DE3216753A1

DE3216753A1 - Vorrichtung zum erzeugen von druecken bei einem kolben

Info

Publication number: DE3216753A1
Application number: DE19823216753
Authority: DE
Inventors: Manfred 7859 Efringen-Kirchen Emmert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-05-05
Filing date: 1982-05-05
Publication date: 1983-11-10

Description

Vorrichtung zum Erzeugen von Drücken
bei einem Kolben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Drücken bei einem Kolben mittels eines durch ein Druckmedium beaufschlagbaren elastischen Bauteils, welches zwischen dem Kolben und einem festen Anschlag angeordnet ist.
Zum Erzeugen von Drücken bei einem Kolben werden üblicherweise Druckzylinder eingesetzt, welche aus einem kreiszylindrischen Gehäuse und einem darin geführten Kolben bestehen. Im Inneren des Zylinders mündet eine Anschlußbohrung für die Zu- und Ableitung eines Druckmediums, beispielsweise von Druckluft oder Hydraulik flüssigkeit.
Zwischen der Zylinderwandung und dem Kolben sind Dichtungsringe angeordnet, die verhindern, daß das Druckmedium zwischen der Zylinderwandung und dem Kolben auszutreten vermag. Eine einwandfreie Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwandung ist praktisch nur möglich, wenn Kolben und Zylinderbohrung einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Der Kolbendruck ist hierbei abhängig vom Druck des Druckmediums und von der KolbenFläche. Da der Druck des Druckmediums üblicherweise begrenzt ist, ist es erforderlich, für hohe Kolbendrücke die Kolbenfläche möglichst groß zu machen, was Zylinder großen Durchmessers bedingt, deren Einbau Schwierigkeiten bereitet. Eine weitere Schwierigkeit eines großen Kolbendurchmessers ist darin zu sehen, daß die Abdichtung zwischen Kolben und Zylinderwand problematisch wird. Insbesondere ist dann eine einwandfreie Führung des Kolbens im Zylinder erforderlich. Um den Nachteil eines großen Kolbendurchmesser zu vermeiden, ist es bekannt, Stufenzylinder zu verwenden. Diese weisen jedoch einen komplizierten Aufbau auf und sind daher teuer.
Ein weiterer Nachteil ist in ihrer relativ großen Baulänge zu sehen. Weiterhin ist es bekannt, zur Erzeugung hoher Drücke den Kolben auf einen Kniehebelmechanismus wirken zu lassen, welcher dann den Arbeitsdruck ausübt.
Auch dieser Aufbau ist relativ aufwendig und weist zudem den Nachteil auf, daß er je nach Einbauverhältnissen nicht einsetzbar ist.
Es sind weiterhin flexible Druckbehälter in Form von Druckluftkissen bekannt. Es handelt sich hierbei um längliche. oder runde flache Behälter aus einem elastiscWen Material, die einen in das Behälterinnere führenden Druckluftanschluß aufweis#n.Werden diese Druckluftkissen zwischen einem festen Anschlag und einem Kolben angeordnet, dann ist es bei Beaufschlagung der Druckluftkissen mittels Druckluft möglich, Schneide- , Verformungs- oder Spannarbeiten usw. durchzuführen. Derartige Druckluftkissen können auch hintereinander angeordnet werden, um den Hub des Kolbens zu erhöhen. Diese Druckluftkissen weisen gegenüber den vorerwähnten Druckzylindern eine Reihe von Vorteilen auf.
Sie üben beispielsweise eine gleichbleibende Flächenpressung aus, was bei vielen Anwendungsfällen günstiijrcp ist als die nahezu punkt förmige Pressung, welche ein konventioneller Kolben ausübt.
Nachteilig ist hierbei, daß die Druckluftkissen relativ teuer sind, da sie aus Sicherheitsgründen einen gegenüber dem Arbeitsdruck vielfach höheren Berstdruck standhalten müssen. ttleitelhin ist nachteilig, daß sie gegenüber scharfen Kanten und scharfkantigen Gegenständen empfindlich sind, da diese die Wandungen des Kissens beschädigen können.
Auch wird ihre Alterungsbeständigkeit insbesondere in oxidierender Atmosphäre und bei Einwirkung von UV-Strahlen negativ beeinflußt.
Es besteht die Aufgabe, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein einfacher und kostengünstiger Aufbau in Rechteckbauweise sich ergibt.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmnar.
Ausführunysbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Teillängsschnitt bei einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 einen Teillängsschnitt bei einer weiteren Ausführungsform; Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; Fiq. 4 einen Längsschnitt durch einen Spannzylinder im nichtbeaufschlagten Zustand; Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch den Zylinder nach Fig. 4 in beaufschlagtem Zustand und Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4.
Der im Querschnitt rechteckige Kolben 2 ist anordnet in einem topfförmigen Zylinder 1 der ebenfalls rechteckiqen Querschnitt aufweist.
Das Gehäuse des Zylinders 1 besteht aus ~ iner Unterseite 8, von welcher rechtwinklig zwei Wandungen 9, 10 abgehen. Deren zueinander zeigende Flächen 11, 12 sind plan und verlaufen parallel zueinander. Zwischen diesen Flächen 11, 12 ist auch der Kolben 2 geführt. Rechtwinklig zu den Wandungen 9, 10 und rechtwinklig zur Unterseite 8 jeist das Gehäuse des Zylinders 1 zwei weiter- Wandungen 13, 14 auf, zwischen denen der Kolben 2 mit Spiel angeordnet ist.
Der Kolben 2 ist an seiner Unterseite gegenüber der Unterseite 8 des Zylinders 1 mit einer länglichen , in Längsrichtu U-förmigen Ausnehmung 15 versehen, welche zur Unterseite 8 des Zylinders 1 hin offen ist. In dieser Ausnehmung 15 ist angeordnet eine elastische tianschette 3, welche unterseitig gegen die Unterseite 8 des Zylinders 1 anliegt.
Diese Manschette 3 weist Dichtungslippen 16 auf, welche in das Innere der Manschette 3 gerichtet sind und welche gege die Flächen 11, 12 anliegen. Die Wandung 9 ist mit einer Anschlußbohrung 17 versehen, welche mit dem Inneren der Manschette 3 komuniziert.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 handelt es sich um eine zylindrische im nicht eingebauten Zustand runde Manschette. Die Manschette 3' nach Fig. 2 besteht aus einem bandförmigen Material . Die beiden Enden dieser bandför-liger Manschette 3' sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Leisten 18, 18' gas- und flüssigkeitsdicht verbunden mit dem Grund der tJ- förmigen Ausnehrn#nq 15. Diese Enden können jedoch auch über die gleichen Leisten verbunden sein mit der Unterseite 8 des Zylinders 1. Möglich ist auch eine Klebeverbindung.
An beide Enden von Kolben 2 und Zylinder 1 können Rückholfedern vorgesehen sein. Eire derartige Ausbildung ist linksseitig in Fig. 1 gezeigt. Hierbei ist ein Schraubbolzen 5 mit der Unterseite 8 des Zylinders 1 verschraubt.
In einer Sackbohrung 19 des Kolbens 2 ist zwischen dem Grund dieser Sackbohrung 19 und dem Kopf 20 des Schraubbolzens 5 die Rückholfeder 4 angeordnet, welche den Kolben 2 in Richtung der Unterseite 8 des Zylinders 1 presst. Der Schraubbolzen 5 ist hierbei einstellbar mit der Unterseite 8 verschraubbar, womit der Hub des Kolbens 2 einstellbar begrenzbar ist.
Wird über die Bohrung 17 ein Druckmedium in das Innere 7 der Manschette 3 gepresst, dann führt der Kolben 2 eine Hubbewegung in Pfeilrichtung 21 aus. Wird das Innere 7 der Manschette 3 entlüftet, dann wird der Kolben 2 durch die Feder 4 in seine dargestellte Ursprungslage zurückgeführt.
Zwi-schen den beiden Flachen 11, 12 kann ein das Innere der Manschette 3 teilweise ausfüllender Block 22 angeordnet sein. Durch diesen Block 22,wie er in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, wird das Totvolumen der Manschette 3 verringert und damit entsprechend das Volumen des Druckmediums verringert, welches in das Innere der Manschette 3 eingebracht werden muß.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Rechteckbauweise, bei welcher die Baugröße dem jeweiligen Einsatzzweck anpaßbar ist. Der Kolben 2 übt eine Flächenpressung aus, wobei der vom Kolben 2 ausgeübte Druck größer ist gegenüber dem Druck bei einem Rundzylinder gleicher Baubreite. Dies wird erreicht durch die relativ große "Kn-lbenfläche" des Kolbens 2 bzw. der Manschette 3.Die Bauhöhe der Vorrichtung ist hierbei relativ gering. Da der Kolben 2 gegenüber den Wandungen 13, 14 ein Spiel aufweist, kann sich der Kolben 2 einer leichten Schräglage anpassen. Die Vorrichtung zeichnet sich durch die Verwendung von wenig Einzelteilen aus, wobei lediglich die Flächen 11, 12 einer Feinbearbeitung unterworfen werden müssen.
Die Vorrichtung ist für die vielfältigsten Verwendungszwecke einsetzbar, wie beispielsweise zum Heben, Spannen, Pressen, Drücken, Prägen, Schneiden und Stanzen.
Das Prinzip der Verwendung einer Manschette 3 besteht darin, daß bei einer Druckbeaufschlagung des Inneren 7 der Manschette 3 diese bestrebt ist, eine kreisrunde Form einzunehmen, wodurch der Kolben 2 in Pfeilrichtung 21 bewegt wird.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen einen Zylinder, der in erster Linie als Spannzylinder geeignet ist. Beim ihm übt der Kolben 2' einen Druck aus, wenn das Innere 7 der Manschette 3 vom Druckmedium nicht beaufschlagt ist.
In den Fig. 4 bis 6 sind diejenigen Teile, welche gleich oder äquivalent sind zu denjenigen nach den Fig. 1 bis 3 mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
Der im Querschnitt wiederum rechteckige Zylinder 1' besteht aus einer Unterseite 8' und den Wandungen 9', 10', 13' und 14'. Der Kolben 2' ist zwischen diesen Wandungen geführt. Zwischen den Flächen 11' und 12' der Wandungen 9' und 10' ist die Manschette 3 angeordnet.
An der der Unterseite 8' gçgenüb~erliegenden Seite liegt die Manschette 3 gegen einen gehäusefesten Anschlag 23 an. In diesen Anschlag 23 ist eingeschraubt der Schraubbolzen 5' . Zwischen dem Grund der Sackbohrung 19' und dem Kopf 20' des Schraubbolzens 5' ist die Rückholfeder 4' angeordnet. Zwischen Nuten 26 an der Unterseite 8' und Nuten 27 an der Unterseite des Kolbens 2' sind zwei Federpakete 24, 25 angeordnet. Diese Federpakete 24, 25 bestehen aus federelastischen Flachfedern, beispielsweise aus gewal ztem Stahlbandmaterial. Im Ruhezustand handelt es sich um gerade Federn , wie in Fig. 4 gezeigt. Im Ruhezustand liegen diese Federpakete 24, 25 gegen die Manschette 3 und außenseitig gegen den Anschlag 23 an.
In der Stellung nach Fig. 4 üben diese Federpakete 24, 25 einen Druck auf den Kolben 2' aus. Dieser ist daher aus dem Zylinder 1' nach außen bewegt.
Soll der Kolben 2' in das Innere des Zylinders 1' bewegt werden, dann wird dem Inneren 7 der Manschette 3 ein Druckmedium zugeführt, wodurch die Manschette 3 mit ihren Außenseiten die Federpakete 24, 25 nach außen drückt, wie dies die Fig. 5 zeigt. Durch die Rückholfeder 4' wird daher der Kolben 2' in das Innere des Zylinders 1' bewegt.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Stellung ist der Kolben 2' geeignet, gegen irgendwelche Gegenstände zu pressen und diese dadurch festzuspannen. Sollen die vom Kolben 2' gespannten Gegenstände gelöst werden, dann wird in das Innere 7 der tlanschette 3 ein Druckmedium geleitet, durch der Kolben 2' den gehaltenen Gegenstand freigibt.

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Erzeugen von Drücken bei einem Kolben mittels eines durch ein Druckmedium beaufschlagbaren elastischen Bauteils, welches zwischen den Kolben einem festen Anschlag angeordnet ist , dadurch g e -k e n n z e i-c h n e t, daß das elastische Bauteil aus einer im wesentlichen zylindrischen Manschette (3) besteht, welche zwischen zwei planen, zueinander parallelen Flächen (11, 12) eines im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Zylinders (l) angeordnet ist, dessen dazu rechtwinklig verlaufende Unterseite (8) als fester Anschlag dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die manschette (3) in einer im wesentlichen U-förmigen Ausnehmung des Kolbens (2) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine der parallelen Flächen (11, 12) eine Anschlußbohrung (l,) Für das Druckmedium aufweist, die sich in das Innere (7) der Manschette (3) erstreckt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Manschette (3) nach innen gerichtete Dichtlippen (16) an ihren Rändern aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben (2) im uesentlichen rechteckig ausgebildet und im Zylinder (l) mit Spiel geführt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen Zylinder (1) und Kolben (2) mindestens eine Rückholfeder (4) vorgesehen ist, welche den Kolben (2) in den Zylinder (1) bewegt.
7, Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Manschette (3) als Rundmanschette ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Manschette (3') aus einem Bandmaterial besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Enden des Bandmaterials dicht mit der Unterseite des Kolbens (2) verbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Enden des Bandmaterials dicht mit der Unterseite (8) des Zylinders (l) verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den parallelen Flächen (11, 12) des Zylinders (1) ein das Innere (7,N der manschette (3) teilweise ausfüllender Block (22) angeordnet ist.
12. Vor ichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen der Unterseite (8') des Zylinders (1') und der Unterseite des Kolbens (2') Federpakete (24, 25) aus Flachfedern angeordnet sind , welche gegen die Manschette (3) anliegen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß an der Unterseite (8') des Zylinders (1') und der Unterseite des Kolbens (2') jeweils Nuten (26, 27) vorgesehen sind, in denen die Enden der Federpakete (24, 25) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Federpakete (24, 25) im Ruhezustand gegen einen gehäusefesten Anschlag (23) anliegen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der gehäusefeste Anschlag (23) die Federpakete (24, 25) geringfügig vorspannt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anschlag (233 im Zylinder (1') nahe des Kolbens (2') angeordnet ist und gegen ihn die Manschette (3) anliegt.