DE2344143C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen der Stellung des Kolbens in einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder, insbesondere einer Stichlochstopfmaschine, mit einem mit dem Kolben verbundenen, be­ wegungsumwandelnden Mitnehmer, der an einer axial in dem Zylinder sich erstreckenden, eine Wendelung aufweisenden Welle mit einem Gegenprofil zu der Wendelung axial verschiebbar angreift und durch eine am Zylinder­ kopf starr befestigte, in den Zylinder sich erstreckende, zweiseitige Gleitführung drehfest gehalten ist, wobei die Welle in dem Zylinderkopf gelagert ist und außerhalb des Zylinders mit einem Anzeigegerät gekoppelt ist.

Es ist die herkömmliche Technik, die Stellung des Kolbens eines Zylinders in Funktion der Stellung der bewegten Last zu bestimmen und anzuzeigen; das ist einfach, da beide durch Stangenverbindungen bzw. Zwischengetriebe miteinander in direkter Verbindung stehen. Jedoch kommt es des öfteren vor, daß die Anordnung der Last die Möglichkeit einer derartigen Bestimmung stark einschränkt oder überhaupt keine Stellungsbestimmung des Zylinderkolbens erlaubt oder daß die Stellung nur stufenweise, z. B. durch die Anordnung von Endausschaltern an der bewegten Last, erfaßt werden kann. In den meisten Fällen ist die Bestimmung der Kolbenstellung nur über eine komplizierte Zwischenvorrichtung erreichbar, die äußerst störanfällig ist und für jedes spezielle Anwendungsgebiet des Zylinders neu errechnet und ausgestaltet werden muß.

Gelengentlich kommen auch Messgeräte zur Anwendung, welche durch Angabe der Durchflußmenge an Hydrauliköl zum bzw. vom Zylinder die Position des Kolbens bestimmen.

Die eingangs genannte Vorrichtungsart ist aus der DE-AS 12 99 432 bekannt. Ihre Gleitführung ist eine Stangenführung aus zwei parallelen Stangen, die den Mitnehmer durchsetzen. Mit dieser ist sichergestellt, daß nicht etwaige Drehungen des Mitnehmers die Anzeige verfälschen.

Anzeigevorrichtungen ohne Sicherung gegen Verdrehen, wie z. B. nach der GB-PS 11 60 624, sind jedenfalls bei solchen Anwendungen unzuverlässig, wo nicht die Verbindung der Koblenstange mit dem von dieser zu bewegenden Gegenstand eine Ausgestaltung hat, die den Kolben gegen Drehung hält, wobei dann nur noch der Mitnehmer drehfest mit dem Kolben verbunden zu werden braucht.

Drehfest mit ihrem Zylinder zusammengesetzte Kolben sind an sich in mancher­ lei Variationen bekannt. Das DE-GM 72 01 445 zeigt z. B. einen ebenfalls mit einer Vorrichtung zum Anzeigen des Kolbenstands versehenen Zylinder, dessen Kolbenstange zu ihrem Schutz eine Haube trägt, die über den Zylinder ge­ schoben ist, wobei sie der Verschiebbarkeit wegen einen von dem Druck­ mitteleinlaß durchsetzten Schlitz aufweist, der zusammen mit dem Druckmittel­ einlaß zugleich als Drehsperre wirkt.

Nach der US-PS 2 43 450 ist ein pneumatischer Stellzylinder für ein Schiffs­ ruder mit einer axial an ihn angeflanschten Vorrichtung zur Umwandlung des Kolbenhubs in Drehrichtung versehen, die auch den Kolben gegen Drehung hält. Sie weist am Außenende der Kolbenstange eine Mutter auf, die mit zwei Flügeln in eine axiale Führung greift. Damit werden die großen Drehmomente der Ruder­ welle gehalten, die mit einer als Gewindespindel ausgebildeten Fortsetzung durch die darauf passende Mutter hindurch in die hohle Kolbenstange ragt.

Diese bekannte Drehungssperren liegen also außerhalb des Zylinders.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art den Mitnehmer innerhalb des Zylinders gegen Drehung zu sichern, und zwar in wirksamster Weise, d. h. im Vergleich zu den aus der DE-AS 12 99 432 bekannten Stangenführungen mit möglichst großer Stabilität auf einem möglichst kleinen Durchmesser.

Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck vorgesehen, daß die Gleitführung aus einem die Welle umgebenden Rohr mit zwei außenliegenden seitlichen Längsnuten besteht, in die zwei Vor­ sprünge des Mitnehmers ragen, der das Rohr umgreift, und daß das Rohr einen Längsschlitz aufweist und der Mitnehmer durch diesen mit einem Steg ragt und formschlüssig die Welle umgreift.

Diese Sicherung gegen Drehung nimmt, wie die maßstabsgetreue Zeichnung des nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels im Vergleich zu derjenigen in der DE-AS 12 99 432 zeigt, nur einen vergleichsweise geringen Anteil des Zylinderdurch­ messers ein und hat sich inzwischen unter größten Belastungen bewährt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche. Besonders hervorgehoben sei hier die Maßnahme nach Anspruch 3, die etwaige am Kolben vorhandene Drehkräfte von der Gleitführung fernhält.

Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Zeichnungen, wobei

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfin­ dungsgemäße Anordnung der Meßeinrichtung darstellt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ausgestal­ tung der Meßeinrichtung gemäß Fig. 1 zeigt; und

Fig. 3 einen Längsshnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Anzeigegerätes ist.

Gemäß der Fig. 1 ist der Zylinderabschluß­ deckel 2 mittels Verschraubungen 4 (in der Fig. 1 ist nur eine einzelne dargestellt) am Außenmantel 6 eines hydrau­ lisch bzw. pneumatisch betätigten Zylinders befestigt. Innerhalb des Zylinders befindet sich der Kolben 8 und die zugehörigen Dichtringe 10 und 12, sowie die am Kolben 8 befestigte Kolbenstange 14. Der Kolben 8 ist in der Fig. 1 in seiner größtmöglich eingefahrenen Stellung dargestellt. In den Figuren ist die Öl- bzw. Luftzufuhr zum Zylinder nicht weiter angezeigt.

Der, der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, die Längsbewegung des Kolbens 8 und der Kolbenstange 14 in die Drehbewegung der Welle bzw. Achswelle 16 an ein Anzeigegerät, so wie es beispielsweise in Fig. 3 darge­ stellt ist, weiterzuleiten. Um dieses Ziel zu erreichen, wird die Achswelle 16 in eine zentral angebrachte Aussparung 18 am Kolben 8 und in der Kolbenstange 14 eingeführt. Die Aussparung 18 ist in der Art vorgesehen, daß bei vollstän­ dig ausgefahrener Kolbenstange 14 die Achswelle 16 die Aus­ sparung 18 nicht verläßt. Die Achswelle 16 ist innerhalb des Zylinders als langgezogene Schnecke oder als ein, um seine Längsachse A verdrillter Vierkantstab ausgeschaltet. An den verdrillten Vierkantstab 16 greift ein, in seiner Längsrichtung vom Kolben 8 geführter Stellring 17 (oder Mutter) an, und würde, wäre er selbst gegen ein unbeabsich­ tigtes Drehen geschützt, durch eine Längsbewegung den ver­ drillten Vierkantstab 16 drehen. Die Mutter 17 ist in einem Einsatz 20 in ihrer Längsrichtung gehalten durch einerseits einen Anschlag 22 und andererseits einen Distanzring 24 und einen Sägering 26. Der Einsatz 20 wird in die Aussparung 18 des Kolbens 8 eingeschraubt und gegen ein Lösen im Betriebe abgesichert. Jedoch kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung, der Kolben 8 und der Einsatz 20 als ein einzelnes Teilstück hergestellt sein.

Durch eine unbeabsichtigte Drehbewegung der Mutter 17 würde die Angabe der Kolbenstange verfälscht, da die Längsbewegung des Kolbens 8 nicht mehr integral in eine Drehung der Achswelle 16 umgewandelt würde. Um die Drehung der Mutter 17 zu verhindern, wird ein, an einer Lagerplatte 28, welche im späteren Verlauf der Beschreibung eingehender erläutert wird, starr befestigt, so z. B. ange­ schweißtes mehr oder weniger weit aufgeschlitztes Stützrohr bwz. Rohr 30 in eine Aussparung 18 eingeschoben. Dieses Rohr bzw. Stützrohr 30 ist mit beispielsweise zwei in seiner Längsrichtung verlau­ fenden Nuten 32 bzw. 34 versehen. Die Mutter 17 weist in ihrer Längsrichtung zwei Aussparungen auf, wobei die erste zentral angeordnet ist, um den Durchgang des verdrillten Vierkantstabes zu gestatten; und die zweite das Durchführen des aufgeschlitzen Rohres bzw. Stützrohres 30 erlaubt. Die Mutter 17 ist weiterhin mit zwei Vorsprüngen bzw. Keilen 36 und 38 versehen, welche in die Längsnuten 32 und 34 des Stützrohres bzw. Rohres 30 eingreifen. Auf diese Weise wird die Mutter als Mitnehmer 17 in ihrer Axialrichtung starr geführt und ihr Verdrehen im Betriebe vermieden.

Demgemäß kann die aus einem Teilstück herge­ stellte Mutter als Mitnehmer 17 als zweiteilig betrachtet werden, und zwar einem innerhalb des Stützringes bzw. Rohres 30 und einem außerhalb des Stützringes 30 befindlichen Teilstücks, welche über den Schlitz des Stützrohres 30 miteinander verbunden sind.

Das außerhalb des Stützrohres 30 befindliche Teilstück wird vom Kolben 8 über den Einsatz 20 in Längsrichtung mitgenommen und schützt die Mutter als Mitnehmer 17 vor einer Drehbewe­ gung durch das Eingreifen der Keile als Vorsprünge 36 und 38 in die Nuten 32 und 34 des Rohres bzw. Stützrohres 30. Das innerhalb des Stützrohres 30 vorgesehene Teilstück hingegen umgibt den verdrillten Vier­ kantstab 16 vollständig und versetzt letzteren durch eine entsprechende Längsbewegung in Drehung. Es sei noch hervor­ gehoben, daß zwischen dem Stützrohr 30, der Mutter 17 und dem verdrillten Vierkantstab 16 soviel Spielraum besteht, daß einerseits eine unnütze übermäßige Reibung vermieden wird, und andererseits trotzdem eine höchstmögliche Meß­ genauigkeit gewährleistet wird. Im Betriebe kann der Kolben 8 und die Kolbenstange 16 demgemäß eine Drehbewegung aus­ führen, ohne die Messung zu beeinflussen.

Die Achswelle als Welle 16, welche innerhalb des Zylinders als verdrillter Vierkantstab ausgestaltet ist, wird zentral durch eine Aussparung am Zylinderabschlußdeckel 2 heraus­ geführt. Die vorhin bereits erwähnte Lagerplatte 28 über­ nimmt die Funktion der Halterung bzw. Lagerung der Achswelle 16 sowie die Abdichtung des Zylinderinnern gegenüber der Außenatmosphäre. Die Lagerplatte 28 ist mittels Verschrau­ bungen 40 bzw. 42 mit der Außenseite des Zylinderabschluß­ deckels 2 verbunden. Ein eingelegter Dichtungsring 44 sorgt für eine angemessene Abdichtung des Zylinderinnern an den Berührungsflächen der Lagerplatte 28 mit dem Abschlußdeckel 2.

Die Lagerplatte 28 ist weiterhin mit einer zen­ tralen Aussparung versehen. In der Lagerplatte 28 sorgen beispielsweise drei Schulter-Kugellager 46, 48 und 50 für eine einwandfreie Halterung und Lagerung der Achswelle 16.

In Längsrichtung werden die Lager 46, 48 und 50 durch eine Lagerstütze 52 gehalten, welche ihrerseits über Schrauben­ verbindungen 54 und 56 an der Lagerplatte 28 befestigt sind. Ein vorgesehener Dichtungsring 58 vermeidet ein Lecken des anstehenden Öl- bzw. Luftdrucks zur Außenatmosphäre. Weiterhin ist die Lagerstütze 52 Träger einer Abschluß- Stopfbüchse 60, welche in an sich bekannter Weise mit der Lagerstütze 52 verbunden ist.

An ihrem, aus der Abschluß-Stopfbüchse 60 herausragenden freien Ende ist die Achswelle 16 mit einer Keilnut 62 versehen, um die Verbindung mit dem Anzeigegerät, so wie es in Fig. 3 dargestellt ist, und anschließend erläutert wird, herzustellen.

Es sei hervorgehoben, daß je nach Ausgestaltung des Zylinders, der in den Hohlraum 18 des Kolbens 8 bzw. der Kolbenstange 14 hineinragende Teil der Achswelle 16 im Verhältnis zu ihrem Querschnitt zu bedeutend wird, was eine leichte Durchbiegung der Achswelle 16 an ihrem äußersten, in die Kolbenstange 14 hineinragenden Ende zur Folge haben könnte. Um diese Durchbiegung zu vermeiden, kann je nach den einzelnen Ausgestaltungen, die Achswelle 16 an ihrem oben erwähnten Ende abgestützt und drehbar gelagert sein.

Die Abstützung und Lagerung der Achswelle 16 wird erreicht durch eine Einrichtung 164, welche einerseits durch das aufgschlitzte Stützrohr 30 gehalten wird und andererseits mit einem Kugellager 166 versehen ist zur Aufnahme der Achswelle 16.

Die eben beschriebene Meßeinrichtung findet spezielle Anwendung bei der Stopfkanone einer Stichloch­ stopfmaschine. In diesem Falle wird in Funktion der Längs­ bewegung des hydraulisch betätigten Zylinderkolbens die Menge der ausgestoßenen Stopfmasse bestimmt. Für diesen besonderen Zweck wurde ein bestimmtes Anzeigegerät entworfen, welches hier nur als Beispiel angeführt wird. Ebenfalls sei die Meßeinrichtung gemäß der Erfindung nicht auf die Stichlochstopfmaschine allein beschränkt, welche nur als einzelne Anwendung erwähnt wurde.

Gemäß Fig. 3, welche einen Längsschnitt durch eine Ausführungsart eines Anzeigegerätes darstellt, greift die in Fig. 1 gezeigte Keilnut 62 der Achswelle 16 zentral in ein Verbindungselement 64 ein. Das Verbindungselement 64 ist außermittig starr mit einem Übertragungsarm 66 ver­ bunden, welcher seinerseits eine Welle 68 antreibt. Die Welle 68 ist gehalten und gelagert in einem Lagerblock 70, der über die Platte 72 am Außenmantel des Zylinders befe­ stigt ist. Über einen Kupplungsschleifring 74 ist die Welle 68 mit einer Überwurfmutter 76 verbunden, wobei ein Anzeige­ finger 78 am Außenmantel der Überwurfmutter 76 angebracht ist.

Der Kupplungsschleifring 74 wird einerseits von einem, auf der Welle 68 befestigten Ring 80 gehalten und andererseits wird die Überwurfmutter 76 elastisch und gleichmäßig durch eine Spiralfeder 82 gegen den Schleifring 74 angepreßt. Diese elastische Anpressung der Überwurf­ mutter vermeidet ebenfalls ein Verbiegen des Anzeigefingers 78, wenn letzterer gelegentlich unbeabsichtigt blockiert würde. Ferner ist an der Befestigungsplatte 72 eine Anzeige­ tafel 84 angeordnet, so z. B. angeschraubt, welche als kreis­ förmige Aufschrift die abzulesenden Angaben enthält.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Gerätes zur Bestimmung der Kolbenstellung eines hydraulisch bzw. pneumatisch betätigten Zylinders liegen in der einfachen und trotz eindeutig guten erzielten Ergebnissen in der weitgehend wartungsfreien Ausgestaltung der einzelnen Ele­ mente. Vor allem aber ist durch die Umwandlung der Längs­ bewegung des Zylinderkolbens in die Drehung einer Achs­ welle das Problem der Abdichtung auf elegante Weise gelöst, und kann mit herkömmlichen bekannten Mitteln erreicht werden. Jedoch ist das Anbringen des aufgeschlitzten Stütz­ rohres von ausschlaggebender Bedeutung für das einwandfreie Arbeiten der Meßeinrichtung im Falle, wo der Kolben und die zugehörige Kolbenstange nicht in axialer Richtung gehalten werden.

Die Unabhängigkeit der Meßeinrichtung gegen­ über den jeweiligen anstehenden Lasten verleiht dieser Einrichtung einen universalen Einsatzcharakter. Im hydrau­ lischen Zylinder der Stopfkanone einer Stichlochstopf­ maschine, wo die erfindungsgemäße Einrichtung versuchsweise eingebaut wurde, hat letztere sich selbst nach vielen hunderten Arbeitsstunden in harten Arbeitsbedingungen, wie sie am Hochofen herrschen, als äußerst zuverlässig erwiesen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Anzeigen der Stellung des Kolbens in einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder, insbesondere einer Stichlochstopfmaschine, mit einem mit dem Kolben ver­ bundenen, bewegungsumwandelnden Mitnehmer, der an einer axial in dem Zylinder sich erstreckenden, eine Wendelung aufweisenden Welle mit einem Gegenprofil zu der Wendelung axial verschiebbar angreift und durch eine am Zylinderkopf starr befestigte, in den Zylinder sich erstreckende, zwei­ seitige Gleitführung drehfest gehalten ist, wobei die Welle in dem Zylinderkopf gelagert ist und außerhalb des Zylinders mit einem Anzeigegerät gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung aus einem die Welle (16) umgebenden Rohr (30) besteht, in die zwei Vorspünge (36, 38) des Mitnehmers (17) ragen, der das Rohr (30) umgreift, und daß das Rohr (30) einen Längsschlitz aufweist und der Mitnehmer (17) durch diesen mit einem Steg ragt und formschlüssig die Welle (16) um­ greift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mitnehmer (17) gebildet ist aus einem Ring, der mit dem Kolben (8) und/oder der Kolbenstange (14), vorzugsweise über einen Einsatz (20) als Zwischenstück, verbunden ist,
daß der Mitnehmer (17) das Rohr (30) vollständig umgibt und
daß der Mitnehmer (17) einen die Welle (16) mit dem genannten Gegenprofil zu deren Wendelung umfassende, im Rohr (30) an­ geordnete Mutter und den genanten Steg bildet, der die Mutter mit dem Ring verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (17) drehfrei mit dem Kolben (8) und/oder der Kolbenstange (14) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (16) zur Erzeugung der Wendelung innerhalb des Zylinders als verdrillter Vierkantstab ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gleitführung und die Welle in eine axiale Aussparung des Kolbens und/oder der Kolbenstange ragen und die Welle im Inneren des Kolbens und/oder der Kolbenstange eine Ab­ stützung hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (30) als Gleitführung im Inneren des Kolbens (8) und/oder der Kolbenstange (14) eine Abstützung (164) hat und diese über ein Lager (166) die Welle (16) abstützt.