DE3206852A1

DE3206852A1 - Pneumatic or hydraulic multiple tandem clamping/punching cylinder

Info

Publication number: DE3206852A1
Application number: DE19823206852
Authority: DE
Inventors: Miroslav Dipl.-Ing. 8581 Marktschorgast Tichy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-15

Abstract

Pneumatic or hydraulic multiple tandem cylinder, in particular for clamping, punching and certain press uses, which is characterised by especially small installation dimensions and especially high force as well as insensitivity to eccentricities, which could appear during production and assembly of the cylinder. The favourable ratio of force to installation dimensions also enables the pneumatic construction to be used for clamping purposes on cutting machines or for punching work in industrial sectors, where hitherto only the use of hydraulic cylinders was possible.

Description

Pneumatischer oder hydraulischer Mehrfachtandem-Spann-/Stanz-ZylinderPneumatic or hydraulic multiple tandem clamping / punching cylinder

A. Beschreibung zum Hauptanspruch und Nebenanspruch Bekanntes Problem eines herkömmlichen Tandemzylinders ist die Einhaltung der Konzentrizität von mehreren Kolben und Kolbenstangen sowie den Führun- geSVdie Kolben und Kolbenstangen. Im Fig. 12 ist in einem nerkommllchen Tandemzylinder mit nur zwei Kolben eingezeichnet, wieviele Durchmesser müssen konzentrisch bearbeit'et werden um eine Verklemmung eines Kolbens, oder einer Kolbenstange im zylinder durch Exz.eatrizität zu vermeiden. Von der Vielzahl der Zentrizitäts-Zeichen ist leicht einzusehen, daß die Zentrizitäts-Toleranzen sehr eng gehalten werden müssen, um die notwendige Gesamtzäntrizität in zulässigen Grenzen halten zu können. Die Einhaltung von so vielen und so engen Toleranzen in der Produktion treibt die Fertigungskosten hoch. Bei Mehrfachtandemzylinder steigt die Zahl der Eonzen trizitäts-Anforderungen linear mit dem Zahl der Kolben weiter.A. Description of the main claim and secondary claim A known problem of a conventional tandem cylinder is maintaining the concentricity of several pistons and piston rods as well as the guide geSV the pistons and piston rods. In Fig. 12 it is shown in a common tandem cylinder with only two pistons how many diameters must be machined concentrically in order to avoid jamming of a piston or a piston rod in the cylinder due to eccentricity. From the large number of centricity symbols it is easy to see that the centricity tolerances must be kept very tight in order to be able to keep the necessary total centricity within permissible limits. Compliance with so many and so tight tolerances in production drives up manufacturing costs. In the case of multiple tandem cylinders, the number of centricity requirements increases linearly with the number of pistons.

Diese Nachteil ist von manchen Konstrukteuren dadurch umgegangen, daß manche Teile des Tandemzylinders, z. B. die Einzelzylinder, werden überhaupt nicht zentriert und erst bei der Montage werden zentriert, z. B. der Einzelzylinder auf dem Kolben, oder auf die Kolbenstange/Kolbenauf satz des nächsten, evtl'. vorherigen Zylinders, sh. z.B. der Deutsche Patent Nr. 1576163. Diese Methode verlangt aber eine Fachmontage, verteurt die Montage und macht eine Reparatur beim Laienkunde unmöglich - außerdem beseitigt die Gefahr einer Verklemmung nicht mit absoluten Sicherheit.Some designers have avoided this disadvantage by that some parts of the tandem cylinder, e.g. B. the single cylinder, are at all not centered and only centered during assembly, e.g. B. the single cylinder on the piston, or on the piston rod / piston attachment of the next, possibly. previous Cylinder, see e.g. German Patent No. 1576163. However, this method requires a specialist assembly, verts the assembly and repairs the lay customer impossible - also does not eliminate the risk of deadlock with absolute Safety.

Aus den oben beschriebenen Gründen haben Zylinder-Hersteller Tandemzylinder fast ausschließlich mit maximal zwei Kolben gebaut - mehrfach Tandemzylinder war auf dem Markt nur als Sonderanfertigung erhältlich. Praktisch alle Tandemzylinder waren aus serienmäßig gefertigten Teilen der normalen (universellen, Nichttandem-) Zylindern zusammengestellt. In der metallver- arbeitenden IndustrieY'solche Pheumatik-Zylinder für die Spann, oder Stanzzwecke unverwendbar, weil sie zu groß und zu schwach sind - es werden hier ausschließlich hydraulische Spann-/Stanz-Zylinder verwendet - Pneumatik -Spann-/Stanzzylinder werden gar nicht gefragt, weil auch keine geeignete in Katalogen zu finden sind. Weil sie aber gar nicht gefragt werden, hat sich auch keine Pneumatik-Firma bemüht, sie zu entwickeln und im Katalog veröffentlichen. IJnd so ist die Situation entstanden, daß pneumatische Spann- und Stanz-Zylinders die für die metallverarbeitende Industrie geeignet wären, stellen in Gegenwart eine Weltmarktlücke. Leitende Idee des Erfinders ist, diese Marktlücke auszufüllen.For the reasons described above, cylinder manufacturers have built tandem cylinders almost exclusively with a maximum of two pistons - multiple tandem cylinders were only available on the market as custom-made products. Practically all tandem cylinders were made up of series-produced parts of the normal (universal, non-tandem) cylinders. In the metal working industry, such pheumatic cylinders cannot be used for clamping or punching purposes because they are too big and too weak - only hydraulic clamping / punching cylinders are used here - pneumatic clamping / punching cylinders are not asked for at all because they are too no suitable ones can be found in catalogs. But because they are not asked at all, no pneumatics company has tried to develop them and publish them in the catalog. And so the situation arose that pneumatic clamping and punching cylinders would be suitable for the metalworking industry, present a gap in the world market. The inventor's guiding idea is to fill this gap in the market.

Der Erfinder hat der Problem der Vielzahl der Zentrizitäts-Toleranzen in zwei Alternativen geIöst, wobei die beiden Alternativen haben ihre spezifische Verwendung.The inventor has the problem of the large number of centricity tolerances resolved into two alternatives, the two alternatives having their specific Use.

In der ersten Alternative sind die Kolben 3 und die Kolbenauf sätze (Kolbenstangen) 5 voneinander getrennte Teile. Weil der Kolben 3 (Fig. 7), als auch der Eolbenaufsatz 5 im Zylinder 2 geführt werden, dürfen diese Führungen weitgehend exzentrisch zueinander sein - es kann trotzdem zu keiner Verklemmung kommen.In the first alternative, the pistons 3 and the piston attachments are (Piston rods) 5 separate parts. Because the piston 3 (Fig. 7), as well the Eolbenaufsatz 5 are guided in the cylinder 2, these guides may largely be eccentric to one another - there can still be no jamming.

Die zweite Alternative ist ein Kompromiß zwischen dem Wunsch wenige Zentrizitätsttoleranzen und dem Wunsch auch wenige Längentoleranzen zu haben. Hier wird jede Kolben 3 (Fig. 1) mit dem Kolbenauf satz 5 aus einem Stück gefertigt. Werden deren beide Außendurchmesser bei einer Aufspannung in der Drehbank gedreht, werden sie, ohne Verteuerung der Produktion,(Fig.8) ausreichend konzentrisch sein. Werden auch die beide Führungen in dem Einzelzylinder 2 bei einer Aufspannung in der Drehbank gedreht, werdenig.9) sie auch, ohne Verteuerung der Produktion, ausreichend konzentrisch sein.The second alternative is a compromise between wanting a few Centricity tolerances and the desire to have few length tolerances. here each piston 3 (Fig. 1) with the Kolbenauf set 5 is made in one piece. If both of their outer diameters are turned in one clamping in the lathe, they will be sufficiently concentric without making production more expensive (Fig. 8). If the two guides in the single cylinder 2 are also clamped in on the lathe, they are also sufficient, without making production more expensive be concentric.

Diese zwei Teile (der Einzelzylinder 2 als ein Teil, der Kolben 3 mit dem Kolbenaufsatz 5 als zweite TeiI) werden nach diese Erfindung immer so konstruiert und montiert, daß sich immer ein Kolben 3 + Eolbenaufsatz 5 (also ein Teil) nur in einem Einzelzylinder 2 befindet und (beim Eolbedlub) bewegt. Die alle Einzelzylinder 2 dürfen auch hier weitgehend exzentrisch aufeinander montiert werden. In den Fig. 1, 4, und 5 sind verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der zweiten Alternative dargestellt.These two parts (the single cylinder 2 as one part, the piston 3 with the piston attachment 5 as the second part) are always designed according to this invention and mounted so that there is always one piston 3 + Eolben attachment 5 (i.e. one part) only is located in a single cylinder 2 and moves (at the Eolbedlub). The all single cylinders 2 may also be mounted largely eccentrically on top of each other. In Fig. 1, 4, and 5 different possible embodiments of the second alternative are shown.

Diese zweite Alternative ist also Gegenteil zum Patent Nr. 1576163, wo sich immer der Kolben in einem Einzelzylinder befindet, sein Solbenaufsat-z aber in dem nächsten Einzel zylinder, der erst bei der Montage auf den Kolbenaufsatz zentriert werden muß.This second alternative is the opposite of patent No. 1576163, wherever the piston is in a single cylinder, but its Solbenaufsat-z in the next single cylinder, which is only installed on the piston attachment must be centered.

Weil die zweite Alternative mehr Vorteile bringt, als die erste (die nur aus didaktischen Gründen auf der ersten Stelle beschrieben wurde), ist die zweite Alternative als Patent-Hauptanspruch und die erste Alternative als Nebenanspruch angemeldet.Because the second alternative has more advantages than the first (the was only described in the first position for didactic reasons), is the second Alternative as the main patent claim and the first alternative as a secondary claim Registered.

B. Beschreibung zu den Unteransprüchen.B. Description of the subclaims.

Hydraulik-Spann-/Stanz-Zylinder verwenden 20 bis 50 mal so hohe Drücke, als die Pneumatik-Spann-/Stanz-Zylinder. Um die Hydraulik-Spannzylinder mit Pneumatik-Spannzylinder ersätzen zu können, muß die Ausnützung des Raumes und des Materials bis an die Extremität-Grenze gehen. Rund doppelte Kraft kann man erreichen durch die Vergrößerung des Kolben-Nenndurchmessers D (Fig. 10), ohne die Außenabmessungen des Zylinders zu vergrößern. Erfinder löst diesen Problem damit, daß er durch geeignete Konstruktion belastet der Material in möglichst allen Querschnitten bis auf die Meteri'alermüdungsgrenze für die verlangte Lebensdauer des Zylinders. Z. B. im Unteranspruch 7 ist es damit ausgedrückt, daß die Wanddicke W1, Fig. 10, des Einzel zylinders 2 schmäler, als 2 ffi des Kolben-Nenndurchmessers ist - z. B.Hydraulic clamping / punching cylinders use 20 to 50 times higher pressures, than the pneumatic clamping / punching cylinder. To the hydraulic clamping cylinder with pneumatic clamping cylinder To be able to replace it, the use of the space and the material must go to the limit of the extremities walk. Around double the force can be achieved by increasing the nominal piston diameter D (Fig. 10) without increasing the external dimensions of the cylinder. Inventor solves this problem with the fact that it loads the material by suitable construction in as many cross-sections as possible except for the mechanical fatigue limit for the one required Life of the cylinder. For example, in dependent claim 7 it is expressed that the wall thickness W1, Fig. 10, of the individual cylinder 2 is narrower than 2 ffi of the nominal piston diameter is - z. B.

2 mm Zylinderwanddicke beim Nenndurchmesser 100 mm. So schmale Zylinderwände baut noch keine Firma.2 mm cylinder wall thickness with a nominal diameter of 100 mm. Such narrow cylinder walls doesn't build a company yet.

Die restlichen 10 bis 25 male Kraftvergrößerung erreicht Erfinder damit, daß er durch konstruktive Maßnahmen und wiederum extreme Material'ausnützung bis zur Ext'remitäts-Grenze die Länge des Einzelzylinders 2 verkürzt, sodaß bis 30fach Pneumatik-Tandemzylinder nach diesen Patent die gleiche Länge hat, als ein herkömmliche Nichttandem-Hydraulikzylinder.Inventor achieved the remaining 10 to 25 times the force increase so that he through constructive measures and again extreme material utilization The length of the individual cylinder 2 is shortened to the extremity limit, so that up to 30-fold pneumatic tandem cylinder according to this patent has the same length as a conventional non-tandem hydraulic cylinders.

Die kurze Bauart wird dadurch erreicht, daß A, die gesamte Konstruktion wird äußerst vereinfacht, sodaß solche Tandemzylinder überwiegend nur für Spann- und Stanz-Zwecke geeignet wird.The short design is achieved in that A, the entire construction is extremely simplified, so that such tandem cylinders are mostly only used for clamping and punching purposes becomes suitable.

B. die Zylinderböden 7 (Fig. 10), sowie die Kolben 3 (Fig. 11) werden kegelig gestaltet, und zwar so, daß immer dort, wo größere Biegemoment in der Wand ist, wird auch die Wanddicke größer und wo der Biegemoment kleiner ist, ist auch die Wand schmaler - d. h. die Zilinderböden sind dicker bei dem äußerem Durchmesser D, Fig. 10, die Kolben bei dem kleinerem Drchmesser d, Fig. 11, wobei die beide Kegel haben den gleichen KegelwinkeloS, sodaß der kegelige Kolben 3 paßt lückenlos in den Wohlkegel des Zylinderbodens 7 des Einzelzylinders 2.B. the cylinder bottoms 7 (Fig. 10), and the piston 3 (Fig. 11) conically designed, so that always where there is greater bending moment in the wall is, the wall thickness also becomes larger and where the bending moment is smaller, is also the wall narrower - d. H. the bottom of the cylinder is thicker for the outer diameter D, Fig. 10, the pistons with the smaller diameter d, Fig. 11, the two Cones have the same cone angle oS, so that the conical piston 3 fits without any gaps into the well-cone of the cylinder base 7 of the individual cylinder 2.

C. die Wanddicke W2 des Zylinderbodens 7 (Fig. 10) ist bis auf die oben beschriebenen Materialermüdungsgrenze geschmälert - in Unteranspruch 8 ist es ausgedrückt als: schmäler als 5,5 % D (diese Wert liegt weit unter den heute verwendeten Zylinderboden-Wanddicken).C. the wall thickness W2 of the cylinder base 7 (FIG. 10) is up to the Material fatigue limit described above reduced - in dependent claim 8 is it is expressed as: narrower than 5.5% D (this value is far below today's cylinder base wall thicknesses used).

D. ebenso wird die Wanddicke W3 des Kolbens 3 (Fig. il) geschmälert.D. also the wall thickness W3 of the piston 3 (Fig. Il) is reduced.

Wiirde der Zylinderboden 7 überall die gleiche Wanddicke haben, müßte es die Wanddicke W4 (Fig. 10) sein, die dem maximalen Biegemomen in dem Zylinderboden 7 entspricht. Ähnlich der Kolben 3 (Fig. 11), sollte er überall die gleiche Dicke haben, müßte es die Dicke Wq sein. In solchem ) Fall werden der Kolben 9 und der Zylinderboden 7 zusammen W4 + W5ysein.The cylinder base 7 would have to have the same wall thickness everywhere it be the wall thickness W4 (Fig. 10) that corresponds to the maximum bending moment in the cylinder base 7 corresponds. Similar to piston 3 (Fig. 11), it should be everywhere have the same thickness, it should be the thickness Wq. In such case, the Piston 9 and the cylinder base 7 together be W4 + W5y.

Bei kegeligen Kolben 3 und Zylinderboden 7 sind sie zusammen nur Wq + W6 dick, Fig. 10 und 11. Diese kleine Unterschied von W5 - W6 ist bei einem z.B. 60fachen Tandemzylinder 60mal so groß und ist dann keinesfalls unbedeutend.In the case of the conical piston 3 and cylinder base 7, they are only Wq together + W6 thick, Figures 10 and 11. This small difference from W5 - W6 is in an e.g. 60 times the tandem cylinder is 60 times as large and is then by no means insignificant.

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Claims

Claims andemylinder 1, Fig. 1 to 7, for gaseous, or liquid pressure transmission media, consisting of any number of individual cylinders 2, in which there are pistons 3, which (up to possibly the first piston 4, Fig. 1, 5 and 6) are each provided with a Kolbenauf set 5 for the force connection of the piston 7 serves to the next, possibly previous piston 3, FIGS. 1 to 5, thereby characterized in that the piston attachment 5 (Fig. 1 to 5) each on the side of the Piston 3 is that the piston 3 with the piston extension belonging to the piston 5 is only located in a single cylinder housing 2.

2. Tandem cylinder also claim 1, characterized in that the Piston 3 and the associated piston attachment 5, are two separate parts that are attached to one another, possibly next to each other, Fig. 7.

3. Tandem cylinder according to claim 1, characterized in that the Piston 3 with the piston attachment 5 belonging to it are made from one piece, Figs. 1 and 4.

4. Tandem cylinder according to claim 1, characterized in that the Piston 3 and its associated Eolbenaufsatz 5 made as two separate parts are, but then firmly, non-removable connected together, Fig. 6.

5. Tandem cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that that the cylinder bottom 7 of the individual cylinder 2 has the shape of a hollow cone with a cone angle α, Figs. 1, 2, 3 and 10.

6. Tandem cylinder according to claim 1, or 2 and 5, characterized in that that the piston 3 has the shape of a full'vegels, with the same Eegelwinkel, than the adjacent cylinder base, Figs. 1, 2, 3 and 11.

7. tandem cylinder according to claim 1, or 2, characterized gekennzeiehaet, that the smallest wall thickness W1, Fig. 10, of the single cylinder 2, less than 2% of the Nominal piston diameter D.

8. Tandem cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that that the mean wall thickness W2, Fig. 10, of the cylinder base 7, is less than 5.5% of the EolTen nominal diameter meter D is.

9. Tandem cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that that the mean wall thickness W3, Fig. 11, of the piston 3, less than 5.5% of the nominal piston diameter D is.