DE2920463B2 - Piston-cylinder arrangement for rapid traverse and power stroke - Google Patents
Piston-cylinder arrangement for rapid traverse and power strokeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für Eilgang und Krafthub mit folgenden Merkmalen: The invention relates to a piston-cylinder arrangement for rapid traverse and power stroke with the following features:
a) in einem geraden Zylinder ist ein zur Durchführung des Krafthubs beaufschlagbarer Arbeitskolben verschiebbar;a) in a straight cylinder is a working piston that can be acted upon to carry out the power stroke movable;
b) ein Hilfskolben mit einer eine Stirnwand des geraden Zylinders durchgreifenden Kolbenstange ist vorgesehen;b) an auxiliary piston with a piston rod extending through an end wall of the straight cylinder is provided;
c) zwischen Hilfskolben und Arbeitskolben ist eine Kupplungseinrichtung vorgesehen, die in einer Betriebsart die Verschiebbarkeit eines Kolbens und in der anderen Betriebsart eine gemeinsame Verschiebbarkeit der beiden Kolben gewährleistet;c) a coupling device is provided between the auxiliary piston and working piston, which in a Operating mode the displaceability of a piston and in the other operating mode a common one Movability of the two pistons guaranteed;
d) der Hilfskolben ist während des Eilganges angetrieben. d) the auxiliary piston is driven during rapid traverse.
Aus der DE-OS 19 64 076 ist eine derartige Kolben-Zylinder-Anordnung bekanntgeworden, bei der ein Eilgangkolben in einer Axialbohrung des Arbeitskolbens geführt ist. In Verlängerung der Axialbohrung des Arbeitskolbens ist ein hohlzylindrischer Ansatz am Arbeitskolben vorgesehen, in dessen Längsbohrung ein in der eingezogenen Endstellung des Arbeitskolbens mechanisch entsperrbares Rückschlagventil angeordnet ist das die Rückströmung zu einem Raum im Zylinderboden, der wahlweise mit der Druckmittelquelle oder dem Tank zu verbinden ist und in den der hohlzylindrische Ansatz abgedichtet eintaucht, sperrt. Der vom Zylinderboden und dem Arbeitskolben eingeschlossene Arbeits-Zylinderraum ist über ein vom Druck im Raum des Zylinderbodens aufsteuerbares Schaltventil mit diesem zu verbinden. Der Außendurchmesser des hohlzylindrischen Ansatzes des Arbeitskolbens ist kleiner als der Durchmesser des Eilgangkolbens. Dabei entspricht die axiale Erstreckung des hohlzylindrischen Ansatzes in den Raum des Zylinderbodens über den Dichtungsbereich hinaus dem maximalen Krafthub des Arbeitskolbens. Des weiteren ist der Arbeits-Zylinderraum über ein den Durchfluß zu ihm hin sperrendesFrom DE-OS 19 64 076 such a piston-cylinder arrangement has become known in which a rapid traverse piston is guided in an Axialbohrun g of the working piston. As an extension of the axial bore of the working piston, a hollow cylindrical extension is provided on the working piston, in the longitudinal bore of which there is a non-return valve that can be mechanically unlocked in the retracted end position of the working piston into which the hollow cylindrical extension immersed in a sealed manner, locks. The working cylinder chamber enclosed by the cylinder base and the working piston is to be connected to the cylinder base via a switching valve that can be opened by the pressure in the chamber base. The outer diameter of the hollow cylindrical extension of the working piston is smaller than the diameter of the rapid traverse piston. The axial extension of the hollow cylindrical extension into the space of the cylinder base beyond the sealing area corresponds to the maximum power stroke of the working piston. Furthermore, the working cylinder space is blocked by a flow to it
Röckschlagventil mit dem Raum im Zylinderboden verbunden. Bei dieser Anordnung stellt somit der kolbenstangenlose Arbeitskolben den Zylinder für den Eilgangkolben dar, der Arbeitskolben selbst besitzt einen eigenen Zylinder, in dem er geführt istCheck valve with the space in the cylinder bottom tied together. In this arrangement, the rodless working piston thus represents the cylinder for the Rapid traverse piston, the working piston itself has its own cylinder in which it is guided
Der Hilfskolben weist eine hohe Kolbengeschwindigkeit auf. Zur Bewegung des Hilfskolben und zur Bewegung des Arbeitskolbens unter Mitnahme des Hilfskolben wird nur die Energiemenge zugeführt, die der abgenommenen Kraft an der Kolbenstange entsprichtThe auxiliary piston has a high piston speed. To move the auxiliary piston and to Movement of the working piston taking along the auxiliary piston is only supplied to the amount of energy that corresponds to the force drawn on the piston rod
Bei dieser Anordnung ist der gesamte Arbeitshub gleich dem Krafthub plus dem Eilhub, wobei sich Krafthub und Eilhub gegenseitig bedingen, da der maximale Eilhub des Eilgangkolbens von der Höhe des Arbeitskolbens abhängt innerhalb dessen er sich bewegt Die Höhe des Krafthubes wiederum hängt von der Länge des geraden Zylinders ab, in dem sich der Arbeitskolben bewegt Wird nun bei gegebener Gesamtbaulänge der maximale Eilhub vergrößert, so. sinkt durch den dadurch langer werdenden Arbeitskolben der maximale Krafthub. Wird hingegen der Arbeitskolben verkürzt, um einen größeren Arbeitshub zu erzielen, so sinkt um den gleichen Betrag der Eilweg des Eilgangkolbens. Der gesamte Arbeitshub kann daher nur auf einen bauseits bedingten Anteil von Eilhub und Arbeitshub aufgeteilt werden.In this arrangement, the entire working stroke is equal to the power stroke plus the rapid stroke, whereby Power stroke and rapid stroke are mutually dependent, since the maximum rapid stroke of the rapid traverse piston depends on the height of the The working piston depends within which it moves. The height of the power stroke in turn depends on the length of the straight cylinder in which the working piston moves Overall length of the maximum rapid stroke increased, see above. decreases due to the longer working piston the maximum power stroke. If, on the other hand, the working piston is shortened by a larger working stroke to achieve, the rapid travel of the rapid traverse piston decreases by the same amount. The entire working stroke can can therefore only be divided into a proportion of the rapid stroke and working stroke that is required by the customer.
Durch die DE-OS 22 15 466 ist ein Druckluft-Kolbentrieb mit einem Druckluftzylinder und einem unter der Wirkung der darin enthaltenen Druckluft bewegbaren Kolben bekanntgeworden, innerhalb dieses Kolbentriebs ist eine Bremse in einem Teil angeordnet, in dem der Zylinder und der Kolben relativ zueinander beweglich sind. Diese Bremse ist eine hydraulisch oder mechanisch wirkende Arretiereinrichtung für den bewegbaren Kolben, die bei Beaufschlagung des Druckluftzylinders löstDE-OS 22 15 466 is a compressed air piston drive with a compressed air cylinder and one under the Effect of the compressed air contained therein movable piston has become known within this piston drive a brake is arranged in a part in which the cylinder and the piston are relative to each other are movable. This brake is a hydraulically or mechanically acting locking device for the movable piston that releases when the air cylinder is applied
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung so auszubilden, daß der volle Arbeitshub sowohl im Eilgang, als auch im Kraftgang unter Beibehaltung eines guten Wirkungsgrades durchfahren werden kann, wobei Eilweg und Kraftweg beliebig aufteilbar sein sollen.The invention is based on the object of designing a generic piston-cylinder arrangement in such a way that that the full working stroke both in rapid traverse and in power gear while maintaining a good one Efficiency can be passed through, with rapid travel and force travel should be divided as required.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäßThe solution to this problem is that according to the invention
e) der Arbeitskolben mit einer die Stellbewegung nach außen übertragenden Kolbenstange verbunden ist, die die andere Stirnwand des geraden Zylinders durchgreift;e) the working piston with an adjusting movement outwardly transmitting piston rod is connected to the other end wall of the straight Cylinder reaches through;
f) die Kupplungseinrichtung während des Eilganges wirksam ist;f) the coupling device is effective during rapid traverse;
g) eine beliebig ansteuerbare Arretiereinrichtung zur Blockierung des Hilfskolben im geraden Zylinder zu Beginn und während des Krafthubs vorgesehen istg) any controllable locking device for blocking the auxiliary piston in the straight cylinder at the beginning and during the power stroke
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, die hiermit in die Beschreibung einbezogen werden.Further refinements of the invention are characterized in the subclaims, which are hereby incorporated into Description to be included.
Die erfindungsgemäße Kolben-Zylinder Anordnung besitzt den hervorstechenden Vorteil, daß der Hilfskolben eine hohe Kolbengeschwindigkeit besitzt, wobei zur Bewegung des Arbeitskolbens und zur Mitnahme des Hilfskolben oder zur Bewegung des Hilfskolben und Mitnahme des Arbeitskolbens nur die tatsächlich benötigte Energiemenge zugeführt wird, die zur Bewegung des Hilfskolben und zum Mitnehmen des Arbeitskolbens bzw. zur Bewegung des Arbeitskolbens und zum Mitnehmen des Hilfskolben notwendig ist. Mit dem Übergang in den Krafthub oder Arbeitshub wird dann wiederum nur die Energiemenge dem Arbeitskolben zugeführt, die der abgenommenen Kraft an der Kolbenstange entspricht Des weiteren kann in vorteilhafter Weise der volle Arbeitshub sowohl im Eilgang als auch im Kraftgang durchfahren werden, wobei als weiterer Vorteil der Eilweg und der Kraftweg beliebig aufgeteilt werden können, weil der Hilfskolben an beliebiger Stelle innerhalb des Zylinders arretiert werden kann.The piston-cylinder arrangement according to the invention has the salient advantage that the auxiliary piston has a high piston speed, with the movement of the working piston and the entrainment of the Auxiliary piston or for moving the auxiliary piston and driving the working piston only the actual Required amount of energy is supplied to move the auxiliary piston and to take the Working piston or for moving the working piston and for taking along the auxiliary piston is necessary. With the transition to the power stroke or working stroke is then only the amount of energy to the working piston supplied, which corresponds to the force taken on the piston rod. Furthermore, in more advantageous Way, the full working stroke can be traversed both in rapid traverse and in power traverse, with as Another advantage of the rapid travel and the force travel can be divided as required, because the auxiliary piston is on can be locked at any point within the cylinder.
Ist der Hilfskolben als rein verschieblicher Boden gemäß Anspruch 6 ausgebildet, so wird in vorteilhafter Weise im Gegensatz zu herkömmlichen Kolben-Zylinder-Anordnungen vermieden, daß bei Druckanstieg im Arbeitsraum für den Krafthub der im Eilgang beaufschlagte Zylinderraum zusätzlich mit Druckmedium unter Arbeitsdruck gefüllt werden muß.If the auxiliary piston is designed as a purely displaceable base according to claim 6, it is more advantageous Way, in contrast to conventional piston-cylinder arrangements, that when the pressure rises in the Working space for the power stroke of the cylinder space acted upon in rapid traverse with additional pressure medium must be filled under working pressure.
Bei der Verwendung von Flüssigkeit als Druckmedium ist gemäß Anspruch 8 in vorteilhafter Weise die wirksame Querschnittsfläche des Ringraumes klein im Verhältnis zur wirksamen Querschnittsfläche des Arbeitskolbens. Der Übergang vom Eilgang zum Krafthub ist also hier durch den Übergang von einer kleinen wirksamen Querschnittsfläche zu einer großen gekennzeichnet Bei der Beaufschlagung mit vollem Druck wird der während des Eilganges wirksame Querschnitt entsprechend der hier benötigten Kolbenkraft gering gehalten, weshalb auch der mit Druckmedium zu füllende Hilfskolben-Expansionraum kleingehalten wird. Das Druckmedium für den Hilfskolben weist hier einen hohen Druck auf, der vergleichbar ist mit dem Druck des Druckmediums während des Arbeitsganges.When using liquid as a pressure medium is according to claim 8 in an advantageous manner effective cross-sectional area of the annular space small in relation to the effective cross-sectional area of the Working piston. The transition from rapid traverse to power stroke is here through the transition from one small effective cross-sectional area marked to a large when applied with full Pressure is the effective cross-section during rapid traverse according to the piston force required here kept small, which is why the auxiliary piston expansion space to be filled with pressure medium is kept small will. The pressure medium for the auxiliary piston has a high pressure here, which is comparable to that Pressure of the print medium during the process.
Bei der Ausführung des Hilfskolben als Verdrängungskörper mit Ringraum gemäß Anspruch 5, was für flüssige und gasförmige Medien vorteilhaft sein kann, wird der während des Eilgangs zu füllende Zylinderraum durch eine z. B. mit Federdruck, Magnetkraft oder Unterdruck am Arbeitskolben anliegenden Hilfskolben als quasi »Verdrängungskörper« soweit verkleinert, daß der auf der Restfläche des Arbeitskolbens anstehende volle Druck (abzüglich der Reibungs- und Leckverluste) eine Vortriebskraft erzeugt, die der in dieser Bewegungsphase benötigten Kraft entspricht. Wegen des geringen zu füllenden Volumens wird dabei eine sehr hohe Eilgangsgeschwindigkeit erreicht Der Übergang in den Krafthub geschieht durch Arretierung des Hilfskolben. Bei weiterer Druckbeaufschlagung löst sich dabei der Arbeitskolben vom Hilfskolben ab, wobei die gesamte Arbeitskolbenfläche beaufschlagt und die volle Kraft des Arbeitsganges erreicht wird.In the execution of the auxiliary piston as a displacement body with an annular space according to claim 5, what for liquid and gaseous media can be advantageous, the cylinder space to be filled during rapid traverse becomes by a z. B. with spring pressure, magnetic force or negative pressure on the working piston adjacent auxiliary piston as a quasi "displacement body" reduced in size to such an extent that the one on the remaining surface of the working piston full pressure (minus the friction and leakage losses) generates a propulsive force that the during this movement phase required force. Because of the small volume to be filled, a very high rapid traverse speed reached The transition to the power stroke is achieved by locking the Auxiliary piston. When further pressure is applied, the working piston becomes detached from the auxiliary piston, with the entire working piston area is applied and the full power of the operation is achieved.
Ist hingegen gemäß Anspruch 3 die Kolbenstange des Hilfskolben von einem Ringraum umgeben, der einen Druckmittelanschluß aufweist und der zumindest während des Eilgangs druckbeaufschlagt ist, so ist dadurch der während des Eilgangs zu füllende Zylinderraum durch die Kolbenstange des Hilfskolben erheblich verkleinert. Für den Eilhub wird in diesen Ringraum das Druckmedium mit vollem Druck eingegeben, welches auf die Querschnittsfläche des Hilfskolben abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange des Hilfskolben einwirkt und einen — wegen des geringen Ringspaltvolumens — sehr schnellen Vortrieb des Hilfskolben erfolgt. Dieser nimmt dabei den Arbeitskolben mit gleicher Geschwindigkeit mit, wobei dieser direkt an der Stirnfläche des Hilfskolben anliegt oder wegen eines verbliebenen Druckmedienrestes zwischen Hilfs- und Arbeitskolben sich in Distanz befinden kann. Zum Übergang in den Arbeitsgang wird der HilfskolbenIf, however, according to claim 3, the piston rod of the auxiliary piston is surrounded by an annular space, the one Has pressure medium connection and which is pressurized at least during the rapid traverse, so is thereby the cylinder space to be filled during rapid traverse by the piston rod of the auxiliary piston considerably reduced in size. For the rapid stroke, the pressure medium is entered into this annulus with full pressure, which is based on the cross-sectional area of the auxiliary piston minus the cross-sectional area of the piston rod of the Auxiliary piston acts and - because of the small annular gap volume - very fast propulsion of the Auxiliary piston takes place. This takes the working piston with the same speed, with this rests directly on the end face of the auxiliary piston or because of a remaining pressure medium residue between Auxiliary and working pistons can be located at a distance. The auxiliary piston is used as the transition to the operation
arretiert und nun in den eigentlichen Arbeitsraum zwischen dem Hilfskolben und dem Arbeitskolben Druckmedium eingegeben.locked and now in the actual working space between the auxiliary piston and the working piston Media entered.
Bei der Verwendung von kompressiblen Medien zur Bewegung des Hilfskolbens kann die wirksame Querschnittsfläche des Hilfskolbens gemäß Anspruch 9 ungefähr gleich der wirksamen Querschnittsfläche des Arbeitskolbens sein, wobei der Druck des Druckmediums zur Bewegung des Hilfskolbens erheblich kleiner ist als der Arbeitsdruck des Druckmediums während des Kraftganges. Diese Ausführung besitzt somit eine große im Eilgang wirksame Querschnittsfläche des Hilfskolbens und einen niedrigen Druck und damit ein größeres zu füllendes Hilfskolben-Expansionsvolumen.When using compressible media to move the auxiliary piston, the effective Cross-sectional area of the auxiliary piston according to claim 9 approximately equal to the effective cross-sectional area of the Be working piston, the pressure of the pressure medium for moving the auxiliary piston is considerably smaller than the working pressure of the pressure medium during the power cycle. This version thus has a large effective cross-sectional area of the auxiliary piston in rapid traverse and a low pressure and thus a greater one auxiliary piston expansion volume to be filled.
Zwischen der Kolbenstange des Hilfskolbens und dem Zylinderdeckel befindet sich ein Ringraum, der dem Zylinderquerschnitt abzüglich einer dünnen Kolbenstange entspricht. Dieser Raum wird mit gasförmigem Druckmedium gefüllt, jedoch — z. B. über ein Druckminderventil — ist nur ein im Verhältnis zum Arbeitsdruck geringer Druck zugelassen. Über die in diesem Fall sehr große beaufschlagte Fläche wird bereits bei geringem Druck und entsprechend geringer zugeführter Energiemenge die für den Eilgang nötige Vortriebskraft erreicht und somit der Arbeitskolben mitgenommen. Zu Beginn des Arbeitshubes wird der Hilfskolben arretiert und das unter höherem Druck stehende Medium durch Reibungen innerhalb des Hilfskolbenbodens oder des Arbeitskolbenbodens zugeführt. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß die für den Eilgang erforderliche Kraft über Druckregelung eingestellt werden kann und keine Veränderung der beaufschlagten Querschnitte erforderlich ist.There is an annular space between the piston rod of the auxiliary piston and the cylinder cover, which allows the Cylinder cross-section minus a thin piston rod. This space is filled with gaseous Pressure medium filled, but - z. B. via a pressure reducing valve - is only one in relation to the Working pressure low pressure permitted. Over the very large area acted upon in this case even at low pressure and a correspondingly lower amount of energy supplied, the necessary for rapid traverse Propulsive force reached and thus taken the working piston. At the beginning of the working stroke, the The auxiliary piston is locked and the medium, which is under higher pressure, is caused by friction within the Auxiliary piston head or the working piston head supplied. The advantage of this design is that the force required for rapid traverse can be set via pressure control and no change the loaded cross-section is required.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kolben-Zyünder-Anordnung für Eilgang und Krafthub zur Verfügung, welche geringe Wirkungsgradverluste aufweist, zusammen mit einer wesentlich höheren Eilganggeschwindigkeit des Kolbens bei gleichen Anschlußquerschnitten und bei vergleichbaren sonstigen Abmessungen, verglichen mit bekannten Zylindern. Diese Kolben-Zylinder-Anordnung verbindet also die Vorteile einer Kolbenstange mit großem Querschnitt bei hoher Eilganggeschwindigkeit mit den Vorteilen einer Kolbenstange geringen Querschnitts, wenn eine hohe Arbeitskraft gewünscht ist.The present invention provides a piston and cylinder assembly available for rapid traverse and power stroke, which has low efficiency losses, together with a significantly higher rapid traverse speed of the piston with the same connection cross-sections and with comparable other dimensions compared to known cylinders. These Piston-cylinder arrangement thus combines the advantages of a piston rod with a large cross-section with a high Rapid traverse speed with the advantages of a piston rod with a small cross-section when a high one Worker is desired.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and then described. It shows
F i g. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung, bei der der Hilfskolben und dessen Kolbenstange einen Verdrängungskörper darstellen; der Ringraum zwischen der Kolbenstange des Hilfskolbens und der Zylinderwandung ist mit dem Arbeitsraum verbunden, am Hüfskolbenboden ist eine ringförmige Lippendichtung angeordnet, die beim Eilgang am Arbeitskolben anliegt,F i g. 1 shows a basic illustration of the piston-cylinder arrangement according to the invention, in which the auxiliary piston and the piston rod of which represents a displacement body; the annulus between the piston rod of the auxiliary piston and the cylinder wall is connected to the working space, which is on the bottom of the piston arranged an annular lip seal, which when Rapid traverse is applied to the working piston,
F i g. 2 eine Prinzipdarstellung der Kolben-Zylinder-Anordnung, bei der der Hilfskolben im Zylinder abgedichtet geführt ist (verschieblicher Boden); Ringraum und Arbeitsraum sind voneinander getrennt,F i g. 2 shows a schematic diagram of the piston-cylinder arrangement in which the auxiliary piston is in the cylinder is guided in a sealed manner (movable floor); Annular space and working space are separated from each other,
F i g. 3 eine Darstellung eines Hilfskolbens und eines Arbeitskolbens, die beide ineinanderpassende, treppenförmige Absätze aufweisen, wobei der Hilfskolben und dessen Kolbenstange als Verdrängungskörper ausgebildet sind,F i g. 3 shows an illustration of an auxiliary piston and a working piston, both of which fit into one another, step-shaped Have paragraphs, the auxiliary piston and its piston rod designed as a displacement body are,
Fig.4 eine Prinzipdarstellung einer Kolben-Zylinder-Anordnung, bei der der Hilfskolben für den Eilgang eine große wirksame Querschnittsfläche besitzt die mit relativ niedrigem Druck im Verhältnis zum Druck während des Krafthubes beaufschlagbar ist,4 shows a basic illustration of a piston-cylinder arrangement, in which the auxiliary piston for rapid traverse has a large effective cross-sectional area with relatively low pressure in relation to the pressure during the power stroke can be applied,
F i g. 5 eine weitere Kolben-Zylinder-Anordnung, bei der die Arretierung des Hilfskolbens mittels einesF i g. 5 shows a further piston-cylinder arrangement in which the locking of the auxiliary piston by means of a
<, Absperrventils für die Druckmedienzuführung des Hilfskolbens erfolgt.<, Shut-off valve for the pressure medium supply of the auxiliary piston takes place.
Gemäß dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt ein Zylinder 1 mit einer Zylinderbohrung 2 einen darin verschieblich angeordneten Arbeitskolben 3 mitAccording to the in FIG. 1 has a cylinder 1 with a cylinder bore 2 a therein displaceably arranged working piston 3 with
• o einer Kolbenstange 4, die innerhalb des Zylinderbodens druckdicht geführt ist. Auf der der Kolbenstange 4 gegenüberliegenden Seite des Arbeitskolbens 3 ist ein Hilfskolben 66 innerhalb der Zylinderbohrung 2 angeordnet, dessen Kolbenstange 5 im Zylinderdeckel• o a piston rod 4, which is inside the cylinder base is guided pressure-tight. On the side of the working piston 3 opposite the piston rod 4 there is a Auxiliary piston 66 arranged within the cylinder bore 2, the piston rod 5 in the cylinder cover
ι -, 10 druckdicht geführt ist. Der Hilfskolben 66 ist gegen die innenwandüng des Zylinders 1 abgestützt und weist Durchbrechungen 7 zum Durchtritt des Druckmediums auf. Die Kolbenstange 5 des Hilfskolbens 66 besitzt unter Belassung eines Ringraumes 8 zwischen derι -, 10 is performed pressure-tight. The auxiliary piston 66 is against the inner wall of the cylinder 1 is supported and has Openings 7 for the passage of the print medium. The piston rod 5 of the auxiliary piston 66 has leaving an annular space 8 between the
2i, Zylinderwandung und der Kolbenstange einen geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders.2i, cylinder wall and the piston rod a smaller one Diameter than the inside diameter of the cylinder.
Zwischen dem Kolbenboden 14 des Hilfskolbens 66 und dem Arbeitskolbens 3 ist ein Arbeitsraum 6A working space 6 is located between the piston head 14 of the auxiliary piston 66 and the working piston 3
2-, eingeschlossen. Die Zuleitung des Druckmediums in den Ringraum 8 erfolgt über eine im Zylinderdeckel 10 angeordnete Bohrung 9, die arbeitskolbenseitige Entlüftung erfolgt über eine Bohrung 13. Dichtungsringe 15 in geeigneter Anordnung dienen jeweils zum Abdichten2-, included. The supply of the pressure medium into the annular space 8 takes place via a bore 9 arranged in the cylinder cover 10 , the venting on the working piston side takes place via a bore 13. Sealing rings 15 in a suitable arrangement each serve for sealing
jo der unter Druck stehenden Teile der Kolben-Zylinder-Anordnung. jo of the pressurized parts of the piston-cylinder assembly.
Der Hilfskolben weist eine Arretiereinrichtung 11 auf, die innerhalb des Zylinderdeckels 10 angeordnet ist. Diese Arretierung kann z. B. eine DruckmanschetteThe auxiliary piston has a locking device 11 which is arranged inside the cylinder cover 10. This lock can, for. B. a pressure cuff
i, sein, die mittels Druckluft über die Zuleitung 12 beaufschlagt wird.i, which by means of compressed air via the supply line 12 is applied.
Hilfskolben 66 und Kolbenstange 5 stellen einen Verdrängungskörper dar. Der Boden 14 des Hilfskolbens 66 besitzt des weiteren eine ringsumlaufende,Auxiliary piston 66 and piston rod 5 represent a displacement body. The bottom 14 of the auxiliary piston 66 also has a circumferential,
4Ii manschettenartige Dichtung 140, z. B. eine Lippendichtung, die beim Rücklauf des Arbeitskolbens 4 und Auflaufen auf den Hilfskolben 66 zusammengepreßt wird. Beim Einleiten des Eilganges haftet der Hilfskolben 66 auf Grund eines Unterdruckes innerhalb des 4Ii sleeve- like seal 140, e.g. B. a lip seal which is compressed when the working piston 4 returns and runs onto the auxiliary piston 66. When the rapid traverse is initiated, the auxiliary piston 66 adheres due to a negative pressure within the
Ji durch die ringförmige Dichtung 140 und der Bodenfläche des Arbeitskolbens 3 erzeugten Raumes an. Der Anpreßdruck muß dabei größer sein als sämtliche Reibungsverluste innerhalb des Systems während des Eilganges. Der Zulauf des Druckmediums erfolgt anJi created by the annular seal 140 and the bottom surface of the working piston 3. The contact pressure must be greater than all friction losses within the system during rapid traverse. The supply of the pressure medium takes place
so einem starren Punkt, nämlich über die Zuleitung 9. Nunmehr wird der Raum, bestehend aus dem Ringraum 8, den Durchbrechungen 7 und dem Raum zwischen der Lippendichtung 140, dem Arbeitskolben 3 und der Zylinderwandung mit Druckmedium gefüllt Dadurch bewegen sich der Hilfskolben 66 und der Arbeitskolben 3 mit gleicher Geschwindigkeit während der Dauer des Eilganges. Auf Grund eines Steuerbefehls kann der Hilfskolben 66 an jedem beliebigen Ort innerhalb des Zylinders 1 arretiert werden. Die Dichtung 140 löst sichsuch a rigid point, namely via the supply line 9. Now the space consisting of the annular space 8, the openings 7 and the space between the lip seal 140, the working piston 3 and the cylinder wall is filled with pressure medium Working piston 3 at the same speed for the duration of the rapid traverse. On the basis of a control command, the auxiliary piston 66 can be locked at any desired location within the cylinder 1. The seal 140 comes loose
vom Arbeitskolben 3 und der gesamte Arbeitsraum 6 wird mit Druckmedium gefüllt und der Krafthub beginnt Durch die Lippendichtung 140 wird also während des Eilganges der Hilfskolben vom Arbeitskolben mitgeschleppt oder mitgezogen. Wird nun derfrom the working piston 3 and the entire working space 6 is filled with pressure medium and the power stroke begins. Through the lip seal 140 , the auxiliary piston is dragged or pulled along by the working piston during the rapid traverse. Will now be the
nächste Eilgang eingeleitet so muß der Hilfskolben 66 auf Grund eines Unterdruckes innerhalb des durch die ringförmige Dichtung 140 und der Bodenfläche des Arbeitskolbens 3 erzeugten Raumes wieder anhaften.When the next rapid traverse is initiated, the auxiliary piston 66 must adhere again due to a negative pressure within the space created by the annular seal 140 and the bottom surface of the working piston 3.
Natürlich kann die Kupplungseinrichtung auch anders verwirklicht sein, so z. B. kann diese ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet sein. Wesentlich ist nur, daß bei Verwendung eines Hilfskolbens als Verdrängungskörper während des Eilganges eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Arbeitskolben und dem Hilfskolben erzielt wird.Of course, the coupling device can also be implemented differently, such. B. this can be a permanent magnet or be an electromagnet. It is only essential that when using an auxiliary piston as a displacement body a non-positive or positive connection between the working piston during rapid traverse and the auxiliary piston is achieved.
F i g. 2 zeigt eine Kolben-Zylinder-Anordnung, bei der der Hilfskolben 73 als verschieblicher Boden ausgebildet ist. Der Hilfskolben 73 besitzt eine umlaufende Dichtung, wodurch zwischen der Kolbenstange 17 des Hilfskolbens 73 und der Wandung des Zylinders 1 ein Ringraum 109 gebildet wird, der durch die umlaufende Ringfläche 67 des Hilfskolbens 73 abgeschlossen ist. Des weiteren weist der Hilfskolben 73 eine Zuführeinrichtung 20 zur Zuführung des Druckmediums für den Krafthub in den zwischen Hilfskolbenstirnfläche 18 und Arbeitskolben 3 gebildeten Arbeitsraum 19 auf. Diese Zuführeinrichtung zur Zuführung des Druckmediums in den Arbeitsraum 19 kann auch im Arbeitskolben 3 und der Kolbenstange 4 angeordnet sein.F i g. 2 shows a piston-cylinder arrangement in which the auxiliary piston 73 is designed as a displaceable base. The auxiliary piston 73 has a circumferential seal, as a result of which an annular space 109 is formed between the piston rod 17 of the auxiliary piston 73 and the wall of the cylinder 1, which is closed off by the circumferential annular surface 67 of the auxiliary piston 73. The auxiliary piston 73 also has a feed device 20 for feeding the pressure medium for the power stroke into the working space 19 formed between the auxiliary piston end face 18 and the working piston 3. This feed device for feeding the pressure medium into the working space 19 can also be arranged in the working piston 3 and the piston rod 4.
Des weiteren weist F i g. 2 eine zusätzliche Arretiereinrichtung auf, bestehend aus einem Ventil 110, welches ein Rückschlagventil sein kann. Dieses Ventil HO ist in 2s der Zuführleitung für das Druckmedium des Eilganges hin zum Ringraum 109 angeordnet. Beim Absperren dieses Ventils 110 entsteht im Ringraum 109 und in der Zuführleitung 9 bis hin zum Ventil 110 eine quasi starre Flüssigkeitssäule; wird nun über die Zuführleitung 20 Arbeitsdruckmedium in den Arbeitsraum 19 zugeführt, so wirkt der Hilfskolben 73 als starrer Boden, abgepuffert durch die Flüssigkeitssäule im Ringraum 109. Dieses Ventil 110 kann nun beliebig angesteuert werden, so z. B. elektro-pneumatisch durch den Druckaufbau bei Beginn des Krafthubes. Nach Schließen des Ventils ist innerhalb des Ringraumes 109 eine quasi starre Flüssigkeitssäule eingeschlossen. Diese Art der Arretierung des Hilfskolbens an beliebigem Ort innerhalb des Zylinders kann immer dann eingesetzt werden, wenn der Hilfskolben als verschiebbarer Boden ausgebildet istFurthermore, FIG. 2 an additional locking device, consisting of a valve 110, which can be a check valve. This valve HO is arranged in 2s of the feed line for the pressure medium of the rapid traverse to the annular space 109 . When this valve 110 is shut off, a quasi-rigid column of liquid arises in the annular space 109 and in the supply line 9 up to the valve 110; 20 is now fed working medium pressure in the working chamber 19 via the feed line, so the auxiliary piston 73 acts as a rigid floor, buffered by the liquid column in the annular space 109. This valve 110 can now be controlled as desired, so z. B. electro-pneumatically through the pressure build-up at the beginning of the power stroke. After closing the valve, a quasi-rigid column of liquid is enclosed within the annular space 109. This type of locking of the auxiliary piston at any location within the cylinder can always be used when the auxiliary piston is designed as a movable base
F i g. 3 zeigt eine besondere Gestaltung des Bodens des Hilfskolbens und der dem Boden zugekehrten Arbeitsfläche des Arbeitskolbens, wobei diese Gestaltung in der Ausführung der F i g. 1 Verwendung finden kann.F i g. 3 shows a special design of the bottom of the auxiliary piston and that facing the bottom Working surface of the working piston, this design in the embodiment of FIG. 1 find use can.
In einem Zylinder 28 ist unter Bildung eines Ringraumes ein aus Hilfskolben 32 und Kolbenstange 31 bestehender Verdrängungskörper angeordnet, dem ein Arbeitskolben 30 mit einer Kolbenstange 29 gegenübersteht Der Boden des Hilfskolbens 32 besitzt ringförmige Absätze 32', 32", die treppenförmig zum Zentrum des Bodens hin abnehmend angeordnet sind. Die Oberfläche des Arbeitskolbens 30 besitzt entsprechend geformte, ringförmige Absätze, die zum Mittelpunkt hin ansteigend angeordnet sind, wobei die gegenseitigen Absätze ineinander passen. Dadurch wird erreicht, daß der Obergang vom Eilgang zum Kraftgang entsprechend eines stufenweisen Flächenzuwachses der Arbeitsfläche w> des Arbeitskolbens erfolgt Bei Stillstand des Hilfskolbens 32 und Weiterbewegung des Arbeitskolbens 30 werden nacheinander die Treppenabsätze des Arbeitskolbens freigegeben, wodurch eine stufenweise Flächenzunahme erfolgt Der Arbeitskolben 30 weist des weiteren eine Führungsstange 63 auf, die den Hilfskolben 32 durchragt und auf der eine Druckfeder 64 mittels einer Mutter 65 gehaltert ist Dadurch liegt im Eilgang der Hilfskolben 32 federbeaufschlagt am Arbeitskolben 30 an, bis die Druckkraft des einsetzenden Kraftganges den Arbeitskolben bei arretiertem Hilfskolben 32 löst.In a cylinder 28 to form an annular space 32 'is disposed a 31 existing displacement body from the auxiliary piston 32 and piston rod, which a working piston 30 confronts with a piston rod 29 of the bottom of the auxiliary piston 32 has annular paragraphs 32', the step-like towards the center of the bottom The surface of the working piston 30 has correspondingly shaped, ring-shaped shoulders which are arranged rising towards the center, the mutual shoulders fitting into one another the working piston is carried out at a standstill of the auxiliary piston 32 and further movement of the working piston 30, the landings are successively released of the working piston, whereby a gradual increase in area is effected, the working piston 30 further includes a guide rod 63 which u extends through the auxiliary piston 32 nd on which a compression spring 64 is held by means of a nut 65. As a result, the auxiliary piston 32 rests spring-loaded against the working piston 30 at rapid traverse until the pressure force of the force that starts releases the working piston when the auxiliary piston 32 is locked.
In Fig.4 ist ein Zylinder gezeigt, bei dem zum Vortrieb des Hilfskolbens ein kompressives Medium, vorzugsweise ein gasförmiges Druckmedium, verwendet wird, wobei jedoch der Druck zur Bewegung des Hilfskolbens geringer ist, als der Druck des Druckmediums während des Arbeitsganges zur Bewegung des Arbeitskolbens. Ein Zylinder 74 besitzt wiederum einen Arbeitskolben 3 mit einer Kolbenstange 4, dem ein Hilfskolben 76 mit einer Kolbenstange 75 vorgelagert ist. Die Stirnfläche 77 des Hilfskolbens schließt zusammen mit der Zylinderwandung und der Stirnfläche des Arbeitskolbens 3 den Arbeitsraum 79 ein. Die Ringfläche 108 des Hilfskolbens 76 bildet zusammen mit dem feststehenden Zylinderdeckel 107 einen Ringraum 78, wobei die wirksame Querschnittsfläche des Hilfskolbens zur Bewegung desselben geringfügig kleiner ist als die wirksame Fläche des Arbeitskolbens, nur vermindert um den Querschnitt der Stange 75, die einen geringen Durchmesser aufweist. Das Druckmedium zur Einleitung des Krafthubes kann wahlweise über eine Leitung 81 innerhalb der Kolbenstange 75 des Hilfskolbens oder über eine Leitung 80 innerhalb der Kolbenstange 4 in den Arbeitsraum 79 zugeführt werden. Der Hilfskolben wird mittels eines Verkantungshebels 82, der an der Zylinderwandung befestigt ist, arretiert, wobei der Verkantungshebel 82 eine öffnung 83 aufweist, durch die die Kolbenstange 75 hindurchragt. Beim Aufbau des Arbeitsdruckes innerhalb des Arbeitsraumes 79 wird der Hilfskolben geringfügig zurückgeschoben, wodurch der Verkantungshebel 82 verkantet und den Rücklauf des Hilfskolbens begrenzt. Mittels eines Gummihohlkörpers 106, der z. B. aufblasbar ist, kann die Verkantung aufgehoben werden, indem der Gummihohlkörper 106 aufgeblasen, der Hebel 82 gehoben und somit die Verkantung gelöst wird.4 shows a cylinder in which a compressive medium, preferably a gaseous pressure medium, is used to propel the auxiliary piston, but the pressure for moving the auxiliary piston is lower than the pressure of the pressure medium during the operation for moving the working piston . A cylinder 74 in turn has a working piston 3 with a piston rod 4, which is preceded by an auxiliary piston 76 with a piston rod 75. The end face 77 of the auxiliary piston, together with the cylinder wall and the end face of the working piston 3, encloses the working space 79. The annular surface 108 of the auxiliary piston 76 together with the stationary cylinder cover 107 forms an annular space 78, the effective cross-sectional area of the auxiliary piston for moving it being slightly smaller than the effective area of the working piston, only reduced by the cross-section of the rod 75, which has a small diameter . The pressure medium for initiating the power stroke can optionally be fed into the working space 79 via a line 81 within the piston rod 75 of the auxiliary piston or via a line 80 within the piston rod 4. The auxiliary piston is locked by means of a cant lever 82 which is attached to the cylinder wall, the cant lever 82 having an opening 83 through which the piston rod 75 protrudes. When the working pressure builds up within the working space 79, the auxiliary piston is pushed back slightly, whereby the cant lever 82 tilts and limits the return of the auxiliary piston. By means of a hollow rubber body 106, the z. B. is inflatable, the canting can be removed by inflating the hollow rubber body 106, lifting the lever 82 and thus the canting is released.
Fig.5 zeigt ein Beispiel eines unabhängig vom Arbeitskolben 138 rückstellbaren Hilfskolbens 137, der zum Arbeitskolben 138 hin alternativ geschlossen oder durchbrochen (Teilschnitt 133) ausgeführt sein kann. Der Hilfskolben 137 kann also entweder zusammen mit der Kolbenstange 126 als Verdrängungskörper oder als verschiebbarer Boden ausgebildet sein. Der Teilschnitt 133 ist deshalb für die Ausführung als Verdrängungskörper ringsumlaufend ergänzt zu denken. 1st der Hilfskolben als Verdrängungskörper ausgebildet, so ist wiederum am Boden des Hilfskolbens eine Halteeinrichtung angeordnet die zur Halterung des Hilfskolbens am Arbeitskolben während des Eilganges dient Im Teilschnitt 133 ist diese Halterung eine umlaufende Lippendichtung 135 gemäß der Lippendichtung 140 in5 shows an example of a independent of the working piston 138 resettable auxiliary piston 137, the back alternatively to the power piston 138 is closed or broken (cut part 133) may be executed. The auxiliary piston 137 can therefore be designed either together with the piston rod 126 as a displacement body or as a displaceable base. The partial cut 133 is therefore to be thought of as being supplemented all around for the execution as a displacement body. 1st the auxiliary piston formed as a displacement body, so the auxiliary piston is again at the bottom arranged a retaining device which for holding the auxiliary piston on the working piston during the Eilganges used in partial section 133 is this bracket has a circumferential lip seal 135 of the lip seal 140 in
Der Zylinder 124 ist in F i g. 5 auf der Kolbenstangenseite des Hilfskolbens 137 verlängert und die Kolbenstange 126 ist mit einem Rückführkolben 139 versehen, wobei sich zwei Ringräume 128, 129 ergeben. Jeder Ringraum besitzt eine Druckmittelzuführung 130, 131, die in der Querwand 141 angeordnet sind, in welcher die Kolbenstange 126 des Hilfskolbens abgedichtet geführt istThe cylinder 124 is shown in FIG. 5 is extended on the piston rod side of the auxiliary piston 137 and the piston rod 126 is provided with a return piston 139 , whereby two annular spaces 128, 129 result. Each annular space has a pressure medium supply 130, 131 which are arranged in the transverse wall 141 , in which the piston rod 126 of the auxiliary piston is guided in a sealed manner
In beiden Zuführleitungen 130,131 befindet sich je ein nicht dargestelltes Absperrventil gemäß dem in F i g. 2 gezeigten Absperrventil 110 zum Absperren des flüssigen Druckmediums nach Beendigung des Eilganges. Der Hilfskolben bewegt sich bei Füllung des Ringraumes 128 durch die Zuführleitung 130 mitIn each of the two supply lines 130, 131 there is a shut-off valve (not shown) according to the one shown in FIG. 2 shut- off valve 110 for shutting off the liquid pressure medium after the end of the rapid traverse. The auxiliary piston moves with the filling of the annular space 128 through the supply line 130
Druckmedium in der F i g. 5 nach links, bei Füllung des Ringraumes 129 bewegt sich der Hilfskolben nach rechts. Eine Zuführleitung 127 innerhalb der Kolbenstange 126 des Hilfskolbens 137 dient zur Zuführung des Druckmediums in den Arbeitsraum 132. Aber auch die Kolbenstange 125 des Arbeitskolbens 138 kann die Zuführung des Druckmediums für den Krafthub aufweisen.Print medium in FIG. 5 to the left, when the annular space 129 is filled, the auxiliary piston moves to the right. A supply line 127 within the piston rod 126 of the auxiliary piston 137 is used to supply the pressure medium into the working space 132. However, the piston rod 125 of the working piston 138 can also have the supply of the pressure medium for the power stroke.
Der Hilfskolben kann also auf sehr verschiedene Art und Weise an beliebigem Ort innerhalb des ZylindersThe auxiliary piston can therefore be positioned anywhere within the cylinder in very different ways
arretiert werden. Diese Arretierung kann durch Absperren des flüssigen Druckmediums mittels eines Absperrventils erfolgen oder die Arretierung erfolgt durch mechanische oder elektrische Klemmung des Hilfskolbens. Des weiteren kann die Mitnahme des Hilfskolbens bei der Ausführung als Verdrängungskörper am Arbeitskolben auf verschiedene Art und Weise bewerkstelligt werden. Auch hier kann die Halteeinrichtung kraftschlüssig oder formschlüssig sein.be locked. This locking can be done by shutting off the liquid pressure medium by means of a Shut-off valve or the locking takes place by mechanical or electrical clamping of the Auxiliary piston. In addition, the auxiliary piston can be carried along when it is designed as a displacement body be accomplished on the working piston in different ways. Here, too, the holding device be non-positive or positive.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen For this purpose 3 sheets of drawings
Claims (11)
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:driven;
characterized by the following features:
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