DE2852677C3

DE2852677C3 - Umlaufender, doppeltwirkender Druckmittelzylinder

Info

Publication number: DE2852677C3
Application number: DE19782852677
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dr.-Ing. 4800 Bielefeld Brangs
Original assignee: Berg & Co 4800 Bielefeld De GmbH
Current assignee: Berg & Co 4800 Bielefeld De GmbH
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1981-04-09
Also published as: DE2852677A1; DE2852677B2

Description

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Die Erfindung betrifft einen umlaufenden, doppeltwirkenden Druckmittelzylinder entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen, vorbekannten Druckmittelzylindern (DE-GM 19 85 828; DE-AS 2151742; DE-AS 45 796), bei denen teilweise die beiden Entsperrkolben baulich vereinigt sind, läßt sich im Not- und Schadensfall bei Ausfall der Druckmittelversorgung die betroffene Ventilkugel des Rückschlagventils nur dann in hinreichend kurzer Zeit durch die zugeordnete Druckfeder gegen den Ventilsitz drücken und damit der Spanndruck ohne zu großen Druckabfall auch im Schadensfall aufrechterhalten, wenn die Druckfeder entsprechend kräftig bemessen wird. Der Öffnungshub der Ventilkugeln nämlich richtet sich bei einer gegebenen Fördermenge der Pumpe nach der vom Arbeitskolben des Druckmittelzylinders verlangten Verfahrgeschwindigkeit. Bei den bekannten Druckmittelzylindern führen nun beide Ventilkugeln beider Rückschlagventile zwangsläufig den gleichen Hub aus. Da der für die üblichen Verfahrgeschwindigkeiten erforderliche Öffnungshub aber groß ist, gelangt man nur dann zu einer hinreichend kurzen Schließzeit für die betroffene Ventilkugel im Schadensfall, wenn die Druckfeder des Rückschlagventils entsprechend kräftig bemessen wird. Andererseits hängt es aber von der Größe dieser Federkraft ab, bis zu welchem Wert herab der Druck im beaufschlagten Zylinderraum gesenkt werden kann, bevor die Federn das Schließen der beiden Rückschlagventile bewirken. Das Erfordernis einer relativ großen Federkraft einerseits bewirkt somit andererseits, daß man im Normalbetrieb den Spanndruck nicht im gewünschten großen Bereich einstellen kann und ihn insbesondere nicht in der gewünschten Weise niedrig einstellen kann. Letzteres ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn ein zuvor mit relativ hoher Spannkraft bei der Schruppbearbeitung eingespanntes Werkstück anschließend mit deutlich verringerter Spannkraft für eine Schlichtbearbeitung eingespannt werden solL Je geringer die Spannkraft dabei gemacht werden kann, um so geringer läßt sich die spannkraftbedingte Verformung des Werkstückes halten.

Bei den Druckmittelzylindern nach dem DE-GM 19 85 828 und der DE-AS 21 51 742 ist wenigstens durch die Anordnung der Rückschlagventile koaxial zum Drrckmittelzylinder dafür Sorge getragen, daß nicht auch noch Fliehkräfte und Unwuchten die Bewegung der Ventilkugeln beeinträchtigen können, so daß insoweit insbesondere das Sicherheitsverhalten des Druckmittelzylinders nicht drehzahlabhängig ist Allerdings kann hierdurch der Druckmittelzylinder nicht mit einer zentrischen, durchgehenden Bohrung in Art eines Hohlspannzylinders ausgerüstet werden, wie es aus wirtschaftlichen Gründen zweckmäßig wäre.

Bei dem Druckmittelzylinder nach der DE-AS 22 45 796 sind die beiden Rückschlagventile auf einem gemeinsamen Durchmesser einander gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen den beiden Rückschlagventilen die Entsperrkolben vorgesehen sind. Hier liegt somit die Bewegungsrichtung der Ventilkugeln und der sie beaufschlagenden Federn in Fliehkraftrichtung, so daß insbesondere das Sicherheitsverhalten im Schadensfall obendrein auch noch drehzahlabhängig ist und man hier ir besonderem Maße auf eine sehr starke Auslegung der Federn angewiesen ist. Eine zentrische, durchgehende Bohrung für den Druckmittelzylinder wäre bei dieser Ausgestaltung allerdings möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmittelzylinder der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß er einerseits im Notfall den Spanndruck mit einem möglichst geringen Druckabfall aufrechterhält und dabei andererseits in einem großen Bereich bezüglich des Spanndruckes einstellbar ist, also insbesondere auch niedrige Spanndrücke gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Die hierdurch ermöglichte nur geringe Öffnung des Rückschlagventils in der den Spanndruck zuführenden Leitung ermöglicht es, daß im Not- und Schadensfall hier die Ventilkugel nur einen denkbar geringen Weg in die Schließlage zurückzulegen hat, selbst dann, wenn man die Federkraft der zugeordneten Feder gering bemißt. Der Druckabfall im Spanndruck ist also nur minimal. In der entsprechenden Zylinderkammer herrscht dann praktisch der Schließdruck. Andererseits gewährleistet aber die volle Rückschlagventilöffnung in der abführenden Leitung, daß ein zügiges Verfahren des Arbeitskolbens mit der gewünschten Geschwindigkeit möglich ist Somit kann die Federkraftauslegung der

Druckfedern der Rückschlagventile sich an der Forderung eines großen Druckverstellbereiches des Druckmittelzylinders orientieren und insbesondere ist ein sehr geringer Spanndruck, erreichbar, ohne daß hierdurch die Aufrechterhaltung eines ausreichend hoben Spanndrukkes im Not- und Schadensfall beeinträchtigt wird.

Die im Unteranspruch 2 gekennzeichnete weitere Ausgestaltung trägt mit dazu bei, im vorstehenden Sinn die Federkräfte der Druckfedern der Rückschlagventile gering auslegen zu können, weil durch die dort gekennzeichnete Anordnung erreicht ist, daß Fliehkräfte und Unwuchten praktisch ohne Einfluß auf die Bewegungsabläufe der Ventilkugeln bleiben. Die dortige Ausgestaltung ermöglicht es ferner, daß ein solcher Druckmittelzylinder wahlweise auch mit einer zentrischen, durchgenenden Bohrung versehen werden könnte.

Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Druckmittelzylinders wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckmittelzy-Iinder gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Druckmittelzylinder gemäß Schnittlinie II-Il der F i g. 1.

In dem Druckmittelzylindergehäuse 1 ist der doppeltwirkende Kolben 2 hin- und herverschieblich geführt. Der Druckmittelzylinder ist dabei über einen zapfenartigen Vorsprung des Gehäuses 1 drehbar mit einer Druckmittelzuleitungshülse 3 verbunden, in der sich ein erster Anschluß 6 befindet, von dem eine Zuleitung 7 beschickt wird, die zu einem ersten Rückschlagventil 4 führt, von dem aus über eine Zuleitung 8 die eine Zylinderkammer Xb auf der einen Seite des Kolbens beschickt wird. Die andere Zylinderkammer la auf der anderen Seite des Kolbens 2 steht über die Zuleitung 11 mit dem zweiten Rückschlagventil 5 in leitender Verbindung, von dem aus eine Zuleitung 10 zu einem weiteren Anschluß 9 in der Druckmittelzuleitungshülse 3 führt

Die Rückschlagventile 4 und 5 bestehen jeweils aus Ventilkugeln 4a bzw. Sa und Druckfedern 4b bzw. 5b. Die beiden Rückschlagventile 4 und 5 liegen, wie F i g. 2 zeigt, parallel zueinander zu beiden Seiten eines Zylinderdurchmessers, und zwar derart, daß die Bewegungsrichtung der Ventilkugeln 4a, 5a senkrecht zur Fliehkraftrichtung liegt, so daß die Fliehkraft auf ihre Bewegungen praktisch ohne Einfluß bleibt.

Dem Rückschlagventil 4 sind zwei unterschiedliche Entsperrkolben Ac und 4c/ zugeordnet, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, relativ zueinander bewegbar sind und zwischen sich eine Kammer 4Λ definieren. Der Entsperrkolben 4d durchdringt dabei mit einem Stößel den Entsperrkolben 4c Der Entsperrkolben 4c ist darauf ausgelegt, der Ventilkugel 4a nur einen sehr geringen Hub zu erteilen, daß sie nur wenig vom Sitz abhebt, während der Entsperrkolben 4d über seinen Stößel der Ventilkugel 4a ihren vollen Öffnungshub erteilen kann.

In entsprechender Weise sind dem Ventil 5 zwei zueinander koaxiale Entsperrkolben 5c und 5c/zugeordnet, die zwischen sich eine Kammer 5Λ definieren, wobei der Entsperrkolben5dde' Ktperrkolben 5cmit einem Stößel durchdringt Der Entsperrkolben 5c erteilt der Ventiikugel 5a nur einen sehr geringen Öffnungshub, während der Entsperrkolben 5c/der Ventilkugel 5a über seinen Stößel den vollen Öffnungshub erteilen kann.

Die Ausgestaltung ist ferner so getroffen, daß die zu dem Rückschlagventil 4 führende Zuleitung 7 über eine Zweigleitung 7a den EntspeTkolben 5t/des Rückschlagventils 5 auf seiner dem Rückschlagventil 5 abgewandten Seite beaufschlagen kann, während andererseits von der Zuleitung 7 die Kammer 4h zwischen den Entsperrkolben 4c und 4c/ des Rückschlagventils 4 durch die Kanäle 4/ beschickt werden kann. Umgekehrt beschickt die Zuleitung 10 des Rückschlagventils 5 über die Kanäle 5/die Kammer 5h zwischen den Entsperrkolben 5c und 5ddes Rückschlagventils 5 und andererseits

ίο über eine Zweigleitung 10a die dem Rückschlagventil 4 abgewandte Seite des Entsperrkolbens 4d.

Soll beispielsweise der Kolben 2 aus seiner in F i g. 1 gezeigten Stellung nach links mit der gewünschten Geschwindigkeit verfahren werden, wird das Druckmittel über den Anschluß 6 und die Zuleitung 7, das Rückschlagventil 4 und die Zuleitung 8 der Zylinderkammer ib zugeführt Das in der Zylinderkammer la verdrängte Druckmittel fließt durch die Zuleitung 11, das Rückschlagventil 5, die Zuleitung 10 und den Anschluß 9 zur Druckmittelversorgung zurück. Der Druck in der Zuleitung 7 wirkt dabei über die Kanäle 4/ auf die Kamme^r 4h zwischen den beiden Entsperrkolben 4c und 4c/ des Rückschlagventils 4, sowie über die Zweigleitung 7a auf den Entsperrkolben 5d des Rückschlagventils 5. Somit hebt der Entsperrkolben 4c die Ventilkugel 4a des Rückschlagventils 4 nur geringfügig von ihrem Sitz ab, während die Ventilkugel 5a in ihrem vollen Öffnungshub von ihrem Sitz abgehoben wird. Da in einem Schadensfall, also insbesondere im Fall des Zusammenbruches der Druckmittelversorgung, die Ventilkugel 4a nur einen sehr geringfügigen Schließweg zurücklegen muß, bleibt in diesem Notfall der Spanndruck in der Zylinderkammer Xb praktisch erhalten. Auch bei gerade gegebener hoher Drehzahl bleibt die Fliehkraft auf die Bewegung der Ventilkugel 4a praktisch ohne Einfluß, da sie senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ventilkugel gerichtet ist.

Andererseits kann durch die volle öffnung der Ventilkugel 5a des Rückschlagventils 5 der Kolben ohne weiteres mit der gewünschten, relativ hohen Geschwindigkeit verfahren werden. Der geringe Schließweg der Ventilkugel 4a ermöglicht auch den Einsatz eines Druckmediums wie beispielsweise öl trotz dessen sehr geringer Kompressibilität. Die beiden Ventilkugeln 4a und 5a werden in ihren unterschiedlichen öffnungestellungen solange gehalten, wie hinreichend Druck in der Zuleitung 7 vorhanden ist. Die gewünschte Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens ist auch deswegen uneingeschränkt erreichbar, weil der Druckmittelstrom in den Zuleitungen 7 und 8 bewirkt, daß das Rückschlagventil 4 über die von dem Entsperrkolben 4c vorgegebene öffnungsweite hinaus öffnen kann.

Das Absenken des Spanndruckes, beispielsweise für die Schlichtbearbeitung, in der hier betrachteten Zylinderkammer \b ist bis zu einem Wert möglich, bei dem die Kraft der Druckfeder 4b des Rückschlagventils 4 gleich der druckproportionalen Kraft am Entsperrkolben 4c ist. Dank der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann die Druckfeder 4b auf eine relativ geringe Kraft ausgelegt sein. Sinkt der Druck in der Zuleitung 7 darüber hinaus weiter ab, schließt sich das Rückschlagventil unverzüglich, so daß dann in der Zylinderkammer 4b der aus diesem Kraftgleichgewicht resultierende Schließdruck herrscht. Da durch die gewählte Ausgestaltung die Aufrechterhaltung des Spanndruckes im Notfall in jedem Fall gewährleistet ist, orientiert sich die Auslegung der Druckfeder 4b somit

an dem Erfordernis eines möglichst großen Druckverstellbereiches des Druckmittelzylinders, also in Richtung auf einen möglichst niedrigen erreichbaren Spanndruck.

Die Arbeitsweise des Druckmittelzylinders in entgegengesetzter Bewegungsrichtung des Kolbens entspricht sinngemäß dem vorstehend beschriebenen Funktionsablauf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Umlaufender, doppeltwirkender Druckmittelzylinder zum Betätigen von Spannzeugen an Werkzeugmaschinen, mit je einer Zuleitung zu den beiden Zylinderkammern und mit einem Rückschlagventil in jeder Zuleitung, wobei jedem Rückschlagventil ein seinen vollen Öffnungshub bewirkender Ent· sperrkolben zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rückschlagventil (4; 5) ein zweiter, einen kleinen Öffnungshub bewirkender Entsperrkolben (4c; 5c) zugeordnet ist und die Anordnung so getroffen ist, daß mit der Beaufschlagung des den vollen Öffnungshub bewirkenden Entsperrkolbens (4c/oder Sandes einen Rückschlagventils (4 oder 5) zugleich der den kleinen Öffnungshub bewirkende Entsperrkolben (4c oder 5e^des anderen Rückschlagventils beaufschlagt ist

2. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rückschlagventile (4; 5) parallel zueinander zu beiden Seiten eines Zylinderdurchmessers derart angeordnet sind, daß die Bewegungsrichtung ihrer Ventilkugeln (4a; 5a) senkrecht zur Fliehkraftrichtung liegt.

3. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Entsperrkolben (4c, 4c/; 5c, 5d) eines Rückschlagventils (4; 5) koaxial zueinander angeordnet sind, der den vollen Öffnungshub bewirkende Entsperrkolben (4c/; 5d) den anderen Entsperrkolben (4c; 5c) mittels eines Stößels durchdringt und die beiden Entsperrkolben (4c, 4c/; 5c, 5d) zwischen sich eine Kammer (4Λ; 5h) definieren.

4. Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Rückschlagventilen (4; 5) führenden Zuleitungen (7; 10) über Kanäle (4/; 5f) einerseits die Kammern (4Λ; 5h) zwischen den beiden Entsperrkolben des jeweils zugeordneten Rückschlagventils (4; 5) und andererseits über Abzweigleitungen (7a; lOa^den den vollen öffnungshub bewirkenden Entsperrkolben (5c/; 4d) des jeweils anderen Rückschlagventils beaufschlagen.