DE2649958A1

DE2649958A1 - Hydraulischer linearmotor

Info

Publication number: DE2649958A1
Application number: DE19762649958
Authority: DE
Inventors: Peter Baumeister; Gottfried Reymann
Original assignee: Trepel AG
Current assignee: Trepel AG
Priority date: 1976-10-30
Filing date: 1976-10-30
Publication date: 1978-05-03

Description

Beschreibung
Hydraulischer Linearmotor Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Linearmotor.
Hydraulische Motoren sind bekannt. Sie weisen den Nachteil auf, daß sie nicht zum Antrieb von über größere Strecken oder Höhen hin- und her zu bewegenden Transportmitteln, z.B.
Auf zugskörben,benutzt werden können, ohne den Zylinder und die Kolbenstange übermäßig lang zu gestalten.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen hydraulischen Motor zu schaffen, mit dem es möglich ist, Transportmittel wie Aufzugskörbe u. dergl. über längere Strecken hin- und her bzw. auf- und ab zu bewegen, ohne daß Kolbenstange und Zylinder übermäßig lang sein müssen.
Diese Aufgabe wird bei einem hydraulischen Motor gelöst durch ein gerades Führungsmittel mit überall gleichem Querschnitt und Durchmesser, mit zwei in Abstand voneinander und achsial zueinander angeordneten Kolben mit beidseitigen Kolbenstangen und mit achsialen, dem Querschnitt und Durchmesser des Führungsmittels entsprechenden Bohrungen,durch die das Führungsmittel verschiebbar greift und mit je einem Zuführungen für ein Druckmittel aufweisenden Ringraum, in dem auf der dem Führungsmittel zugekehrten Seite ein Klemmittel angeordnet ist, und durch je einen Zylinder für jeden Kolben die starr miteinander verbunden sind, und Zuführungen für ein Druckmittel zu den Räumen beidseitig der Kolben aufweisen.
In der Figur ist die Erfindung an einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein.
Die beiden Kolben 7 und 8, die in Abstand voneinander und achsial zueinander angeordnet sind, weisen beidseitig je eine Kolbenstange 2 und 9 bzw. 5 und lo auf. Beide Kolben 7 und 8 sowie die Kolbenstangen 2,9 und 5,lo besitzen eine achsiale Durchbohrung 11 bzw. 12, die überall gleichen Querschnitt und gleichen Durchmesser aufweisen.
Die beiden Bohrungen 11 und 12 werden von einem Führungsmittel 1, in vorliegendem Falle eine runde Stange durchgriffen, die im Querschnitt und Durchmesser überall gleich ist und auf der die beiden Kolben 7 und 8 verschiebbar angeordnet sind. Beide Kolben 7 und 8 weisen einen zum Führungsmittel 1 offenen Ringraum 15 bzw. 16 auf, die Zuführungen 13 bzw. 14 für ein Druckmittel besitzen. In den beiden Ringräumen 15 bzw. 16 ist auf der dem Führungsmittel 1 zugekehrten Seite ein Klemmittel 4 bzw. 6 angeordnet, in vorliegendem Falle Klemm-Membrane. Beide Kolben 7 bzw. 8 werden von einem Zylinder 3 bzw. 19 umgriffen, in denen die Kolben 7 bzw. 8 abgedichtet geführt sind. Die beiden Zylinder 3 und 19 sind durch ein Verbindungsmittel 20 starr miteinander verbunden, in vor liegendem Falle besteht die äußere Wandung der beiden Zylinder 3 und 19 aus einem Stück. Die beiden Kolben 7 und 8 sind beidseitig beaufschlagt und die Räume 25,26,27 und 28 auf den beiden Kolbenseiten weisen Zuführungen 21, 22, 23 und 24 für ein Druckmittel auf.
Die Zuführungen 21, 22, 23 und 24 sind auch wie die Zuführungen 13 und 14 absperrbar und stehen mit einem üblichen an sich bekannten Hydraulik-Aggregat in Verbindung.
Die nicht dargestellten Verbindungsmittel sind dabei Druckschläuche, insbesondere metallbewehrte, die dem erforderlichen Druck widerstehen. Der obere Zylinder 3 ist unten mit einem Ringflansch 29 verschlossen und der untere Zylinder 19 oben mit einem Ringflansch 30. Beide Ringflansche können mit den Mänteln der Zylinder 3 bzw. 19 ein Stück bilden. Der obere Zylinder 3 ist oben mit dem Deckel 31 verschlossen und der untere Zylinder 19 unten mit dem Boden 32. Deckel 31 und Boden 32 können in jeder üblichen, beliebigen Form abgedichtet mit den Zylindern 3 bzw. 19 verbunden sein, z.B. eingeschraubt sein.
Auf der dem Führungsmittel 1 zugekehrten Seite gleiten die Ringflansche 29 und 30 sowie der Deckel 31 und der Boden 32 abgedichtet an den Kolbenstangen 2 und 9 bzw. 5 und lo der Kolben 7 bzw. 8, während die dem Führungsmittel 1 abgekehrte Fläche der Kolben 7 bzw. 8 abgedichtet an der Innenwand der Zylinder 3 bzw. 19 gleitet. Deckel 31 und Flansch 29 am Zylinder 3 bzw. Flansch 30 und Boden 32 am Zylinder 19 können noch auf dem dem Führungsmittel 1 zugekehrten freien Ende mit kurzen umlaufenden Ringflanschen 33 und 34 bzw.
35 und 36 versehen sein, um zu verhindern, daß die Kolben 7 bzw. 8 mit ihrer oberen bzw. unteren Ringfläche vollständig am Deckel 31 oder Ringflansch 29 bzw. Ringflansch 30 oder Boden 32 zur Anlage kommen und um sicherzustellen, daß immer ein ausreichend grosser Druckraum vorhanden ist, in den das Druckmittel eingeführt werden kann. Die Kolben 7 und 8 sollen am Führungsmittel 1 ebenfalls abgedichtet geführt sein, um zu vermeiden, daß Druckmittel an die Klemmittel 4 und 6 vorbei zwischen Kolben 7 bzw. 8 und Führungsmittel 1 austritt.
Die Zuführungen 21 und 23 bzw. 22 und 24 sind am oberen bzw.
unteren Ende der Zylinder 3 bzw. 19 angeordnet.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Motors ist folgende: In der in der Figur dargestellten Stellung sind die Kolben 7 bzw. 8 in den Zylindern 3 bzw. 19 nach oben verschoben. Die Druckräume 25, 26, 27 und 28 sind mit einem Druckmittel gefüllt und die Zuführungen 21, 22, 23 und 24 abgesperrt. Soll jetzt der Motor am Führungsmittel 1 nach oben bzw. soll das Führungsmittel 1 am Motor nach unten bewegt werden, wird der obere Ringraum 15 durch die Zuführung 13 mit einem Druckmittel beaufschlagt. Das Klemmittel 4 legt sich fest und unverschiebbar an das Führungsmittel 1, ist jetzt kraftschlüssig mit diesem verbunden und hält somit den oberen Kolben 2 auf dem Führungsmittel 1 fest. Jetzt wird die Zuführung 21 zum Raum 25 oberhalb des Kolben 7 geöffnet und in den Raum 25 durch die Zuführung 21 ein Druckmittel eingeführt. Gleichzeitig wird die Zuführung 22 zum Raum 26 unterhalb des Kolbens 7 geöffnet, so daß das Druckmittel aus dem Raum 26 durch die Zuführung 22 zum nicht dargestellten Tank ablaufen kann. Die durch die Verbindung 20 starr miteinander verbundenen Zylinder 3 und 19 sowie der Kolben 8, dessen zugehörigen Druckräume 27 und 28 noch mit dem Druckmittel gefüllt sind, bewegen sich nach oben. Kurz bevor der Kolben 7 mit seiner oberen Fläche am Ringflansch 33 anliegt, wird die Anfahrt des unteren Kolbens 8 eingeleitet. Während noch das Klemmittel 4 mit dem Führungsmittel 1 formschlüssig verbunden ist, wird durch die Zuführung 14 der Ringraum 16 im unteren Kolben 8 mit einem Druckmittel beaufschlagt.
Jetzt legt das Klemmittel 6 sich an das Führungsmittel 1 und wird kraftschlüssig mit diesem Verbunden. Jetzt werden die Zuführungen 23 und 24 geöffnet und wird durch die Zuführung 23 ein Druckmittel in den Raum 27 oberhalb des Kolbens 8 eingeführt. Das noch im Raum 28 unterhalb des Kolbens 8 vorhandene Druckmittel fliesst durch die Zuführung 24 zum Tank zurück. Beide Kolben 7 und 8 sind jetzt für einen kurzen Moment gleichzeitig mit dem Führungsmittel 1 kraftschlüssig verbunden. Nachdem jetzt das Druckmittel durch die Zuführung 23 in den Raum 27 oberhalb des Kolbens 8 eingeführt wird, wird über die Zuführung 13 das Druckmittel aus dem Ringraum 15 im oberen Kolben 7 zumindest soweit entleert, daß das Klemmittel 4 sich löst. Jetzt fahren die beiden Zylinder 3 und 19, die durch die Verbindung 20 starr miteinander verbunden sind und der Kolben 7, dessen Druckräume 25 und 26 noch mit dem Druckmittel soweit möglich gefüllt sind, nach oben. Während der untere Kolben 8 die Zylinder 3 und 19 sowie den Kolben 7 nach oben fährt, wird der obere Kolben 7 umgesteuert und durch die Zuführung 22 Druckmittel in den Raum 26 unterhalb des Kolbens 7 eingeführt und zwar mit einer Geschwindigkeit, die sicherstellt, daß der obere Kolben 7 im Zylinder 3 seine obere Stellung erreicht hat, wenn der untere Kolben 8 im Zylinder 19 an seiner unteren Stellung anlangt. Das Druckmittel aus dem Raum 25 oberhalb des Kolbens 7 fließt während der Zuführung des Druckmittels durch die Zuführung 22 in den Raum 26 unterhalb des Kolbens 7 durch die Zuführung 21 zum Tank zurück. Hat der obere Kolben 7 seine obere Stellung im Zylinder 3 wieder erreicht, und ist der Kolben 8 im Zylinder 19 fast in seiner unteren Stellung, wird über die Zuführung 13 der Ringraum 15 im oberen Kolben 7 wieder mit einem Druckmittel beaufschlagt, so daß das Klemmittel 4 sich an das Führungsmittel 1 legt und den Kolben 7 kraftschlüssig mit diesem verbindet. Gleichzeitig wird über die Zuführung 21 das Druckmittel in den Raum 25 oberhalb des Kolbens 7 eingeführt, während aus dem Raum 26 unterhalb des Kolbens 7 das Druckmittel durch die Zuführung 22 zum Tank zurückfließt.
Jetzt wird der Ringraum 16 im unteren Kolben 8 durckfrei gestellt, so daß das Klemmittel 6 sich löst und der SCafbschluß zwischen dem unteren Kolben 8 und dem Führungsmittel 1 aufgehoben ist. Jetzt bewegen sich die Zylinder 3 und 19 mit dem Kolben 8 am Führungsmittel 1 nach oben. Um zu erreichen, daß der Kolben 8 sich wieder in seiner oberen Stellung im Zylinder 19 befindet, wenn der obere Kolben 7 seine untere Stellung im Zylinder 3 erreicht, wird während des Hochfahrens des Kolbens 8 über die Zuführung 24 Druckmittel in den Raum 28 unterhalb des Kolbens 8 eingeführt, während aus dem Raum 27 oberhalb des Kolbens 8 das Druckmittel durch die Zuführung 23 in den Tank zurückfliesst.
Dabei wird in den Raum 28 das Druckmittel ebenfalls mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die sicherstellt, daß der Kolben.8 seine obere Stellung erreicht hat, wenn der Kolben 7 sich an seiner unteren Stellung im Zylinder 3 befindet. Die Vorgänge können wiederholt werden bis der obere Zylinder 3 bzw. die nach oben gerichtete Kolbenstange 2 des Kolbens 7 mit ihrer oberen Fläche an einem Anschlag anliegen.
Die Abwärtsfahrt erfolgt in sinngemäß gleicher Weise.
Der Querschnitt und der Durchmesser des Führungsmittels 1 müssen überall gleich sein, können ansonsten aber beliebig gestaltet sein, vorausgesetzt, sie können von den in den Kolben 7 und 8 angeordneten Klemmitteln 4 bzw. 6 derart erfasst werden, daß der Kolben 7 bzw. 8 jeweils krfschlüssig mit dem Führungsmittel 1 verbunden ist. Als Führungsmittel sind geeignet z.B.verkantige oder runde Stangen, Rohre, Seile usw. Auch können Führungsmittel benutzt werden, die in ihrer Längsrichtung gebogen sind.
Dabei ist es sogar möglich, das Führungsmittel ringförmig zu gestalten. In allen Fällen wird der Erfindungsgedanke nicht verlassen, weil die Funktion, nämlich das abwechselnde Greifen und Lösen von zwei Klemmitteln an einem Führungsmittel und die dadurch erreichte kontinuierliche Fortbewegung eines Körpers an dem Führungsmittel gleich ist.
Die Klemmittel 4 und 6 sind zweckmäßig Rlemmringe, deren innerer und lichter Querschnitt und Durchmesser geringfügig größer s:nd als der Querschnitt und der Durchmesser des Führungsmittels 1. Diese Klemmringe weisen in ihrer äußeren Umfangsfläche eine oder mehrere Nutb 37 auf, die parallel der Längsachse des Führungsmittels 1 liegen und mit in kurzem Abstand angeordneten in der inneren Umfangsfläche liegenden Nute 38 zusammenwirken, wobei zwischen einer Nute 37 in der äußeren Umfangsfläche und einer Nute 38 in der inneren Umfangsfläche ein elastisch verformbarer Steg 39 vorhanden ist.
Wird der Ringraum 15 bzw. 16 mit einem Druckmittel beaufschlagt, verformt sich der Steg 39 zwischen einer Nut 37 in der äußeren Umfangsfläche und einer Nut 38 in der unteren Umfangsfläche. Der Klemmring 4 bzw. 6 legt sich dann an das Führungsmittel 1 und stellt eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben 7 bzw. 8 urddem Führungsmittel 1 her.
Die Nute 37 bzw. 38 reichen dabei zweckmäBig von der einen Umfangsfläche bis kurz vor die andere Umfangsfläche. Auch ist es sinnvoll, die dem Steg 39 zugekehrten Kanten 40 der Nute 37 und 38 abzurunden. Dadurch erhöht sich die wirksame Biegelänge des Steges 39, was gleichbedeutend ist mit einer kleineren Biegespannung bei gleicher radialer Verformung des gesamten Rlemmringes. Je höhrer die Anzahl der weils zusammenwirkenden Nute 37 und 38 in der äußeren und in der inneren Umfangsfläche ist, desto geringer ist die Rraft, die zur Verformung der Klemmittel 4 bzw. 6 aufgew-dt werden muß.
Selbstverständlich ist es möglich, die Bauteile von innen nach außen in umgekehrter Reihenfolge auszubilden. Das Führungsmittel ist dann ein Rohr, in dem sich der Linearmotor hin- und herbewegt. Die Zuführungen sind in diesem Falle im durch die Zylindeuwände und dem Verbindungsmittel zwischen den beiden Zylindern gebildeten.-inneren Hohlraum des Linearmotors angeordnet.
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Claims

Patentansprüche Hydraulischer Linearmotor, gekennzeichnet durch ein gerades Führungsmittel (1) mit überall gleichem Querschnitt und Durchmesser, durch zwei in Abstand voneinander und achsial zueinander angeordneten Kolben (7,8) mit beidseitigen Kolbenstangen (2,9;5,10), mit achsialen, im Querschnitt und Durchmesser des Führungsmittels (1) entsprechenden Bohrungen (11,12), durch die das Führungsmittel (1) verschiebbar greift und mit je einem, Zuführungen (13,14) für ein Druckmittel versehenen Ringraum (15,16), in dem auf der dem Führungsmittel (1) zugekehrten Seite ein Klemmittel (4,6) angeordnet ist und durch je einen Zylinder (3,19) für jeden Kolben (7,8), die starr miteinander verbunden sind (20) und Zuführungen (21,22;23,24) für ein Druckmittel zu den Räumen (25,26,27,28) beidseitig der Kolben (7,8) aufweisen.
2. Hydraulischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (1) ein Seil ist.
3. Hydraulischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (1) ein Rohr ist.
4. Hydraulischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (1) mehrkantig gestaltet ist.
5. Hydraulischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (1) in seiner Längsrichtung gebogen ist.
6. Hydraulischer Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (1) ringförmig gestaltet ist.
7. Hydraulischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel (1) den Motor umschließt.
8. Hydraulischer Motor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmmittel (4,6) Klemmringe sind, deren innerer lichter Querschnitt und Durchmesser geringfügig größer sind, als der Querschnitt und Durchmesser des Führungsmittels (1) und die in ihrer äußeren und inneren Umfangsfläche in kurzem Abstand voneinander eine oder mehrere parallel der Längsachse liegende Nute (37,38) aufweisen, wobei zwischen einer Nut (37) in der äußeren Umfangsfläche und einer Nut (38) in der inneren Umfangsfläche ein elastisch verformbarer Steg (39) vorhanden ist.
9. Hydraulischer Motor nach Anspruch 8 dargestellt, daß die Nute (37,38) von der einen Umfangsfläche bis kurz vor die andere Umfangsfläche reichen.
10. Hydraulischer Motor nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Steg (39) zugekehrten Kanten (40) der Nute (37,38) berundet sind.