DE2557664A1 - Hydraulisch oder mit pressluft antreibbare zylinder-kolben-einheit - Google Patents

Hydraulisch oder mit pressluft antreibbare zylinder-kolben-einheit

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DE2557664A1 DE19752557664 DE2557664A DE2557664A1 DE 2557664 A1 DE2557664 A1 DE 2557664A1 DE 19752557664 DE19752557664 DE 19752557664 DE 2557664 A DE2557664 A DE 2557664A DE 2557664 A1 DE2557664 A1 DE 2557664A1
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Description

DR. FRIEDRICH E. MAYER 753 pforzheim
DIPL-ING. A. PANTENBURG ^SJ^""t PATENTANWÄLTE teiwon «or«»» ιΐ4βο
Fa. PABBRIOA ATTREZZATURE HECOAITIGHE E OLEODIITAMICHE I.A.M.O., S.p.A., 37» Via Cialdini, Mailand, Italien
"Hydraulisch oder mit Pressluft antreibbare Zylinder-Kolben-Einheit"
Die Erfindung betrifft eine hydraulisch oder mit Preßluft antreibbare Zylinder-Kolben-Einheit, in welcher mit flüssigem oder gasförmigem Medium ein Kolben beaufschlagbar ist, um gesteuerte Bewegungen des Kolbens zu verursachen. Die Einheit kann in Vorrichtungen Anwendung finden, in denen Zylinder und Kolben vorgesehen sind, und zwar sowohl bei kleineren Vorrichtungen, z.B. für Servosteuerungen, als auch bei den größeren für Pressen oder für ähnliche Maschinen.
Gegenstand dieser Erfindung ist im einzelnen eine neue und verbesserte Zylinder-Kolben-Einheit, die hydraulisch oder mit Preßluft angetrieben wird. Diese Einheit ermöglicht es, bei gleichbleibendem Raumbedarf und Förderdruck, einen den vergleichbaren Ausführungen gegenüber erheblich höheren Druck, welcher von der Einheit in wenigstens einer der Arbeitsrichtungen ausgeübt werden kann.
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Zu diesem Zweck und zur Erzielung von aus der Beschreibung hervorgehenden ergänzenden und zusätzlichen Vorteile, ist die in Frage stehende ' Einheit wesentlich dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben mit einem Hohlraum versehen ist, der wenigstens einen mit dem Zylinder starr verbundenen Kolben enthält, welcher als Hilfskolben dichtend innerhalb dieses Hohlraumes läuft und im Hauptkolben mindestens eine Kammer mit veränderlichem Rauminhalt begrenzt, die mit Druckmedium derart beschickbar ist, daß auf den Hauptkolben eine Schubkraft ausgeübt wird, die derjenigen gleichgerichtet ist, welche auf dem Hauptkolben von dem in den Zylinder geförderten Medium ausgeübt wird.
Auf diese Weise werden sowohl die Kolbenfläche, auf die der Arbeitsdruck ausgeübt wird, als auch die entsprechende feste Zylinder-Gegenfläche durch eine Hauptkolben-Zusatzfläche bzw. eine zum Zylinder gehörende Fläche ergänzt. Diese Flächen, welche im Kolbeninnenraum entstehen und ^us diesem Grund den Raumbedarf nicht beeinflussen, fangen deq Druck des Mediums und wirken beim Kolbenschub zusammen.
Zweckmäßigerweise ist der Hilfskolben durch eine starre, den Kolbenboden durchgreifende Brücke mit dem Zylinder verbunden, wobei die Schnittfläche dieser Brücke kleiner ist, als diejenige des Hilfskolbens.
Bei einem bevorzugten AusführungsbeipieL bildet der Hilfkolben im Hohlraum des Hauptkolbens zwei Kammern, die separat mit Druckmedium beschickbar sind, wobei über die erste Kammer der Hauptkolben in einer Richtung beaufschlagbar ist, die mit dem innerhalb des Zylinders auf den Hauptkolben selbst ausgeübten Druckes übereinstimmt und wobei bei Beschickung der zweiten Kammer der Hauptkolben in gegensätzlicher Eichtung beaufschlagt ist.
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Um die neuen uns vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Einheit "besser kontrollieren und ausnutzen zu können, enthält sie an sich "bekannte Vorrichtungen, die das gleichzeitig der Zylinderkammer und der Kolbenkammer zugeführte Medium in zwei Volumina aufteilen, deren Mengenverhältnis der Inhaltszunahmen der Kammern entspricht.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung eingehend beschrieben.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen die Zylinder-Kolben-Einheit in drei verschiedenen Arbeitsphasen bzw. !funktionen, die unter der Steuerung einer Ventilgruppe erreicht werden.
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Die Einheit besteht aus einem Zylinder 10, in dem ein im Bereich 12 dichter Kolben 14- läuft, welcher bei der von der Erfindung bevorzugten Ausführung ein Plungerkolben ist. Durch eine im Zylinder 10 vorgesehene Rohrleitung 16 erfolgt die Zufuhr des Mediums, welches sowohl flüssig als auch gasförmig sein kann . unter Druck. Das Medium füllt die Zylinderkammer 18 und verursacht die Verschiebung des Kolbens 14- in Richtung X, wobei auf denselben ein maximaler Schub ausgeübt wird, der bekanntlich das Resultat des Druckes des Mediums mal der diesem Druck ausgesetzen Fläche des Kolbenbodens 20 ist. Um diesen Schub zu verstärken, bestehen nach dem Stande der Technik nur zwei Möglichkeiten: entweder muß der Förderdruck erhöht werden (was eine Abmessungsänderung der Bauteile voraussetzt) oder muß die Fläche 20 des Kolbenbodens vergrößert werden (was die Zunahme des Raumbedarfs mit sich bringt).
Mit der erfindungsgemäßen Einheit kann eine Schub-Verstärkung erzielt werden, in einer Weise bei der der Förderdruck und der Raumbedarf unverändert bleiben. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist der Hauptkolben 14- einen Hohlraum auf, in dem sich ein Bauteil 4-0 befindet, der dem Zylinder 10 gegenüber fest und im Bereich 22 dicht ist, und innerhalb des Hohlraums des Hauptkolbens 14- läuft, um in demselben zwei dirchte Kammern 24- und 26 zu bilden, welche einen veränderlichen Rauminhalt haben. Der Hilfskolben ist durch eine steife Verbindungsbrücke 30 mit dem Kopf 28 des Zylinders 10 verbunden. Diese Brücke ist zylindrisch, durchgreift den Boden 20 des Hauptkolbens 14· und ist im Bereich 32 dicht. Die Zylinderkammer 18 ermöglicht das dichte
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Gleiten des Hauptkolbens 14 auf der aus der Brücke 30 und aus dem Hilfskolben 40 "bestehenden Gruppe. Diese Gruppe ist der Zylinderkammer 18 gegenüber im Bereich 32 dicht; ebenso im Bereich 22, um somit den Innenraum des Kolbens 14 in zwei Kammern 24 und 26 zu teilen. Diese Kammern werden mit' dem Medium durch zwei Eohrleitungen 34 und 36 beschickt, welche durch die Brücke 30 geführt sind über den Kopf 28 des Zylinders 10 mit dem Außenraum verbunden sind.
In den Zeichnungen sind die baulichen Gestaltungen der Brücke 30 der Haupt- 14 und Hilfskolben 40, sowie der verschiedenen Dichtungen nicht beschrieben., weil sie in üblicher Weise ausgeführt werden können.
Bei einer solchen Zylinder-Kolben-Einheit ist folgendes wesentlich: Wenn man das Medium unter Druck gleichzeitig in die Zylinderkammer 18 und in die Hauptkolbenkaramer 24 fördert, wird der herkömmlichen Ausführung gegenüber (bei der nur der Kolben vorgesehen ist) je Dach der Einheit veränderliche Kraftzunahme (bis 50 % oder mehr) erhalten, die das Resultat des Druckes des Mediums als Differenz zwischen den Flächen des Hflfskolbens 40, mal die Schnittfläche der Verbindungsbrücke darstellt.
Nach der Erfindung ist es eine getrennte Beschickung der drei Kammern 18, 24 und 26 oder eine gleichzeiüge Beschickung der Kammern 18 und 24 zur Erzielung der erwünschten Schub-Verstärkung vorteilhaft. In den drei Zeichnungen sind drei Beschickungsmöglichkeiten dargestellt: Eine Beschickungseinheit der Kammer 24 allein, eine Beschiokungseinheit der Kammer 18 und 26 und eine Beschickungseinheit der Kammer 26 allein. Die Beschickungseinheiten werden durcheine als Bei-
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spiel angeführte Ventilanordnung erreicht. Diese Anordnung sieht die Verbindung der Rohrleitungen 16 und 34 durch die Ventile 42 und 44 mit der gemeinsamen Rohrleitung 46 vor, die durch ein Dreiwegventil 48 wahlweise mit der Mediumquelle 50 und mit dem Ablauf 52 verbindbar ist. Die Rohrleitung 36 ist ebenfalls durch ein Dreiwegventil54- wahlweise mit der Mediumquelle und mit dem Ablauf 52 verbindbar. Schließlich verbindet eine weitere Rohrleitung 56 die Zylinderkammer 18 durch ein Ventil 58 z.B. mit einem Behälter 60, welcher das Fördern oder das Ablaufen ohne Druck ermöglicht.
Bei einer Arbeitsweise gemäß.Fig. 1 wird die Kammer 24 mit dem aus Quelle 50 über Ventil 48, durch die Rohrleitung 46 durch das geöffnete Ventil 44 und durch die Rohrleitung 34 kommenden unter Druck stehenden Medium beschickt. Das Ventil 42 ist geschlossen und das Ventil 54 entlässt das Medium aus Kammer 26, während das Ventil 58 (das ein Ansaugventil sein kann) die Kammer 18 mit dem Behälter 60 verbindet, um diese Kammer ohne Druck zu füllen. Unter diesen Bedingungen erfolgt ein schneller Vorschub des Kolbens 14, da der ganze Durchsatz in die Kammer 24 mit kleinerem Rauminhalt eingeführt wird.
In Fig. 2 hat die Einheit die größte Leistung, weil das Medium in die Kammern 18 und 24 gefördert wird. Die Ventile 48, 54 und 44 befinden sich in der oben beschriebenen Stellung, während das Ventil 42 geöffnet und das Ventil 58 geschlossen ist. Unter diesen Bedingungen, bei denen das Medium beide Kammern 18 und 24 füllt, muß der Durchsatz den Rauminhalt-Zunahmen der Kammer selbst entsprechen und aus diesem Grund müssen Vorrichtungen vorgesehen werden (die im Einzelnen nicht beschrieben sind, um das aus der Quelle kommende Medium genau in die Rohrleitungen 16 und 34· nach dem o.g. Verhältnisgleichheitssystem zu verteilen.
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v'
-S-
Der Kolbenrüeklauf ist in Fig. 5 dargestellt. Er erfolgt durch Beschickung der Kammer 26 über ein Ventil 54-aus der Quelle 50. Die Kammer 18 ist über das Ventil 48 mit dem Ablaß 52 verbunden, wobei die Ventile 42 und 44· geöffnet sind und das Ventil 58 evtl. ebenfalls geöffnet bleiben kann. Der KolbeDrücklauf erfolgt, wie der in Fig. 1 dargestellte Hub wegen der verhältnismäßig kleinen Abmessung der Kammer 26 sehr schnell.
Mit der nach der Erfindung gestalteten Zylinder-Kolben-Einheit kann nicht nur eine besonders starke Schubkraft bei kleinem Raumbedarf erhalten werden, sondern es liegt auch eine vielseitige Verwendbarkeit vor, da sowohl die Leistung als auch die Geschwindigkeit je nach Badarf geändert werden können.
Wenn man z.B. bei einem gleichen Druckwert nur die Kammer 24 des Hauptkolbens füllt, erhält man die kleinste Leistung. Wenn die Kammer 18 gefüllt wird, ergibt sich ein mittlerer Leistungswert, während die maximale Leistung durch Beschichtung beider Kammern 18 und 24 erreicht wird.
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AO
Leerseite

Claims (1)

  1. Patentansprüche t
    1.1 Zylinder-Kolben-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß der ^ Hauptkolben (14) mit einem Hohlraum (24, 26) versehen i*st, der wenigstens einen mit dem Zylinder (10) starr verbundenen Kolben (40) enthält, welcher als Hilfskolben dichtend innerhalb dieses Hohlraumes läuft und im Hauptkolben (14) mindestens eine Kammer (24 bzw. 26) mit veränderlichem Rauminhalt begrenzt, die mit Druckmedium derart beschickbar ist, daß auf den Hauptkolben (14) eine Schubkraft ausgeübt wird, die derjenigen gleichgerichtet ist, welche auf dem Hauptkolben (14) von dem in den Zylinder (10) geförderten Medium ausgeübt wird.
    Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadruch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (40) durch eine starre, den Kolbenboden (20) durchgreifende Brücke (30) mit dem Zylinder OO) verbunden ist, wobei die Schnittfläche dieser Brücke kleiner ist, als diejenige des Hilfskolbens (14).
    3· Zylinder-Kolben-Einheit nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (40) im Hohlraum des Hauptkolbens (14) zwei Kammern (24 und 26) bildet, die separat mit Druckmedium beschickbar sind, wobei über die erste Kammer (24) der Hauptkolben (14) in einer Richtung beaufschlagbar ist, die mit dem innerhalb des Zylinders (10) auf den Hauptkolben (14) selbst ausgeübten Druckes übereinstimmt und wobei bei Beschickung der zweiten Kammer (26) der Hauptkolben (14) in gegensätzlicher Richtung beaufschlagt ist.
    4. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (14) ein Plungerkplben ist.
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    5· Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Brücke zur Einheit axial ist und die Förder- und Rücklauf-Rohrleitungen (34-, 36) zu und von den Kammern (24, 26) des Hauptkorbens (14) enthält.
    6. Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Druckmedium nur eine (24) oder (£6) der Kammern (£4, 26) des Hauptkolbens oder die Zylinderkammer (18) oder gleichzeitig die Zylinder- und die Hauptkolbenkammer (18 und24) beschickbar sind, wobei sich die Kraftsektoren entsprechen.
    7. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an sich bekannte Vorrichtungen enthält, die das gleichzeitig der Zylinderkammer (18) und der Kolbenkammer zugeführte Medium in zwei Volumina aufteilen, deren Mengenverhältnis der Inhaltszunahmen der Kammern (18 und 24) entspricht.
    8. Zylinder-Kolben-Einheit - nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) durch eine an sich bekannte Ventilgruppe (42, 44, 48) mit einer Druckmediumquelle verbindbar ist, welche auch die Beschickung (50) der Zylinderkammer (18) sicherstellt, falls das Druckmedium nur in die Hauptkolbenkammer (24) gefördert wird.
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DE19752557664 1975-09-19 1975-12-20 Hydraulisch oder mit pressluft antreibbare zylinder-kolben-einheit Pending DE2557664A1 (de)

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