DE2636117A1 - Druckmittelantrieb mit gegenlaeufig arbeitenden kolben - Google Patents
Druckmittelantrieb mit gegenlaeufig arbeitenden kolbenInfo
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Description
SOISY-SOUS-MONTMORENCY^ VaI d'Oise / Frankreich
Druckmittelantrieb mit gegenläufig arbeitenden Kolben
Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Antrieb mit gegenläufig arbeitenden Kolben. Darunter· ist eine
durch Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Medium in Bewegung s"etzbare Vorrichtung zu verstehen, die einen Hauptzylinder
besitzt, in dem zwei Kolben verschiebbar angeordnet sind und sich entgegengesetzt zueinander bewegen. Die beiden
Kolben sind mit einem System zur Bewegungsübertragung und Bewegungsumformung
verbunden, durch das die hin und her gehende Kolbenbewegung in eine Drehbewegung einer Abtriebswelle um-
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formbar ist, die wiederum zur Übertragung der Antriebsbewegung
auf ein Steuerorgan dient.
Derartige Druckluftantriebe mit zwei gegenläufig zueinander
arbeitenden Kolben sind bereits bekannt. So sind verschiedene Ausführungsformen solcher Antriebe in der französischen Patent
schrift 69 4Λ 82I und insbesondere in der zugehörigen Zusatzpatentschrift
7o 25 5^ beschrieben.
Bei einfach ausgebildeten Antrieben erfolgt der Arbeitshub der Kolben durch die Druckluft nur in einer Richtung, so daß außenliegende
Mittel zur anschließenden Rückführung der Kolben und damit auch der vom Antrieb aus gesteuerten Organe in die Ausgangslage
vorgesehen werden müssen.
Die Verwendung von Druckluft hierzu stellt die Rückführung bei Unterbrechungen oder zufälligen Druckverringerungen nicht
sicher, obgleich eine solche Rückführung aus Sicherheitsgründen oft erforderlich ist. Es wird daher in der Regel vorgezogen,
den Antrieb mit federnden Rückführungsorganen auszustatten, die die Rückführung bei einem Druckluftabfall jederzeit
sicherstellen. Der erfindungsgemäße Antrieb gehört zu der Gattung, bei der solche federnden Rückführungsorgane vorgesehen
sind.
Es ist ein Antrieb dieser Bauart bekannt, bei dem das federnde Organ aus einer Spiralfeder besteht, die zwischen einem festen
Widerlager und der Außenseite des Antriebskolbens zusammendrückbar ist. Sobald der Steuerdruck aufgebracht wird, bewirkt
die entsprechende Schubwirkung eine Verschiebung des Kolbens und damit eine Kompression der Feder. Wird dieser
Druck aufgehoben, entspannt sich die Feder und führt den Kolben auf seinen Ausgangspunkt zurück.
Bei einer anderen, geringfügig abweichenden, jedoch in analoger Weise arbeitenden Ausführungsform ist zwischen den Kolben und
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die Feder ein Stößel eingeordnet, der den Zylinderboden des
Antriebs durchdringt.
Diese Rückführungsmittel haben den Nachteil, daß sie die effektive
Leistung des Antriebs verringern, da die Gegenkraft des federnden Organs der Schubkraft der Druckluft direkt entgegenwirkt.
Falls die erforderliche Rückführungskraft beträchtlich
ist, kann die Leistung wesentlich verringert werden. Man ist daher gezwungen, die Vorrichtung entweder überzudimensio-■
nieren, was erhöhte Kosten, ein größeres Gewicht und einen erhöhten Platzbedarf zur Folge hat, oder den Betriebsdruck
zu verstärken, wodurch sich mechanische Festigkeitsprobleme ergeben und die Einrichtungen zur Druckluftversorgung kompliziert
werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter
Vermeidung der genannten Nachteile einen Antrieb zu schaffen, bei dessen Rückführungseinrichtung federnde Organe Verwendung
finden, ohne daß deren Druck zu einer Verringerung der Motorleistung des Antriebs führt.
Erfindungsgemäß besitzt der Druckluftantrieb einen Hauptzylinder, in dem auf beiden Seiten einer zentralen Druckkammer
zwei gegenläufig verschiebbare Kolben druckdicht angeordnet sind, die durch ein Gelenk mit einer drehbaren Abtriebswelle
und mit wenigstens einer Rückführungseinrichtung verbunden sind, die ein federnd zusammendrückbares Organ umfaßt, das
unter Einschaltung eines Stößels auf einen der beiden Kolben einwirkt, wobei mit der zentralen Druckkammer in Verbindung
stehende pneumatische Mittel vorgesehen sind, mit denen die federnden Organe zusammendrückbar sind, wenn die Kammer unter
Druck steht. Diese Ausbildung ermöglicht den Wegfall der Gegenkraft des federnden Organes, wenn der Antrieb mit Druck beaufschlagt
wird und eine Antriebsleistung erbringen muß.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die pneumatischen Mittel einen mit dem Hauptzylinder verbundenen
und in dessen Verlängerung angeordneten Druckzylinder, der einen in seinem Inneren druckdicht verschiebbaren, den
federnden Rückführungsorganen entgegenwirkenden beweglichen
Kolbenteil enthält, wobei zwischen dem Antriebskolben und dem beweglichen Teil des Druckzylinders die zentrale Arbeitskammer
des Antriebs sowie mechanische Verbindungsorgane angeordnet sind.
Bei dieser Ausführungsform ist der Innenquerschnitt des Druckzylinders
vorteilhaft größer als der Innenquerschnitt des Arbeitszylinders·
Der Druckzylinder besitzt außerdem eine beträchtliche Druckfläche,
die die Kompression eines kräftigen Federorgans sicherstellt, wobei ein minimaler Vorsprung gegenüber dem Hauptzylinder
erforderlich ist·
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ferner der Stößel von einer axialen zylindrischen Stange gebildet,
die mit dem entsprechenden Kolben des Antriebs in Verbindung steht und die druckdicht in einem Durchgang gleitet,
der quer durch die Wand des angrenzenden Druckzylinders führt, wobei die Stange einen Längskanal aufweist, der an seinem
einen Ende in die zentrale Arbeitskammer mündet und an dem anderen Ende über eine seitliche Öffnung in die Druckkammer
des Druckzylinders mündet.
Mit Hilfe eines einzigen Stößels wird auf diese Weise sowohl die mechanische Verbindung zwischen dem Kolben und dem beweglichen
Teil des Druckzylinders als auch die pneumatische Verbindung zwischen den Druckkammern des Antriebs- und des Druckzylinders
hergestellt.
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Bei einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist das Federorgan aus einer Vielzahl von Spiralfedern gebildet, die kranzförmig im Inneren des Druckzylinders angeordnet
sind, wodurch sich eine besonders einfache und wirtschaftliche Lösung ergibt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten
vorteilhaften Ausführungsform. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Antriebs mit an jeder Seite des Hauptzylinders angeordneten
Druckzylindern,
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie H-II der Fig. 1 bei einer Betriebsstellung, in der der Kolben und der zugeordnete
bewegliche Teil sich am Ende des in Richtung der zentralen Arbeitskammer ausgeführten Kolbenhubs befinden,
Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt, jedoch bei
einer Betriebsstellung, bei der sich der Kolben und der zugeordnete bewegliche Teil in der Endlage des
entgegengesetzt gerichteten Kolbenhubs liegen, und
Fig. k einen Schnitt durch den Antrieb entsprechend der
Schnittlinie IV-IV der Fig. 3.
Bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Hauptzylinder'1 mit viereckigem
Querschnitt (Fig. 4) vorgesehen, in dem zwei Kolben 2 druckdicht
verschiebbar sind, die gegenläufig arbeiten und über Rollen ko eine drehbare Mitnehmerscheibe 3o antreiben, die
zu diesem Zweck Ausnehmungen 3oa aufweist und die drehfest mit einer Abtriebswelle 3^t in Verbindung steht. Zwischen den
beiden Kolben 2 ist eine Arbeitskammer 3 vorgesehen, deren
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Volumen in Abhängigkeit von der Lage der Kolben 2 veränderlich
ist. Die Arbeitskammer 3 wird über eine nach außen führende Öffnung k mit Druckluft versorgt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist der Antrieb auf beiden Seiten der zentralen Arbeitskammer 3 gleich ausgebildet. Der Einfachheit
halber werden daher nachfolgend nur die auf einer Seite angeordneten Elemente beschrieben.
Die Enden des Hauptzylinders 1 sind geöffnet ausgebildet und weisen jeweils eine genau senkrecht zur Achse liegende Auflagefläche
5 auf, auf die der Boden 6 eines pneumatischen Druckkolbens. 7 für die Verbindung der Rückführungsfedern 27
mit dem Kolben 2 aufgesetzt ist. Die Befestigung des Druckzylinders 7 erfolgt durch die Bolzen 8 mit vorspringenden
Köpfen 8a. Ein dem Boden 6 zugehöriger Flansch 17 stellt die
Zentrierung des Druckzylinders 7 gegenüber dem Hauptzylinder 1 sicher. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser
des Druckzylinders 7 größer als der des Arbeitszylinders 1.
Der Druckzylinder 7 weist einen beweglichen Teil 9 auf, der in der Zylinderbohrung 18 verschiebbar ist und einen Kolben
9a mit einer einen Dichtring Io tragenden Kolbenringnut sowie
eine axiale Führungsstange 9b umfaßt. Der Kolben 9a begrenzt
die Druckkammer 15 des Druckzylinders 7» die außerdem durch
den Boden 6 und die Zylinderbohrung 18 bestimmt ist.
Der Kolben 2 trägt auf seiner Außenseite einen Stößel 11, der
durch eine mit einer Dichtung lA versehene Bohrung hindurch den Boden 6 des Druckzylinders durchgreift und einen beweglichen
Anschlag bildet, der die Verschiebbarkeit des beweglichen Teils 9 begrenzt. Die Länge des Stößels 11 ist so gewählt,
daß dieser bei einer Betriebsstellung, bei der der
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Kolben 2 am Ende des Hubs auf der Innenseite des Antriebs liegt, weniger über den Boden 6 hinausragt als die Köpfe 8a
der Bolzen 8, die als Anschlag für den Kolben 9a dienen und das Ende des Stößels 11 schützen·
Die beiden Druckkammern, nämlich die zentrale Arbeitskammer 3 und die Kammer 15 des Druckzylinders 7j stehen durch eine
Leitung 12 miteinander in Verbindung, die den Kolben 2 durchquert und der Achse des Stößel 11 folgt· Am Ende des Stößels
11 ist die Bohrung 12 blind ausgebildet und durch eine oder mehrere seitliche Öffnungen 16 zur Kammer 15 hin offen.
Am anderen Ende des Druckzylinders 7 ist in der Zylinderbohrung 18 ein Zylinderboden 21 zentriert und durch einen Sicherungsring
31 befestigt. Der Zylinderboden weist eine axiale zylindrische Aufnahme 22 auf, die mit einem Gleitring 23 versehen
ist und in der die Stange 9b des beweglichen Teils 9 eingreift und gleitet. Der Bohrung des Gleitrings 23 folgt
ein Durchgang 32, dessen Grund ein einstellbarer schraubenartiger Anschlag 33 zugeordnet ist, der in eine Gewindebohrung
26 eingeschraubt und in der gewählten Einstellung durch eine Kontermutter 25 festgelegt ist, wodurch er den Hub des
beweglichen Teils 9 ebenfalls begrenzt.
Der bewegliche Teil 9 wird durch die von den Spiralfedern 27 gebildeten elastischen Rückführungsorgane belastet, die kranzförmig
um die Achse des Druckzylinders 7 angeordnet und zwischen dem mobilen Teil sowie dem festen Zylinderboden 21 eingespannt
sind. Jede der Federn 27 sitzt einerends in einer Schale 28 mit ebenem Boden, die um die Stange 9b herum in
den Kolben 9a eingearbeitet sind, und andernends in einer
ähnlichen, jedoch viel tieferen Schale 29 des Zylinderbodens 21. Einige der Schalen 29 stehen durch Entlüftungslöcher 35
mit dem Außenraum in Verbindung.
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Der erfindungsgeraäße Antrieb arbeitet folgendermaßen:
In der Ruhestellung des Antriebs befinden sich die verschiedenen beweglichen Organe in der in der Fig. 2 dargestellten
Stellung, wobei sich der Kolben 2 am Ende des Kolbenhubes in Richtung der zentralen Druckkammer 3 liegend befindet, während
das Teil 9 durch die Federn 27 gegen die Köpfe 8a der Bolzen 8 bis nahe an das Ende des Stößels 11 gedruckt ist.
Zum Betrieb des Antriebs wird die zentrale Druckkammer 3 über eine an die Öffnung 4 angeschlossene Leitung mit Druck beaufschlagt.
Der Druck steigt dann in dieser Kammer 3 sowie in der damit durch die Bohrung 12 und die Öffnung 16 verbundenen
Kammer 15 des Druckkolbens 7 an.
Unter der Einwirkung des Druckes wird der bewegliche Teil 9 unter Kompression der Federn 27 zurückgeschoben, bis die
Stange 9b an dem Anschlag 33 anstößt, wobei die durch die Verlagerung bewegte Luft durch die Luftaustrittsoffnungen 35
entweicht. Diese Rückführung befreit den Stößel und den Kolben 2 von dem Druck der Federn, wodurch die gesamte, durch die
Druckluft in der zentralen Kammer 3 auf den Kolben 2 ausgeübte Kraft zum Antrieb der Welle 3^t verfügbar ist.
Es ist auch erkennbar, daß bei der Druckbeaufschlagung des
Antriebs die Federn 27 keine nachteilige Wirkung ausüben und die an der Abtriebswelle verfügbare Leistung nicht schmälern.
Am Ende dieser Betriebsphase befinden sich die beweglichen Organe in der in der Fig. 3 dargestellten Lage, wobei der bewegliche
Teil 9 sich am Ende des von der zentralen Druckkammer 3 weggerichteten Hubes befindet und durch den Anschlag
33 gestoppt ist, während der Kolben 2 am Ende des in der gleichen Richtung ausgeführten Hubes durch die Abstützung des
Stößels 11 gegen den beweglichen Teil 9 gestoppt ist.
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Sobald die Druckluftversorgung unterbrochen wird und die an
die Öffnung k angeschlossenen Außenleitungen entlüftet ist,
sinkt der Druck in den Kammern 3 und 15 schlagartig ab. Damit ist keine Kraft mehr vorhanden, die die Kraft der Federn
27 ausgleicht, so daß diese den Teil 9 und über den Stößel auch den Kolben 2 in die Ausgangs- bzw· Ruhelage zurückdrückt,
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß, da der Querschnitt des Druckzylinders 7 größer ist als der des Zylinders 1, die Kompressionskraft
der Federn 27 viel stärker sein kann als die motorische Kraft des Antriebs, die der durch die Druckluft
auf den Kolben 2 ausgeübten Kraft entspricht. Auf diese Weise besteht keinerlei Begrenzung der Rückführungsarbeit durch die
Federn 27» die gegebenenfalls größer seih kann als die motorische Arbeit des Druckzylinders in der entgegengesetzten
Richtung.
Es versteht sich, daß die beschriebene Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung ist, in
deren Rahmen noch vielerlei Änderungen und abweichende Ausführungen möglich sind. So können gegebenenfalls die Federn
27 durch eine einzige Spiralfeder ersetzt werden, die in der Zylinderbohrung 18 des Druckkolbens 7 angeordnet ist. Andererseits
können die regelbaren Anschläge 33 wahlweise vorgesehen werden.
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Claims (9)
- - Io -Ansprüche :1· ' Druckmittelantrieb, insbesondere Druckluftantrieb, mit einem druckdichten Hauptzylinder, in dem auf beiden Seiten einer zentralen Druckkammer zwei Kolben druckdicht und gegenläufig zueinander verschiebbar angeordnet und über ein Gelenk mit einer Abtriebswelle verbunden sind, wobei wenigstens eine Rückführungsvorrichtung vorgesehen ist, die ein federnd zusammendrückbares Organ aufweist, das durch einen Stößel auf einen der Kolben 'einwirkt, gekennzeichnet durch pneumatische, mit der zentralen Druckkammer in Verbindung stehende Mittel zur Kompression des elastischen Organs bei Druckbeaufschlagung der zentralen Druckkammer.
- 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Mittel einen mit dem Hauptzylinder verbundenen und in dessen Verlängerung angeordneten Druckzylinder umfassen, der einen beweglichen, in seinem Inneren druckdicht und gegen die federnden Rückführungsorgane verschiebbaren Kolbenteil enthält, wobei die Druckkammer des Druckzylinders mit der zentralen Druckkammer des Antriebs in Verbindung steht und zwischen dem Kolben des Antriebs sowie dem beweglichen Teil des Druckzylinders mechanische Verbindungsorgane angeordnet sind.
- 3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenquerschnitt des Druckzylinders größer ist als der des Hauptzylinders·
- 4. Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der bewegliche Toil des Druck-709808/038 2Zylinders an seiner Außenseite mit einer Stange versehen ist, die in einer in einem Zylinderboden am Außenende des Druckzylinders ausgebildeten Führung verschiebbar ist.
- 5· Antrieb nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung in einem einstellbaren Anschlag endet.
- 6· Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Stößel aus einer axialen Stange gebildet ist, die mit dem zugeordneten Kolben des Antriebs verbunden ist und druckdicht in einem die Wand des angrenzenden Druckzylinders durchquerenden Durchbruch verschiebbar ist, wobei die Stange einen Längskanal·aufweist, der an ihrem einen Ende in die zentrale Druckkammer und am anderen Ende über eine seitliche Öffnung in die Druckkammer des Druckkolbens mündet·
- 7. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn ze i chne t , daß das federnde Organ aus wenigstens einer Spiralfeder besteht, die auf die Außenfläche des beweglichen Teils einwirkt.
- 8· Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Spiralfedern vorgesehen und kranzförmig im Inneren des Druckzylxnderkörpers angeordnet ist.
- 9. Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e η η • zeichnet , daß die Enden der Federn in Schalen eingesetzt sind, die kranzförmig auf der Außenseite des Kolbens in dem Druckzylinder angeordnet sind.709808/0382~ 12 -lo. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9s dadurch gekennzeichnet , daß der Druckzylinderkörper an dem Antriebskörper durch vorspringende Kopfbolzen befestigt ist, die zugleich als Anschlag für den bextfeglichen Teil dieses Kolbens dienen, wobei der Vorsprung der Bolzenköpfe den Vorsprung der hohlen Axial stange des Antriebskolbens in seiner Lage am Ende des nach innen gerichteten Kolbenhubes überschreitet.709 808/0 38 2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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1979
- 1979-07-03 BE BE0/196115A patent/BE877460Q/xx not_active IP Right Cessation
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Also Published As
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