und gelangt über einen Auslaßstutzen 7 in die Druckmulde 2. Dieser Stutzen ist mit einem Druckminderungsventil versehen, so daß im Schlauchkörper grundsätzlich ein höherer Druck herrscht, als in der Druckmulde.

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In den Figuren 1 bis 3 ist die hydrostatische Lagerung in einem Zustand gezeigt, bei welchem der Lastträger 1 durch den Druckmitteldruck in der Druckmulde 2 angehoben ist, und der Schlauchkörper 4 mit Druckmittel von etwas höherem Druck gefüllt ist. Dadurch regelt sich die Druckhöhe im Schlauchkörper 4 so ein, daß die nach aussen entweichende Druckmittelmenge und die Gleitreibung bei der linearen Lastbewegung minimal sind.

Zum Absetzen der Last, bzw. bei einer Entlastung des Lastträgers, wird der Druckmitteldruck soweit gesenkt, daß sich die Standleisten 3 des Lastträgers auf dem Boden aufsetzen und Last übernehmen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besteht die Umrandung der Druckmulde 2 aus mehreren, z.B. zwei Schlauchkörpern 4, 4a. Dabei ist auch der Schlauchkörper 4a durch einen Ringflansch 5a druckdicht am Lastträger Ί befestigt und mit einem Auslaßstutzen 7a mit Druckminderungsventil für die Druckmittelzufuhr zur Druckmulde 2, 2a versehen.

Die Druckmittelzufuhr erfolgt vom gemeinsamen Anschlußstutzen 6 über den Leitungszweig 8 zum Schlauchkörper 4a und über den Leitungszweig 9 zum Schlauchkörper 4, wobei in den Leitungszweig 8 zum äusseren Schlauchkörper 4a ein Druckminderungsventil 10 eingesetzt ist.

Durch die beschriebene und in Fig. 3 gezeigte Anordnung ist ein stufenweiser Druckübergang zwischen dem Druck in der Druckmulde 2 und dem Aussendruck erreicht, wobei der Verbrauch bzw. Abfluß des Druckmittels durch einen Labyrintheffekt stark reduziert wird. Außerdem ist auch der Reibungswiderstand auf einen Wert herabgesetzt, der praktisch vernachlässigt werden kann.
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In Fig. 4 ist eine Lagereinheit gezeigt, welche, unter Verzicht auf einen nach Fig. 1 bis 3 ausgebildeten Lastträger 1 mit Druckmulde 2, unmittelbar in die Unterseite bzw. in die Bodenkonstruktion von Containern, Paletten usw. einsetzbar ist. Die Druckmulde 2b wird hier dadurch gebildet, daß der vom Schlauchkörper 4 umgebene Raum oben mit einer Abdeckung 11 druckdicht, z.B. durch Verschweißen mit dem Schlauchkörper, verschlossen wird. Der Aufnahmeraum für diese Lagereinheit im Lastkörper ist so gestaltet, daß der Schlauchkörper im druckfreien Zustand in dem Raum verschwindet und bei Druckzufuhr aus diesem Raum heraustritt, wobei die Last durch das in der Druckmulde 2b sich bildende und vom Schlauchkörper 4 nach aussen abgedichtete Druckkissen angehoben wird.

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Claims

Λ«

Ansprüche

( 1 Λ Hydrostatische Lagerung für die Bewegung von Lasten auf ebenen Flächen, wobei die Last mit einer oder mehreren nach unten offenen und an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Druckmulden versehen ist, deren Rand nach aussen abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtmittel eine Umrandung verwendet wird, welche aus hochflexiblem Werkstoff besteht, so daß sie sich an die Auflagefläche satt anschmiegt.
2. Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrandung aus einem schlauchartigem Körper aus hochflexiblem Werkstoff (4, 4a) besteht, dessen Innenraum unter Druck steht.
3. Hydrostatische Lagerung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmulde (2) und der Innenraum des Schlauchkörpers (4, 4a) Über eine gemeinsame Leitung (6) mit Druckmittel gespeist werden.
4. Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Schlauchkörpers einen Austrittsstutzen (7, 7a) besitzt, durch welchen der Druckmulde Druckmittel zugeführt werden kann.

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5. Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsstutzen mit einem Druckminderungsventil versehen ist, so daß je nach Bedarf im Schlauchkörper ein höherer Druck als in der Druckmulde herstellbar ist.
6. Hydrostatische Lagerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Umrandung bzw. des Schlauchkörpers (4, 4a) nach einer beliebig gebogenen, in sich geschlossenen, Linie, vorzugsweise Kreis- oder Ovallinie, verläuft und der Querschnitt des Schlauchkörpers im unbelasteten Zustand kreisförmig oder oval ist.
7. Hydrostatische Lagerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Druckfläche der Druckmulde größer bemessen ist als diejenige des Schlauchkörpers, so daß der Hauptteil der Last von der Druckmulde übernommen wird, während der kleinere Lastteil den Schlauchkörper auf seine Auflagefläche, die Dichtwirkung erzeugend, drUckt.
8. Hydrostatische Lagerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß fUr eine Druckmulde mehrere ineinander gelegte, vorzugsweise konzentrisch angeordnete, Schlauchkörper (4, 4a) vorgesehen sind, wobei der Übergang des Druckmuldendruckes in die Atmosphäre stufenweise erfolgt und die Druckdifferenz vor und hinter jedem Schlauchkörper nur einen Bruchteil der Gesamtdifferenz ausmacht, so

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daß die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmediums im Spalt
zwischen Auflagefläche und Schlauchkörper entsprechend reduziert wird.
9. Hydrostatische Lagerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauchkörper auf seiner Oberseite mit einer flexiblen Abdeckplatte (11) luftdicht abgedeckt ist, so daß er in eine entsprechende Ausnehmung an der Unterseite von Lastträgern einsetzbar ist, derart, daß der Schlauchkörper im druckfreien Zustand in der Ausnehmung verschwindet, im Druckzustand jedoch Über die Unterseite des Lastträgers vorsteht.

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