-
Zylinder und Kolben/Zylinder-Baugruppe
-
mit regelbarem Hub Die Erfindung betrifft einen Zylinder mit regelbarem
Hub bzw.
-
eine IÇolben/Zylinder-Baugruppe mit regelbarem Hub.
-
Bei verschiedenen Arten von gesteuerten Mechanismen ist es wünschenswert,
eine genaue IIin- und Herbewegung für eine Arbeitszylinder- und/oder Kolbenstangenanordnung
zu haben, um einen Gegenstand in geregelter Weise zwangsläufig und schnell über
eine bestimmte Strecke zu bewegen. Ferner ist es gemeinliin notwendig, eine im wesentlichen
als Standardzylinder anzusehende Einheit zur Verfügung zu haben, wobei der wirksame
Hub des Steuerkolbons so eingeregelt werden kann, daß verschiedene erforderliche
Betriebsbedingungen erfüllt werden.
-
Bei einer bekannten Fkonstrulztion (USA-Patentschrift 2 922 397) ist
ein Arbeitskolben vorhanden, wobei ein bewegbarer Ililfs-
Kolbenlcopf
an der Kolbenstange angeordnet ist, um den Kolbenhub durch Änderung in der wirksamen
Arbeitslänge der Kolbenanordnung in der Einheit zu verändern.
-
Die Anwendung von unter Druck stehenden Flüssigkeiten oder Strörnungsmitteln
in Zylindersystemen aus Vorrats- oder Zufuhrbehältern heraus ist in den USA-Patentschriften
3 494 027 und 015 538 beschrieben, während nach den USA-Patentschriften 3 568 559
und 3 577 831 ein bewegbarer Zylinder und eine feste Kolbenstange, die mit einer
Flüssigkeitsquelle über eine Bohrung in der Befastigungseinrichtung verbunden ist,
vorgesehen sind.
-
Bei Konstruktionen der vorerwähnten Art traten einige schwerwiegende
Leckageprobleme auf insofern, als zwei axial beabstandete Kolben sich mit der Kolbenstange
bewegten und für beide ein dichter Abschluß im Zylinder notwendig wurde, und weiterhin
war für den Zylinder ein Trommelpolieren erforderlich, während die eibungs- oder
Anlaufkraft der beiden Kolbenanordnungen recht hoch war.
-
Es besteht jedoch auf dem einschlägigen Gebiet der Technik ein Bedarf
für eine günstig und zuverlässig arbeitende Kombination oder Baugruppe von Kolben
und Zylinder, die einen einstell-bzw. regelbaren Hub hat, wobei die Anordnung wirksam
arbeiten und leicht zu warten sein soll.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben/Zylinder-Baugruppe
zu schaffen, bei der die Länge des Kolbenhubes im Zylinder in einfacher Weise verändert
werden kann, um sich wiederholende Arbeitsbedingungen durch eine unkomplizierte
mechanische Konstruktion einstellen zu können. Ferner wird angestrebt, einen Hilfskolben
in dem Zylinder vorzusehen, der in letzterem axial beweglich ist, und zwar durch
eine externe Druckflüssigkeit, um die Arbeitslänge der Zylinderanordnung und damit
den Kolbenhub zu regeln. Weiterhin soll die Anlaufreibung
in einer
F.olben/Zylinder-Baugruppe herabgesetzt werden, es soll an beiden Enden der Bewegung
eines auf einstellbarer Länge hin- und hergehenden Kolbens eine Luftkissenwirkung
erzeugt werden, es sollen in einer solchen Baugruppe verbesserte Bedingungen für
die Abdichtung geschaffen werden und die gesamte Vorrichtung soll eine lange Lebensdauer
bei minimaler Wartung haben.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Kolben/Zylinder-Baugruppe, bei der der
Kolben einen cinregelbaren Hubweg hat, erfindungsgemäß gelöst dadurch, daß die Baugruppe
einen Zylinder mit geschlossensen Enden aufweist, in dem ein Kolben mit daran befestigter
Kolbenstange verschiebbar angeordnet ist; die Kolbenstange ist rohrförmig, d.h.,
sic ist innen hohl und geht vom einen Zylinderende aus; mit dem Zylinder und der
Kolbenstange ist ein Ililfskolben in dichter Anlage, wobei die Kolbenstange Öffnungen
aufweist, die ihren hohlraum mit einer zwischen dem Kolben und IIilfskolben gelegenen
Stelle verbinden; eine Flüssigkeitszufuhr ist am einen Zylinderende angeschlossen,
um dorthin Druckflüssigkeit zu führen, die im weiteren Strömungsverlauf gegen eine
Fläche des Llilfskolbens gelangt, so daß dessen Lage an der Kolbenstange in bezug
zum geschlossenen Zylinderende verändert werden kann, was dazu führt, daß die wirksame
Arbeitslänge des Zylinders von dessen einem Ende her regelbar ist.
-
Der Erfindungsgegenstand wird an einem in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstelung der
Baugruppe gemäß der Erfindung und damit verbundene Einrichtungen zur Druckflüssigkeitszufuhr
zur Baugruppe; Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Kolben/Zylinder-Baugruppe,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt - im größeren Maßstab - durch die geschlossene untere
Stirnseite (Bodenplatte ) des Zylinders von Fig. 2.
-
Die schematische Darstcllung von Fig. 1 zeigt eine Kolben/ Zylinder-Daugruppe
10 mit regelbarem Hub, mit der eine Zuleitung 12 für Flüssigkeitsdruck verbunden
ist, in welcher normalerweise ein Steuerventil 14 liegt und die zu einem Behälter
16 führt, in dem Öl oder eine andere, üblicherweise unter Druck stehende Flüssigkeit
enthalten ist. Vom Leiiälter 16 führt ein Entlüftungsrohr 18 über ein Steuerventil
20 zu einer Druckluftzuleitung 22 oder zu einer Entlüftungsleitung 24, wodurch im
Behälter 16 irgen@ein gewünschter Druck erzeugt und dann nach Wunsch zur Baugruppe
10 übertragen werden kann, worauf noch eingegangen werden wird.
-
Wie der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, ist eine übliche Druck luftzufuhreinriclltung
und/oder asteucrung 30 mit einer Steuerleitung 32 verbunden, die an ein Ende eines
Zylinders 34 angeschlossen ist, während der andere Ausgang der gesteuerten Einrichtung
30 mit einer Steuerleitung 36 verbunden ist, die in geeigneter Weise zu einer Kolbenstange
38 führt, welche sich in den Zylinder 34 erstreckt und mit dem darin betriebsbereit
aufgenommenen Kolben 40 verbunden ist. Im Zylinder 34 befindet sich ein Hilfskolben
42, der von der einen Stirnfläche des Zylinders durch ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen
44 getrennt ist. Die effektive Hublänge der Kclbenstange 38 und des daran befindlichen
Kolbens 40 im Zylinder 34 liegt somit zwischen der fixierten Setzung des Hilfs@
-Lens 42 und dem Ende des Zylinders, an das die Steuerl@ Lg 32 angeschlossen ist,
jedoch kann dieser Abstand, wie nachstehend beschrieben werden wird, verändert werden.
-
Den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Teilen von Fig. 1 ist der Buchstabe
"a" zur bezugszahl angefügt, wobei diese Fig 2 und 3 die technischen Einzelheiten
im Vergleich zur schematischen Darstellung von Fig i wiedergeben.
-
Demzufolgc zeigen die Fig. 2 und 3 einen Zylinder 34a, eine Kolbenstange
38a, einen Kolben 40a und einen Hilfskolbeii 42a, wobei der Zylinder 34a mit einer
Steuerleitung 32a in Verbindung steht. Die gegenüberliegende Steuerleitung 36a stellt
eine arbeitsseitige Verbindung zu einer Kolbenstangenbohrung 39 her, um Druckflüssigkeit
durch die Bohrung 39 zu Auslaßöffnungen 41 zu führen, die am axial innen liegenden
Ende der Kolbenstange 38a und der einen Stirnfläche (innere Stirnfläche) des Kolbens
40a unmittelbar benachbart vorgesehen sind. Die Leitungen 12, 32, 36, 32a, 36a od.dgl.
können, wenn es erforderlich ersciieint, flexibel sein.
-
Im Anwendungsfall des Erfindungsgegenstandes ist das (außen liegende)
Ende der Kolbenstange 38a üblicherweise, wie Fig. 1 zeigt, in seiner Lage fest verankert,
wobei der gesamte Zylinder 34a zur Erzeugung der gewünschten Steuerirkung hin- und
herbewegt wird. ine Last L kann am einen Ende des Zylinders für eine gesteuerte
Bewegung mittels der Vorrichtung gemaß der Erfindung vorgesehen sein; jedoch kann
auch der Zylinder festgelegt sein, wobei die Last von einer beweglichen Kolbenstange
getragen wird.
-
Der Zylinder 34 weist eine geschlossene Stirnseite (Bodenplatte) 50
auf, durch die'sich die Kolbenstange 38a erstreckt; das gegenüberliegende Ende des
Zylinders 34a weist eine in geeigneter Weise daran befestigte IiopfplaS;e 52 auf.
-
Übliche Dichtungen 54, z.B. O-Ringe, dichten den Kolben 40a im Zylinder
34a ab, während für die Abdichtung des Hilfskolbens 42a im Zylinder ortsfeste oder
statische Dichtungen 56 vorgesehen sind. Gegenüber der Kolbenstange 38a ist der
lIilfskolben 42a durch die Dichtungen 58 abgeschlossen. Herkömmliche Flüssigkeitsdichtungen
60 befinden sich in betrieblicher Anlage an einer Packungsstopfbuchse 59 oder einer
ähnlichen Anordnung, die an bzw. in der Bodenplatte 50 anliegt, um die Kolbenstange
38a gegen eine Leckage abzudichten.
-
Gemäß einem Merlçmal der Erfindung sind an jedem Ende des IIubweges
des Kolbens 40a einstellbare Luftkissenbegrenzungen oder -anschläge vorgesehen.
Demgemäß hat die Kolben/Kolbenstangen-Anordnung eine axial davon in den Zylinder
34 vorragende Sonde oder einen Finger 62, die bzw. der in eine Kammer 64 in der
Kopfplatte 52 hineinreicht. Die Sonde ist in der Kammer mittels eines Dichtungsringes
66 abgedichtet, so daß zwischen der Kopfplatte 52 des Zylinders 34a und dem Kolben
40a eingeschlossene Luft allmählich von dort durch eine in der Kopfplatte vorgesehene
Bohrung 68 entweichen kann. Diese Bohrung 68 steht mit einer Innenbohrung 70 und
der Kammer 64 für eine Strömung zur Steuerleitung 32a hin in Verbindung. Zusätzlich
ist ein einstellbares Ventil 72 regelbar in der Kopfplatte 52 zur Einstellung der
Strömungsmenge der eingeschlossenen Luft aus der Bohrung 68 heraus und durch die
verbindende Innenbohrung 70 hindurch zum Austritt aus dem Zylinder aufgenommen.
-
Am entgegengesetzten Zylinderende ist eine gleichartige Luftkissenbegrenzung
ebenfalls vorhanden, die hier aus einer rohrartigen Verlängerung 74 am Kolben 40a
besteht, die sich zur Bodenplatte 50 des Zylinders hin erstreckt. Die Verlängerung
74 kann in einer im Hilfskolben 42a vorgesehenen Seiikbohrung 76 aufgenommen und
in dieser mittels einer Dichtung 78 an der axial innen liegenden Fläche abgedichtet
werden. Zwischen den einander benachbarten Flächen des Kolbens 40a und des lIilfskolbens
42a eingeschlossene Luft wird somit langsam durch eine kleine Auslaßboiirung 80,
die in der axial innen liegenden Fläche des Hilfskolbens 42a ausgebildet ist und
zur Senkbohrung 76 Verbindung hat, austreten sowie zu den Auslaßöffnungen 41 in
der Kolbenstange und damit wieder zurück zur verwendeten Steuerung strömen. Die
Abströmungsmenge an eingeschlossener Luft wird durch ein Ventil 81 geregelt, welches
vom IIilfskolben 42a getragen wird und in die Auslaßbohrung; 8o eingreift.
-
Aus Vorstehendem wird klar, daß die Stellung des Hilfskolbens 42a
in bezug auf die Kolbenstange 38a geregelt werden kann, wenn das Ventil 14 geöffnet
wird, um eine Strömung von Druckflüssigkeit durch die Leitung 12 in die Baugruppe
gemäß der Erfindung zuzulassen. Die Zufuhrleitung 12 für Druckflüssigkeit steht
mit der Bodenplatte 50 in Verbindung, in der sich eine Bohrung 82 bofindot, so daß
eine Strömung zum radial innen liegenden Teil des Zylinders im Bereich der Kolbenstange
38a und zu einer Öffnung 84 zwischen der axial außen liegenden Flache 86 des Hilfskolbens
42a sowie dem angrenzenden Teil der Bodenplatte 50 gegeben ist und Druckflüssigkeit
in diesen Bereich gelangt. Diese Druckflüssigkeit wird den lIilfskolben in axialer
ictung an der Kolbenstange 38a zum ortsfesten Kolben 40a hin bewegen, wie in Fig.
2 angedeutet ist.
-
Der auf die Flüssigkeit im Behälter 16 einwirkende und durch das Ventil
20 oder eine andere Einrichtung geregelte Druck ist ausreichend, so daß ein Öffnen
des Ventils 14 zu einer Flüssigkeitsströmung führt, die eine axiale Bewegung des
Hilfskolbens 42a zum Kolben 40a hin bewirkt. Diese Bewegung wird in geeigneter Weise
durch die Ventile 14 sowie 20 geregelt oder eingestellt, und die Kolbenverstellung
kann durch Justierung der Drucksteuerung 30 unterstützt werden, um die für den Zylinder
34a gençunschte wirksame Arbeits- oder Iiublänge zu erhalten. Das Ventil 14 wird
dann geschlossen, so daß der iiilfskolben 42a in der gewünschten Lage gehalten wird.
Der Ifilfskolben 82a kann gegen die Bodenplatte 50 durch Druckentlastung auf der
Leitung 12 und Druckaufwendung durch die Steuerung 30 bewegt erden.
-
In dem System zwischen dem iiilfskolben und der Zylinder-Bo-Bodenplatte
eingeschlosseno Luft kann aus diesem mittels einer herkömmlichen Entlüftungsvorrichtung
30, die in die Bodenplatte 50 eingesetzt ist, abgelassen werden.
-
Wie zu sehen ist, ist die Druck- bzw. Steuerleitung 32 die zum Ausfahren
der Baugruppe dienende Leitung, während durch die Leitung 36 zugeführter Druck dem
Einfahren der Baugruppe diont, um die schnelle, genaue und gesteuerte IIin- und
Herbewegung, die angestrebt wird1 zu bewerkstelligen. Da bei dem Erfindungsgegenstand
übliche Dichtungen zur A@wendung kommen, ist ein Trommelpolieren der Innenfläche
des Zylinders 34a nicht erforderlich und es besteht gegenüber bisher bekannten Ausführungen
eine bedeutend niedrigere Anlaufreibung. Im Zylinder bewegt sich nur der Kolben
40a, die Kolbenstange 38a bewegt sich lediglich in bezug auf den Hilfskolben 42a
und die flodenplatte 50 des Zylinders, wodurch die Anordnung relativ einfach abzudichten
ist und leistungsfähig arbeitet.
-
Leerseite