DE2945863A1

DE2945863A1 - Antriebszylinder fuer fluidische steuerungen

Info

Publication number: DE2945863A1
Application number: DE19792945863
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Frisch
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1980-05-29
Also published as: IT7927315A0; AT379000B; DE2945863C2; ATA823378A; FR2441748B1; IT1124979B; FR2441748A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antriebszylinder für fluidische Steuerungen, mit einem hin- und hergehenden Kolben und einer selbsttätigen Umsteuereinrichtung für den Kolben.

Für die Durchführung der Stellbewegungen, die in pneumatischen und hydraulischen Steuerungsanlagen erforderlich sind, werden zweckmäßig Antriebsvorrichtungen verwendet, die durch das gesteuerte Druckmittel selbst betätigt werden. Die hiefür bekannten Antriebszylinder besitzen einen die Stellbewegungen ausführenden Kolben, der mit dem anzutreibenden Gerät antriebsverbunden und durch eine Umsteuereinrichtung in dauernder Bewegung gehalten ist.

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Für die Umsteuerung sind Endschalter bekannt, auf die der Kolben in seinen Endlagen auftrifft, wodurch eine Umschaltung der Zu- und Abführung des Druckmittels bewirkt wird. Außerdem sind verschiedene Schiebersteuerungen bekannt, die entweder mechanisch mit den Kolbenbewegungen gekoppelt sind oder aber durch das Druckmittel umgeschaltet werden, welches hlebei durch den Antriebskolben über in den Antriebszylinder mündende Steuerkanäle ge-

steuert ist. i

Die bekannten Antriebszylinder sind mit verhältnismäßig aufwendigen Umsteuereinrichtungen versehen. ■ Trotzdem 1st es schwierig, den Kolbenhub zu verändern oder die Kolbenbewegungen individuell zu steuern. Es gibt Jedoch Anwendungsfälle, die unterschiedliche Kolbenhübe und auch individuell angepaßte Kolbenbewegungen verlangen, z.B. einen raschen Vorlauf und einen langsamen Rücklauf des Kolbens. Mit einfachen Endschaltern oder einem Steuerschieber zur Umsteuerung der Kolbenbewegungen sind diese Anforderungen nicht oder nur mit großem Aufwand zu erfüllen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Antriebszylinder für fluidische Steuerungen zu ^! vereinfachen und insbesondere hinsichtlich ihrer Umsteuereinrichtung so zu verbessern, daß individuellen Anforderung auf einfache Weise entsprochen werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Umsteuereinrichtung aus einem Sitzkörper, der wenigstens

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Je einen ZufUhrungs- und einen Entlastungskanal aufweist, und einer über .diesem verschiebbaren Umschaltplatte besteht, die mit dem Sitzkörper einen Druckraum begrenzt, der mit dem Zylinderraum über einen Drosselquerschnitt in Verbindung steht, und die über in entgegengesetzten Richtungen betätigbare Ventile den oder die Zuführungs- und Entlastungskanäle steuert. Durch diese einfache Anordnung können individuelle Steuerbewegungen ausgeführt werden, für die bisher Druckschalter oder Frequenzgeber und durch diese gesteuerte Arbeitsventile erforderlich waren. Das erfindungsgemäße Gerät vereinigt die Funktion der Druckschalter und der Arbeitsventile.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Sitzkörper im Zylinder feststehend, vorzugsweise als Zylinderdeckel angeordnet und der Kolben mit einer Rückstellfeder versehen sein. Die Umsteuereinrichtung bewirkt hiebei eine druckabhängige Umschaltung des einfach wirkenden oszillierenden Zylinders. Diese Anordnung kann besonders vorteilhaft dann angewendet werden, wenn der Kolben in bestimmten Zeitintervallen rasch ausfahren und anschließend langsam einfahren soll.

Nach einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebszylinders kann der Sitzkörper vom Kolben gebildet sein, der einen vorzugsweise koaxialen, im Zylindergehäuse abgedichtet geführten Fortsatz mit einem Kanal für die Zufuhr des Antriebsmittels zum Sitzkörper oder für die Entlastung aufweist. Bei

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dieser Ausführung ist eine Rückstellfeder nicht erforderlich, weil die Rückstellung durch das Druckmittel selbst erfolgt. Die Frequenz des Kolbens ist hiebei vom Druck des Antriebsmittels weitgehend unabhängig.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen Fig. 1 einen axialen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform, Fig. 2 eine andere Ausführungs form, gleichfalls im axialen Mittelschnitt und Fig. 3 einen axialen Mittelschnitt durch eine weitere Variante der Erfindung, Jeweils in vereinfachter schematischer Darstellung.

In allen Ausführungsbeispielen ist der Antriebszylinder mit 1 und dessen Zylinderbohrung mit 2 bezeichnet In der Zylinderbohrung 2 ist ein Kolben 3 angeordnet, der hin- und hergehend verschiebbar ist und die Antriebsbewegungen ausführt. Außerdem ist eine Umsteuereinrichtung U vorgesehen.

Die Umsteuereinrichtung 4 weist einen Sitzkörper 5 auf, in dem jeweils wenigstens ein Zuführungskanal 6 und wenigstens ein Entlastungskanal 7 für die Zu- und Abführung des Antriebsmittels vorgesehen sind. Über dem Sitzkörper 5 ist eine Umschaltplatte 8 verschiebbar gelagert, die einen zwischen ihr und dem Sitzkörper 5 liegenden Druckraum 9 begrenzt. Dieser steht

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mit der Zylinderbohrung 2 auf der anderen Seite der Umschaltplatte 8 über einen mit 10 bezeichneten Drosselquerschnitt in Verbindung. Schließlich ist mit der Umschaltplatte 8 jeweils wenigstens ein Ventilverschlußkörper 11 verbunden, der jeweils einen Entlastungskanal 7 steuert.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Kolben mit einer Rückstellfeder 12 versehen und mit einer durch den Antriebszylinder 1 nach außen geführten Kolbenstange verbunden, welche die Antriebsbewegungen des Kolbens überträgt. Der Sitzkörper 5 ist in der Zylinderbohrung 2 feststehend und durch O-Ringe 14 abgedichtet angeordnet, wobei er den Zylinderdeckel bildet. Für die Zuführung des Antriebsmittels 1st in der Außenwand des Antriebszylinders eine Anschlußbohrung 15 vorgesehen, an die ein Ringraum des Sitzkörpers 5 anschließt, von welchem der Zuführungskanal 6 ausgeht, der durch die Umschaltplatte 8 gesteuert ist. Für die Abführung des Antriebsmittels befindet sich im Boden des Sitzkörpers 5 eine Ausnehmung 17, in welcher auch der Ventilverschlußkörper 11 des Entlastungskanals 7 angeordnet ist.

Wenn durch die Anschlußbohrung 15 Druckmittel,

z.B. Druckluft zugeführt wird, wirkt diese über den Rings'

raum 16 und den oder die Zuführungskanäletauf die Umschaltplatte 8. Dadurch wird die Umschaltplatte 8 und mit dieser auch der Ventilverschlußkörper 11 angehoben,

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Welcher den Entlastungskanal 7 schließt. Das weiterhin zufließende Druckmittel bewirkt einen Druckanstieg im Druckraum 9 unter der Umschaltplatte 8, da ein schnelles Abströmen in die Zylinderbohrung 2 durch den Drosselquerschnitt 10 und den geringen Spalt zwischen der Zylinderbohrung 2 und dem Umfang der Umschaltplatte 8 verhindert wird. Dieser Druck hält den Ventilverschlußkörper 11 in seiner geschlossenen Lage. Zugleich strömt aber über die genannten Drosselquerschnitte Druckmittel in die Zylinder· bohrung 2 und bewegt den Kolben 3 gegen die Kraft der Rückstellfeder 12 nach oben, wobei die Kolbenstange 13 ausfährt und die gewünschte Stellbewegung oder Betätigung ausführt. Die Geschwindigkeit des Kolbens und damit die Arbeitsfrequenz des Antriebszylinders ist vom Druck des zugeführten Druckmittels abhängig. Sobald der Kolben seim obere Totpunktlage erreicht hat, baut sich in der Zylindi bohrung 2 ein Druck auf, der schließlich sich dem Druck im Druckraum 9 nähert. Da der Druck in der Zylinderbohrung 2 auf die ganze Fläche der Umschaltplatte 8 wirkt die wirksame Fläche des Druckraumes 9 hingegen um die Abdichtfläche des Ventilverschlußkörpers 11 kleiner ist, wird die Umschaltplatte 8 nach unten bewegt und der Entlastungskanal 7 geöffnet, wobei gleichzeitig die Zuführung skanä Ie 6 geschlossen werden. Das Druckmedium kann sodann aus der Zylinderbohrung 2 über den Drosselquerschnitt 10, den Druckraum 9» den Entlastungskanal 7 und

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die Ausnehmung 17 nach außen abströmen. Dies hat zur Folge, daß der Kolben 3 unter Einwirkung der Rückstellfeder 12 nach unten fährt, bis er seine untere Endlage erreicht hat, worauf ein neuer Arbeitstakt in der beschriebenen Weise beginnt. Die Einfahrgeschwindigkeit des Kolbens 3 wird von der Größe des Drosselquerschnittes 10 bestimmt.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von Jener nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Umsteuereinrichtung 4 im Kolben 3 untergebracht ist. Der Sitzkörper 5 wird von einem Teil des Kolbens 3 gebildet, in dessen Achse der Zuführungskanal 6 für das Antriebsmittel vorgesehen ist. Der Kanal 6 ist durch einen koaxialen Fortsatz 18, der durch einen Dichtring 19 abgedichtet in einer Bohrung 20 des Antriebszylinders gleitet, nach außen geführt. In die Bohrung 20 mündet die Anschlußbohrung 15 für die Zuführung des Antriebsmittels. Für die Abführung des Druckmittels sind zwei Ventilverschlußkörper 11 vorgesehen, welche Je einen Entlastungskanal 7 steuern, die über die Zylinderbohrung mit einem in der Seitenwand des Antriebszylinders 1 vorgesehenen Schlitz 21 verbunden sind, der als Entlastungsöffnung ins Freie führt. Im Schlitz 21 ist ein im Kolben befestigter Stift 22 nach außen geführt, der die Stellbewegungen des Kolbens 3 nach außen überträgt.

Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1

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hebt das durch die Anschlußbohrung 15, die Bohrung 20 und den Zuführungskanal 6 zugeführte Druckmittel die Umschaltplatte 8 an, wobei die Entlastungskanäle 7 durch die Ventilverschlußkörper 11 verschlossen werden. Im Druckraum 9 baut sich sodann ein Druck auf, der den Kolben 3 nach unten in seine andere Endlage bewegt. Sobald diese erreicht ist, gleicht sich der Druck im Druckraum 9 durch den Drosselquerschnitt 10 und den Uberströmspalt am Umfang der Umschaltplatte θ mit jenem in der Zylinderbohrung 2 aus, worauf die Umschaltplatte 8 aufgrund der größeren wirksamen Fläche, die vom Druck in der Zylinderbohrung 2 beaufschlagt ist, nach unten bewegt wird, den Zuführungskanal 6 verschließt und die beiden Entlastungskanäle 7 öffnet. Der Druck in der Zylinderbohrung 2 wird sodann über den Drosselquerschnitt 10 langsam abgebaut, wobei der Kolben 3 aufgrund des Druckes, der von dem durch die Anschlußbohrung 15 zugeführten Druckmittel auf den Querschnitt des koaxialen Fortsatzes 18 des Kolbens 3 ausgeübt wird, langsam wieder· in seine obere Endlage zurückgeschoben wird.

Auch bei der Variante nach Flg. 3 ist die Umsteuereinrichtung 4 im Kolben 3 untergebracht. Der koaxiale Fortsatz 18 des Kolbens 3 ist aus dem Zylindergehäuse abgedichtet nach außen geführt, wobei der Entlastungskanal 7 in den Hohlraum des Fortsatzes 18 mündet. Bei offenem

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.Entlastungskanal 7, wenn der Ventilverschlußkörper 11

S/ abgehoben ist und sich die Umschaltplatte /in der in Fig. 3 dargestellten unteren Lage befindet, hebt das durch die Anschlußbohrung 15 zuströmende Druckmittel, welches auf die Unterseite des Kolbens 3 wirkt, diesen nach oben in die dargestellte Lage. Sobald der Kolben 3 die oberQ Endlage erreicht hat, hebt der durch die Zuführungskanale 6 auf die Umschaltplatte 8 wirkende Druck diese nach oben, wobei der Entlastungskanal 7 geschlossen wird. Der sich im Druckraum 9 sodann aufbauende Druck, dessen wirksame Angriffsfläche um die Querschnittsfläche des Fortsatzes 18 größer ist als die vom unter dem Kolben befindlichen Druckmittel beaufschlagte Kolbenfläche, bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 3 nach unten. In der unteren Endlage steigt wiederum - wie in den vorgehend

der Druck

beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen -/in der Zylinderbohrung 2 aufgrund der Zuströmung von Druckmittel durch den Drosselquerschnitt 10 an, bis die Umschaltplatte nach unten bewegt, die beiden ZufUhrungskanäle 6 geschlossen und der Entlastungskanal 7 geöffnet werden. Die dadurch bewirkte Umschaltung veranlaßt den Kolben 3» in seine obere, in Fig. 3 gezeigte Endlage zurückzukehren.

Patentansprüche:

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Claims

"^{: :} ■ " " "■''■ Reg.-Nr.: Hr 240 Anm.: Hoerbiger Ventilworke'Aktiengesellschaft Braunhubergasse 23, Wien XI (Österreich)

Titel: Antriebszylinder für fluidische Steuerungen Patentanspr ü c h e ;

Antriebszylinder für fluidische Steuerungen, mit einem \ hin- und hergehenden Kolben und einer selbsttätigen Umsteuereinrichtung für den Kolben, dadurch gekennzeichnet,; daß die Umsteuereinrichtung (4) aus einem Sitzkörper (5), derwanigstens Je einen Zuführungs-(6) und einen Entlastungs kanal (7) aufweist, und einer Über diesem verschiebbaren Umschaltplatte (8) besteht, die mit dem Sitzkörper (5) einen Druckraum (9) begrenzt, der mit dem Zylinderraum (2) über einen Drosselquerschnitt (10) in Verbindung steht, und die über in entgegengesetzten Richtungen betätigbare Ventile (11) den oder die ZufUhrungs- (6) und Entlastungskanäle (7) steuert.
2. Antriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzkörper (5) im Zylinder (1) feststehend, vorzugsweise als Zylinderdeckel angeordnet und der Kolben (3) mit einer Rückstellfeder (12) versehen ist.
3. Antriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzkörper (5) vom Kolben (3) gebildet ist, der einen vorzugsweise koaxialen, im Zylindergehäuse abgedichtet geführten Fortsatz (18) mit einem Kanal (6) für die Zufuhr des Antriebsmittels zum Sitzkörper (5) oder für die Entlastung aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED COPY