DE2903168A1

DE2903168A1 - Hydraulik- oder pneumatik-arbeitszylinder

Info

Publication number: DE2903168A1
Application number: DE19792903168
Authority: DE
Inventors: Karl Hermann Ing Grad Claasen
Original assignee: Becker and Van Huellen GmbH and Co
Current assignee: Becker and Van Huellen GmbH and Co
Priority date: 1979-01-27
Filing date: 1979-01-27
Publication date: 1980-07-31
Also published as: EP0014174A1

Description

" ³ " GmbH & Co.

Becker & van Hüllen. Nieder rheinische Maschinenf abrik, 4.1,5p.Krefeld 1 Untergath 1oo

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Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder

Die Erfindung betrifft einen Hydraulik- oder Pneumatik-Arbe its zylinder mit einem Arbeitskolben, welcher mit zwei Kolbenstangen verbunden ist, von denen eine durch den Zylinderboden und die andere durch den Zylinderdeckel geführt ist, und der einen Eilhubkolben und einen zylinderbodenseitigen Ringraum aufweist.

Derartige Arbeitszylinder sind ausgelegt für schnelle Leerhubbewegungen, bei welchen das zylinderbodenseitige Druckmedium während des Leerhubes auf verschiedene Weise in den zylinderdeckelseitigen Arbeitsraum geleitet wird, um hierdurch große Nachsaugeventile und große Nachsaugeleitungen zu vermeiden und schnelle Hubfolgen zu ermöglichen.

Es sind z.B. in der DE-OS 2o o7 711 und der DE-PS 2o 61 883 Zylinder beschrieben, bei welchen der Itaschaltpunkt vom Eilhub auf Arbeitshub mechanisch festgelegt ist.

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ΊΓ3ΤΓΟΤΤ7ΧΠΓΠΓ

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Bei z.B. aus den DE-OS'n 21 23 263, 15 o2 16.3, 24 o2 086 bekannten Zylindern erfolgt die Umleitung des mediums über zentral in Kolben angeordnete Ventile. Bei diesen Konstruktionen wird bei Lireichen eines bestimmten Druckes. auf Arbeitshub umgeschaltet, -Uh, daß ein hubabhängiges Vorgeben des Umschaltpunktes nicht möglich ist, Außerdem sind diese Ausführungen sehr aufwendig und empfindIi Sn, Bei Störungen müssen notfalls die Zylinder komplett demontiert werden· Darüber hinaus ist bei einigen Ausbildungen die Größe des Rückhubraumes nicht beliebig bestimmbar, so daß entweder die Rückhubkräfte zu klein oder die Rückhubgeschwindigl'eiten zu gering sind.

Bei den bekannten Zylindern muß der Anschluß zum zylinderbodenseitigen Ringraum von unten, meist radial durch den Zylinder geführt werden. Es sind somit äußere Zufluß- und Steuerleitungen erforderlich. Außerdem sind dabei die zylinderbodenseitigen Ringräume gleichzeitig die Rückhubräume. Wird dieser Ringraum klein gehalten, um eine ausreichend große Rückhubgeschwindigkeit zu erzielen, ist es schwierig oder unmöglich, einen mechanischen Hubanschlag oder eine wirksame Schnittschlagdämpfung unterzubringen. Dagegen führt die Konstruktion zu geringen Rückhubgeschwindigkeiten, ivenn der Ringraum für mechanischen Anschlag und Schnittschlagdämpfung ausreicliend groß gestaltet wird» . ßerdem können einige der bekannten Konstruktionen

-S-

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die heute gültigen Sicherheitsbestimmungen nicht mehr erfüllen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Arbeitszylinder zu schaffen, bei dem unter Vermeidung der erwähnten Nachteile, insbesondere bei geringem Volumen für das Leerhub-Druckmedium nur eine Zuleitung und eine Ableitung am ZylinderLopS erforderlich, und beliebige Bestiiramuig des Umschaltpunktcs ton Ei ιhub auf Arbeitshub, Zugänglichkeit zu den Ventilen auf dem Zylinderkopf, Veränderbarkeit der Steuerungsabläufe sowie weitestgehend beliebige Bestimmung der Rückhubkraft gewährleistet sind·

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Arbeitszylinder der eingangs näher bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß der Ringraum direkt durch den Kolben und Kanäle mit einem in Arbeitsrichtung wirkenden Eilhubkolben verbundn und der Eilhubkolben als Hohlkolben ausgebildet ist_a
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorteilhaft ein getrennter Rückhubraum angeordnet, der vorzugsweise als Ringraum aus- ι

! ι

gebildet und um die zylinderdeckelseitige Kolbenstange angeordnet ist,

ι Eine bevorzugte Ausiührungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Eilhubkolben in die zylinderdeckeiseitige Kolbenstange eingreift,

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Es kann aber auch der Eilhubkolben auf der zylinderdeckelseitigen Kolbenstange angeordnet sein oder die zylinderdeckelseitige Kolbenstange als Eilhubkolben ausgebildet werden.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß der zylinderbodenseitige Ringraura nicht als Rückhubraum eingesetzt wird und daß die IMeitung des Druckmediums von diesem Ringraum in den zylinderdeckelseitigen Ringraum zentral über Kolben, Eilhubkolben und direkt angebauter Steuerung erfolgt und, daß der zylinderbodenseitige Ringraum direkt und ohne nennenswerte Drosselung mit dem Eilhubzylinder verbunden ist, .

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung hat sich für den Eiihubkclben | zur Erreichung geringer Volumen und Vorlaufdrücke für das DruckmeJ ι im. ; als zweckmäßig erwiesen, wenn die beiden Kolbenstangen gleiche Durchmesser haben und die Fläche des Eilhubkolbens etwa 1ü % der Fläche des Ringraumes beträgt.

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Es wird weiterhin nur eine geringe Druckmediummenge für die Eilhubbewegung benötigt, und es sind keine Füllventile erforderlich. Die komplette Steuerung des Arbeitszylinders ist direkt auf diesem aufbaubar, wodurch extrem kurze Fließwege gegeben sind. Die Wahl der Ringflächengröße des zylinderbodenseitigen Ringraumes ist weitgehend beliebig, so daß hierdurch die Unterbringung einer mechanischen oder hydraulischen Hubbegrenzung und einer Schnitt-Schlagdämpfung vorteilhaft beeinflußt wird. Desweiteren kann auch die Größe der Rückhubfläche unabhängig gewählt werden,und der Rückhubraum ist an eine Sicherheitssteuerung anschließbar.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Im einzelnen zeigt im Längsschnitt

Fig. 1 eine Ausführungsform mit in die Kolbenstange eingreifendem Eilhubkolben

Fig. 2 eine Ausführungsform mit auf der Kolbenstange aufgesetztem Eilhubkolben

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Fig, 3 eine Ausführungsform mit als Eilhubkolben '

ausgebildeter Kolbenstange,

Gei^ß Fxg« 1 ist ein Kolben 1 mit einer Kolbenstange 2 und 3

versehen« In die zylinderdeckelseitige Kolbenstange 3 greift ein

hohler Eilhubkolben 4 ein» Der Zylinder 5 ist begrenzt duicL den

Zylinderboden 6 und den Zylinderdeckel 7. Unterhalb des Kollens 1

befindet sich der Ringraum 8 und oberhalb der Ringraum 9, Der Ring- ι raum 8 ist. über den Durchflußkanal 1o mit dem Zylinderraum 11 des '

einen Längskanal 12 aufweisenden Eilhubkolbens verbunden. i

Über Durchflußkanäle 13, 13 a ist der Ringraum 9 und über den Durch- J

flußkanal 14 ist der Rückhubringraum 15 mit dem Steuerblock 16 ⁱ verbunden, der auf dem Zylinderaufsatz 17 angeordnet ist. Eindruckloser ι

Ringraum 18 ist stirnseitig über der Kolbenstange 3 angeordnet, i

Der Steuerblock 16 enthält Ventile 19, 2o und das Ventil 21, - das |

die Zuflußleitung 22 und die Abflußleitung 23 und damit die I

Arbeitshubrichtung 24 steuert - sowie einen Sicherheitsblock 25, i

Mit dem handelsüblichen Sicherheitsblock 25, der aus mehreren in Blockbauweise miteinander verbundenen Ventilen besteht, wird ein ungewolltes
Abwärtsfahren des Kolbens, entsprechend den gültigen Unfallverhütungsvorschriften, vermieden.

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Der Ringraum 8 hat die Fläche ¹V^"; in ihm ist der Druck "p?"»

wenn die Ventile 19 und 2o geschlossen sind.

Der Ringraum 9 hat die Fläche "A₁", in ihm herrscht der Druck "p.",

Der Ringraum 15 hat die Fläche "A₄".

Der Eilhubkolben 4 taucht in den Zylinderraum 11 ein, ist mit dem

Längskanal 12 versehen und hat den Querschnitt "A₃".

Die Ihibbewegungen laufen gemäß Fig. 1 wie folgt ab: j

I Eilhub: Das Druckmedium wird von Ventil 21 in Stellung I in Kanal Π α

ι gegeben· Das Ventil 19 ist geöffnet, das Ventil 2o ist

geschlossen, Der Ringraum 15 ist über Kanal 14, Sicherheitsblock 25 und Ventil 21 mit der Abflußleitung 23 verbunden,
also nahezu drucklos 1 Durch die erfindungsgemäße Anordnung der

Kolben und eine entsprechende, später nodi näher erläuterte 1

1 Wahl der Kolbendurchmesser wird in den Räumen 8 und Il ein

höherer Druck erzeugt als im Ringraum 9. Das Druckmedium

fließt aus Ringraum 8 über Kanal 1o und teilweise über ! Ventil 19 und Kanal 13 in den Ringraum 9. Ein Teil des Volumens ι des Ringraumes 8 verbleibt im Zylinderraum 11 und erzeugt die
Hlhubbewegung.

- 1o -

0 3 0 0 3 1 / 0 A 1 <

- Io -

Arbeitühub:

Zur Anschaltung von Eilhub auf Arbeitshub wird Ventil 1ü geschlossen und Ventil 2o geöffnet. Der Druckmedium"⁷ uf IuP durch Kanal 13a bleibt bestehen. Durch das Öffnen des Ventils 2o werden die Räume 8 und 11 drucklos.

Rückhub:

Für die Rückhubbewegung werden beide Ventile 19 und 2o geöffnet und der Druckmediumzufluß zu Kanal 13 a unterbrochen und gleichzeitig mit Ventil 21 in Stellung II der Druckmediumzufluß zum Ringraum 15 freigegeben. Das Druckmedium aus Ringraum 9 fließt über die Ventile 19, Kanäle 12 und in die Räume 11 und 8»

Die Hubgeschwindigkeiten und Hubkräfte werden gebildet durch die Flächen:

A 3 für den Eilhub

A 1 für den Arbeitshub

A 4 für den Rückhub.

- 11 -

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BAD ORiGiNAL

Die Wahl der Flächen A1 bis A4 ist im Rahmen der Konstruktion des Zylinders beliebig. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß der Druck des Druckmediums im Ringraum 8 um soviel höher ist als im Ringraum 9, daß ein schnelles Unifließen des Druckmediums erfolgen kann« Andererseits darf der Druck im Rin^raum j aus Gründen der Beanspruchung des Zylinders nicht zu groß werden«

Es ist:

pZ ₌ 1

A2 - A3
ÄT ÄT

Geringe Eilhub-Druckmedium-Volumen und geringe Eilhub-Diuckmedium-Vorlaufdrücke werden erzielt, wenn A2 = AT gesetzt wird und A3 ca, 8 - 12 % von A1, Außerdem werden dadurch erreicht geringe Rückhub-Druckmedium-Volumen, wobei im Normalfall die Rückhubkraft 5 - 1o % der Preßkraft beträgt, und gute Einsatzmöglichkeiten einer Schnittschlagdämpfung, wobei der Kolben durch Schließen der Ventile 19, 2o hydraulisch gehalten werden kann.

Die Ausführungsform gemäß Fig· 2 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß der Eilhubkolben 26 auf der Kolbenstange 27 angeordnet

- 12 -

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ist und in den Zylinderraum 28 des Zylinderaufsatzes 29 eintaucht.

Bei der Ausfülirungsform gemäß Fig. 3 ist insbesondere abiveichend, daß die Kolbenstange 3o als Eilhubkolben 31 ausgebildet ist und in den Zylinderraum 32 des Zylinderaufsatzes 33 eintaucht.

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Bezugszeichenliste

1	Kolben	26	Eilhubkolben	I
2	Kolbenstange (zylinderbodenseitig)	27	Kolbenstange
3	Kolbenstange (zylinderdeckelseitig)	28	Zylinderraum
4	Eilhubkolben	29	Zylinderaufsatz ;
5	Zylinder	.3o	I Kolbenstange ^!
6	Zylinderboden	31	Eilhubkolben
7	Zylinderdeckel	32	Zylinderraum
8	Ringraum (zylinderbodenseitig)	33	Zylinderaufsatz
9	Ringraum (zylinderdeckelseitig)
1o	Durchflußkanäle im Kolben
11	Zylinderraum des Eilhubkolbens
12	Längskanal im Eilhubkolben

13a Durchflußkanäle im Zylinderaufsatz

15 Ringraum für den Rückhub

1ü Steuerblock

17 Zylinderaufsatz

18 Ringraum, drucklos

2o Ventile

22 Zuflußlei tang

23 Abflußleitung

24 Arbeitshubrichtung

25 Sicherheitsblock

Α. Fläche (Ringraum 9) Arbeitshub

A2 Fläche (Ringraum 8)

A₃ Querschnitt (Eilhubkolben 4) Jülhub

A» Fläche (Ringraum 15) Rückhub

-4t-

Leerseite

Claims

Becker & van Hüllen. Niederrheinische Maschinenfabrik. 415o Krefeld Untergath 1oo

Ansprüche

Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben, welcher mit zwei Kolbenstangen verbunden ist, von denen eine durch den Zylinderboden und die andere durch den Zylinderdeckel geführt ist, und der einen Eilhubkolben und einen zylinderbodenseitigen Ringraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (8) direkt durch den Kolben (1) und Kanäle (1o bzw. 12) mit einem in Arbeitsrichtung wirkenden Eilhubkolben (4, 26, 31) verbunden und der Eilhubkolben als Hohlkolben ausgebildet ist»

-Arbßits-Hydraulik- oder Pneumatikzytincfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines getrennten Rückhubraumes (15).

Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder nach Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eilhubkolben (4) in die zylinderdeckelseitige Kolbenstange (3) eingreift (Fig. 1).

Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder nach Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eilhubkolben (26) auf der zylinderdeckelseitigen Kolbenstange (27) angeordnet ist (Fig. 2).

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Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderdeckelseitige Kolbenstange (3o) als Eilhubkolben (31) ausgebildet ist (Fig. 3)·

Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder nach den Ansprüchen 1 und 2 sow^ie 3,4^ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenstangen (2, 3 bzw, 27 oder 3o) gleiche Durchmesser haben.

Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (A,) des Eilhubkolbens etwa 10 i der Fläche (A₁) des Ringraumes (9) beträgt.

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