DE2655284A1

DE2655284A1 - Pneumatisch oder hydraulisch und einseitig oder doppelt beaufschlagbare kolben-zylinder-vorrichtung

Info

Publication number: DE2655284A1
Application number: DE19762655284
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hihn; Kurt Dipl Ing Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1976-12-07
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1978-06-08
Also published as: GB1592080A; SE431248B; SE7713811L; FR2373704A1

Description

11.12.1975

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 73 Esslingen a.N.

Pneumatisch, oder hydraulisch und einseitig oder doppelt beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Yorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatisch oder hydraulisch und einseitig oder doppelt beaufschlagbare KoI-ben-Zylinder-Vorrichtung_t deren bewegbares Teil mittels eines oder mehrerer Elementes bzw. Elemente axial feststellbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist ein von der Kolbenstange getrennt ausgefuhrterKolben mittels Elemen-

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■ten. am Arbeitszylinder feststellbar, die aeeiianiseh durch Stifte voreiagestellt and durch weitere Betätigungsglieder im EleEEtffistellimg an den Imieniimf aag des Arbeitszylinders gepreßt werden. Biese ¥orricIitaBg ist relativ aufwendig hinsichtlich der Yielzahl der vorzusehenden Einzelelemente und ist wegen der Betätigongsglieder Mmsichtlich ihres Durchmessers relativ groBbaoend. Darüber Mnams wirfet bei dieser Yorrichfeimg die axiale Eeststellimg nur einseitig.

Birne Aufgabe der vorliegenden. Erfiniiümg ist es, eine Kolben- ^Yorricliittiaag der eingangs gemanmten Art sxi scliaffen, die Saclateile der bekannten ¥orri©liti3ing "vreiÄeidet ¹EEiId die insbesondgare eimf aclt in iliree Auf teaaa tsmä. relativ Klein.— l®u.enii. ist.

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lieh ihres Durchmessers relativ schmal gebaut werden kann. Bie Yo:roichtting nach der Erfindung kann die Kolbenstange gegen eine Verschiebung sowohl in die eine als auch in die andere Richtung festhalten» Dabei erfolgt das axiale !Feststellen dann, wenn das verwendete BFuekmediuEi abgeschaltet ist, was insbesondere dann, von Vorteil ist, wenn als Druckmedium das Arbeitsmedium Verwendung findet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das oder die die Kolbenstange umgebende(n) Feststellelement(e) bei abgeschaltetem BEruckmediuiB durch Seuckfedern, vorzugsweise Tel— lerfedem radial beaufschlagbar- Es ist dann, wenn das liruck-ITOa^-TTiTTTi iCTü die Druckfedern, axial wirken zweckmäßig, wenn zwisethera dem aruckfedem und dem oder den ]?eststellelement(en} eine EEnackiiiialeBfcvorrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise somoIlL die Sufuhrttng für das ItaiclsEediuia als auch die

axial angeordnet sein., so daß man. in. radialer Platz- spart. Ein. weiterer Torteil besteht darin, daß ©der* die ifeststelleiemenifcCe) ϊεά wesentlichen nur einsei— ifcig <31έεγ©Ιι die Iteiekf eder beaiif schlsgfc werden, während das Itö— sera, (iei? IfestslielleleHiemfee von der· lolbensfeange im wesentlichen dein fegemdnxck aiif die Itotckf edem vmä. dsmifc durch die

der leststellelemente erfolgt- Es nmß also keine zweite lirtgriffsfläche an den. Feststellelementen zm ihrem Iiö— seit VffiEgesekem. sein.

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Die Druclmmlenkvorrichtung .weist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung einen an den Druckfedern anliegenden Abstützring und einen axial gegenüberliegenden Gegenring auf, die an ihren einander zugewandten Sgiten konisch, aufeinander zu verlaufen und sich nach außen hin verjüngende Schrägflächen besitzen, zwischen denen und der Außenfläche der oder des Feststellelemente(s) Rollen oder Kugeln od.dgl. angeordnet sind. Diese Druckumlenkvorrichtung ist konstruktiv sehr einfach und robust und besteht aus nur wenigen Teilen. Um ein gleichmäßiges Feststellen über die Umfangsfläche der Kolbenstange zu erreichen, können über den Umfang der Ringe mehrere Rollen, Kugeln od.dgl. vorgesehen sein. Lasten auf der Kolbenstange während des Feststeilens relativ große Kräfte, so ist es zweckmäßig, das oder die feststehende(n) Element(e) relativ lang auszubilden, so daß es günstig ist, zwischen dem Abstützring und dem Gegenring mindestens einen weiteren Zwischenring mit an.beiden Seiten angeordneten Schrägflächen, an denen die Rollen oder Kugeln od.dgl. anliegen, vorzusehen.

Die Feststellelemente können beispielsweise Riegel besitzen, die formschlüssig in entsprechende Ausnehmungen an der Kolbenstange eingreifen. Dies würde jedoch bedeuten, daß die Kolbenstange nur stufenweise festklemmbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt deshalb das Feststellen reibschlüssig, indem die feststehenden Elemente

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Klemmbacken aufweisen, die der Kolbenstange zugewandt mit einem Brems- bzw. Reibbelag versehen sind und die relativ zueinander radial bewegbare Segmente einer Büchse sein können. Auf diese Weise ist die Kolbenstange in jeder beliebigen Lage stufenlos feststellbar bzw. festklemmbar. Es ist ferner über den gesamten Umfang der Kolbenstange eine gleichmäßige und sichere Klemmung gewährleistet.

Die zwischen den Klemmbacken und/oder den Eingen angeordneten Schlitze können dabei vorteilhafterweise gleichzeitig als Kanäle für das zum Lösen zuzuführende Druckmedium dienen, so daß dieses ohne daß zusätzliche Bohrungen od.dgl. vorgesehen sein müssen, zum Abstützring gelangen kann und diesem zum Lösen der Klemmbacken entgegen der Wirkung der Druckfeder bzw. der Tellerfedern zurückdrängen kann.

Eine besonders kompakte Anordnung ergibt sich dann, wenn der Stoppzylinder am Arbeitszylinder angeflanscht ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

Pig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Kolben-Zylinder-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung in Klemmstellung und

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Pig. 2 einen radialen Querschnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Kolben-Zylinder- Vorrichtung 11, die einen Arbeitszylinder 12, einen nicht dargestellten, im Zylinder verschiebbaren Kolben und eine mit diesem Kolben verbundene Kolbenstange 13 aufweist, ist zum Einsatz bei solchen zu bewegenden Einrichtungen, Gegenstände od.dgl. geeignet, die in einer oder mehreren, auch unterschiedlichen Stellungen zumindest vorübergehend feststellbar sein sollen. Der Kolben im Arbeitszylinder 12 kann dabei einseitig oder doppelt beaufschlagt sein, wobei als Arbeitsmedium eine Hydraulikflüssigkeit oder ein inkompressibles Gas, wie beispielsweise Luft, in Ir age kommt.

In den Arbeitszylinder 12 ist ein mit einer gestuften axialen Bohrung versehener im Querschnitt etwa quadratischer Stoppzylinäer 16 mit seinem ringförmigen Ende 14 druckdicht eingesetzt. In der in einem Teil 21 des Stoppzylinders 16 angeordneten kleineren, etwa dem Durchmesser der Kolbenstange 13 entsprechenden Bohrung sind am einen Ende eine Dichtmanschette 17 und im Bereich der Stufe zwei in Gegenrichtung wirkende Manschettendichtringe 18 und I9 eingesetzt, von denen die Manschetten I7 und 18 den Raum im Arbeitszylinder 12 und die Manschette I9 den Raum im Stoppzylinder abdichtet. Das freie Ende des anderen, hülsenförmigen Teiles 22 des Stopp-

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Zylinders 16, dessen Außendurchmesser nur wenig größer ist als derjenige des Arbeitszylinders 12, ist durch eineaAbdeckring mit einer konzentrisch dazu angeordneten, axialen lagerbuchse 23 druckdicht verschlossen.

In das dem Arbeitszylinder 12 zugewandte Teil 21 des Stoppzylinders 16 ist mindestens eine radiale Sacklochbohrung 26 zur Zuführung eines Druckmediums eingelassen, von deren Grund ein vorzugsweise ringförmiger, axialer Kanal 27 abgeht, der an einer ringförmigen Stirnfläche 28 in die Hülse 22 des Stoppzylinders 16 mündet. An der Stirnfläche 28 liegen vier über den Umfang verteilt angeordnete segmentförmige Klemmbacken 31, die eine Büchse 32 bilden, die sich axial erstrecken und den gleichen Winkelbereich überdecken. Zwischen den einzelnen Klemmbacken 3I sind schmale axiale Schlitze 33 vorgesehen. An ihren der Kolbenstange 13 zugewandten Innenfläche besitzt jede der Klemmbacken 3I eine radiale Nut 34-, in die ein büchsenartiger Brems- bzw. Reibbelag oder ein Teil einer entsprechend wirkenden Druckbüchse 36 eingesetzt ist, der bzw. die in axialer Richtung unverschiebbar und zwar formschlüssig gehalten ist. Auch die vier über den Umfang verteilt angeordneten Bremsbeläge bzw. Druckbüchsenteile 36 sind durch die Schlitze 33 getrennt und bilden wie die Klemmbacken 3I einei$ireisring (Jig. 2)i Sie verlaufen jedoch, wie aus Fig· 1 ersichtlich, nicht über die gesamte axiale Länge der Klemmbacken 3I, so daß zwischen den neben den Nuten^verlaufenden Stirnbereichen der Klemmbacken 3I und der Umfangsfläche der Kolbenstange 13 Schlitze 37 verbleiben.

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An dem dem Ringkanal 27 abgewandten Ende der Klemmbacken 31 ist ein Abstützring 38 angeordnet, der zur Hülse 22 und zur Kolbenstange 13 hin mit einem Dichtring 39 bzw. 41 versehen ist und zwischen diesen Teilen in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist. In der in 3?ig. 1 dargestellten Klemmstellung ist der Abstützring 38 mit seiner den Klemmbacken 31 abgewandten Stirnfläche 42 in einem Abstand zur Stirnfläche 4-3 des Abdeckringes 24 angeordnet. In einer Vertiefung 44 der Stirnfläche 43 stützt sich eine ringförmige Tellerfeder 45 ab, an der eine zweite ringförmige Tellerfeder 47 anliegt, die sich an der Stirnfläche 42 des Abstützringes 38 abstützt. Die der Stirnfläche 42 abgewandte Ringkolbenfläche 48 des Stützringes 38 übergreift die Enden der Klemmbacken 31 in. einem Abstand, so daß sich ein Kanal 51 bildet. Die Ringkolbenfläche 48 besitzt ferner etwa über denKlemmbackenenden eine Schrägfläche 52, der gegenüberliegend ein Zwischenring 53 axial verschiebbar angeordnet ist, der an seinen beiden Seiten im wesentlichen gleiche Schrägflächen 54 und 56 besitzt. Diesem Zwischenring 53 benachbart ist ein Gegenring 57 mit einer im wesentlichen gleichen Schrägfläche 58, der sich mit seiner dieser Schrägfläche 58 gegenüberliegenden Stirn an der ringförmigen Stirnfläche 28 des Teils 21 abstützt und dabei die Ringansätze 59 an den Klemmbacken 31 übergreift. Die jeweils einander gegenüberliegenden Schrägflächen 52,54,56,58 sind symmetrisch

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zu einem gedachten Radiusstrahl angeordnet und verlaufen nach außen hin aufeinander zu, so daß sich etwa haubenförmige Räume 61 ergeben. In diesen Ringräumen 61, die durch die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Ringe 38 und 53 bzw. 53 und 57 und die Außenfläche der Klemmbacken 31 gebildet sind, sind Kugeln 62 gelagert, die in kleinen Eindellungen 63 am Außenumfang der Klemmbacken 3I beim Ausführungsbeispiel 8 über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Auch in den Ringen 38,54,57 können die Kugeln 62 derart, Jedoch mit erheblichem Spiel, gehalten sein. Zwischen dem Innenumfang des Zwischenringes 53 und dem Außenumfang der Klemmbacken 3I besteht ebenfalls ein Kanal 64.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 arbeitet nun wie folgt: In der Fig. 1 ist diejenige Stellung dargestellt, in der die Klemmbacken 31 mit ihrem Reibbelag 36 unter der Wirkung der Tellerfedern 46,47 iüe Kolbenstange 13 allseitig reibschlüssig klemmend umgeben. Dies rührt davon her, daß die Tellerfedern 46,47 indem sie sich am Abdeckring 24 abstützen, den Abstützring 38 in Richtung des Pfeiles A zum Zwischenring 53 und diesen letzteren zum Gegenring 57 axial verschoben haben. Dies bedeutet, daß sich jeweils die beidenjbinander gegenüberliegenden Schrägflächen 52, 54 bzw. 56, 56 der mit ihrer Außenfläche an der Hülse 22 anliegenden Ringe 38,53,57 aufeinander zu bewegt haben und zwar so weit, daß die betref-

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fenden Kugeln 62 gemäß Pfeil B auf die einzelnen Klemmbakken 31 drücken, welche wMerum ihre Beläge 36 an den Aussenumfang der Kolbenstange 13 pressen. Die die Klemmung bewirkende Druckkraft wird also aus ihrer axialen in die radiale Richtung umgelenkt. In dieser Klemmstellung steht an der Bohrung 26 zur Zuführung kein Druckmedium an. Soll die Klemmung gelöst werden, so wird über die Bohrung 26 and den Kanal 27 Druckmedium, das beispielsweise das Arbeitsmedium sein kann, zugeführt, so daß es durch die Schlitze bzw. Kanäle 33» 51» 64 zwischen den Klemmbacken y\ und den Ringen $3» 57 auch an die Ringkolbenfläche 48 des Abstützringes 38 gelangt, wodurch dieser entgegen der Wirkung der Tellerfedern 46,47, also entgegen Pfeil A, zurückverschoben wird, da der anstehende Druck des Druckmediums größer ist als der Gegendruck der Tellerfedern. Dadurch werden die Kugeln 62 bzw. die Klemmbacken y\ entlastet, so daß sie gegebenenfalls unter Mitwirkung des einfließenden oder einströmenden Druckmediums von der Kolbenstange I3 freikommen. Es versteht sich, daß als Druckmedium auch ein anderes als das Arbeitsmedium verwendet werden kann. Die Klemmung bzw. das Feststellen und Lösen der Kolbenstange kann in beliebigen Stellungen und stufenlos erfolgen. Es ist ferner möglich, mehr und/oder andere Druckfedern und/oder weitere Zwischenringe vorzusehen.

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Claims

Ansprüche

1. Pneumatisch oder hydraulisch und einseitig oder doppelt beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Vorrichtung, deren bewegbares Teil mittels eines Elementes oder mehrerer Elemente axial feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß das oder die Feststellelement(e) (31) innerhalb eines die Kolbenstange (13) umgebenden druckdichten StoppZylinders (16) derart von einem Druckmedium beaufschlagbar ist bzw. sind, daß sie die Kolbenstange (13) bei anstehendem Druckmedium freigeben und bei abgeschaltetem Druckmedium feststellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die die Kolbenstange (13) umgebende(n) feststen elemeni(e) (31) bei abgeschaltetem Druckmedium durch Druckfedern (46,4-7), vorzugsweise Tellerfedern, radial beaufschlagt:' sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium und die Druckfedern (46,4-7) axial wirken und daß zwischen den Druckfedern (46,47) und dem oder den Feststellelement(en) (31,36) eine Druckumlenkvorrich tung angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Druclcumlenkvorrichtung einen an den Druckfedern (46, 47) anliegenden Abstützring (38) und einen axial gegenüberliegenden Gegenring (57) aufweist, die an ihren einander zugewandten Seiten konisch aufeinander zu verlaufen und sich nach außen hin verjüngende Schrägflächen (52,58) besitzen, zwischen denen und der Außenfläche der Feststellelemente (3Ό Rollen, Kugeln (62) od.dgl. angeordnet sind.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abstützring (38) und dem Gegenring (.37) mindestens ein weiterer Zwischenring (53) mit an beiden Enden angeordneten Schrägflächen (54,56)» soa. denen Rollen, Kugeln (62) od.dgl. anliegen, vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang der Ringe (38,53>57) mehrere Rollen, Kugeln (62) od.dgl. vorgesehen sind.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützring (38) den Druckfedern (46, 47) abgewandt eine Ringkolbenfläche (48) aufweist, die über Kanäle in den Feststellelementen (31) mit der Zuführung (26) des Druckmediums in Verbindung steht.

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8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststellen der Kolbenstange (13) reibschlüssig erfolgt.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellelemente Klemmbacken (31) aufweisen, an deren der Kolbenstange (13) zugewandten Innenseite Brems- bzw. Reibbeläge (36) oder Segmente einer Druckbüchse angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (31) relativ zueinander radial bewegbare Segmente einer Büchse (32) sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle für das Druckmedium durch zwischen dei$CLemmbacken (31) und/oder den Ringen (38,53,57) angeordnete Schlitze gebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoppzylinder t(5) an den Arbeitszylinder (12) angeflanscht ist.

13· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmedium das Arbeitsmedium verwendet ist.

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