DE3222688A1

DE3222688A1 - Druckmittelzylinder mit endpunktschalter

Info

Publication number: DE3222688A1
Application number: DE19823222688
Authority: DE
Inventors: Raymond J. 60126 Elmhurst Ill. Knable
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1981-06-18
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-01-05
Also published as: CA1179710A; AU8470482A; US4413549A; AU550460B2; GB2105518B; GB2105518A

Description

75524

PARKER-HANNIFIN CORPORATION Cleveland, Ohio (V.St.A.)

Druckmittelzylinder mit Endpunktschalter

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder mit einer Schalteinrichtung zur Anzeige der Stellung eines in dem Druckmittelzylinder angeordneten Kolbens oder anderen beweglichen Gliedes.

Es ist bekannt, in einem Druckmittelzylinder eine radialbewegliche Schalterbetätigungsstange vorzusehen, an welcher der sich dem Ende seines Hubes nähernde Kolben angreift. Diese bekannten Anordnungen haben aber bestimmte Nachteile, welche die Schaffung eines zuverlässigen Betätigungsmechanismus verhindern. Beispielsweise werden beim Angriff des Kolbens an diesen bekannten Betätigungseinrichtungen diese einer beträchtlichen Belastung durch Querkräfte unterworfen. Man kann diese Querkräfte aufnehmen, wenn die Stange einen großen Durchmesser hat und in einer Führungsbohrung satt passend gelagert ist. Da die Stange an ihrem einen Ende mit dem in dem Zylinder herrschenden Druck beaufschlagt ist, wirken auf die Stange starke Druckmitteldruckkräfte ein und ist eine relativ steife Rückstellfeder erforderlich, damit kurzzeitig wirkende Druckmitteldrücke und dergleichen nicht zu feh!betätigungen des Schalters führen können. Betätigungsstangen von großem Durchmesser sind auch beträchtlichen Reibungskräften unterworfen, die nicht nur die hin- und hergehende Bewegung der Betätigungsstange, sondern auch eine Drehbewegung derselben in ihrer

Führungsbohrung hindern. Eine derartige Drehbewegung ist vorteilhaft, weil dadurch der Verschleiß der Spitze des am inneren Ende der Betätigungsstange vorgesehenen Gleitstückes über eine größere Fläche verteilt und daher die Standzeit des Gleitstückes verlängert wird. Eine größere Betätigungsstange erfordert ferner eine große Dichtung, so daß die Reibung und die Gefahr einer Leckage vergrößert werden.

Nach einem anderen Vorschlag kann man eine schlanke Betätigungsstange verwenden und mit einem Gelenk versehen, um die Belastung durch Querkräfte zu beseitigen oder weitgehend herabzusetzen. Die dünne Stange ist nur schwachen Reibungskräften unterworfen, die die Längs- und die Drehbewegung der Stange nicht wesentlich behindern. Infolgedessen kann man auch eine schwächere Rückstellfeder verwenden, so daß auch die an der Spitze des Gleitstückes wirksame Kraft und damit auch der dort auftretende Verschleiß vermindert wird.

Eine bekannte Anordnung dieser Art 1st in der US-PS 3 661 053 angegeben, in der eine schlanke Betätigungsstange mit einem kugelförmigen Gleitstück kombiniert ist. Dank der Verwendung dieses kugelförmigen Gleitstückes wirken auf die Betätigungsstange keine Querkräfte ein, und da das kugelförmige Gleitstück in seiner Führungsbohrung frei verdrehbar ist, wird der Verschleiß über die Oberfläche des Gleitstückes verteilt. Bei dieser Ausbildung können jedoch Fehlbetätigungen vorkommen, die möglicherweise auf die Verlegung von Kanälen zurückzuführen sind, die dazu dienen, zum Ausgleich der auf das Gleitstück wirkenden Drücke den im Zylinder herrschenden Druckmitteldruck zu übertragen, oder auf ein Verlegen der Führung für das Gleitstück derart, daß dieses an seinem Umfang sehr starken Reibungskräften ausgesetzt wird. Ferner sind in dieser Ausführungsform ein kugelförmiges Gleitstück und eine diesem angepaßte Gleitführung erforderlich, was bei der Verwendung der Betätigungseinrichtung bei verschieden großen Zylindern oder bei verschieden großen Dämpferkolben oder beim Auftreten verschieden hoher Drücke zu bestimmten Problemen

bei der Konstruktion führt. Die Abmessungen des kugelförmigen Gleitstückes und der Führung für dasselbe müssen genau vorgegeben werden und ihre Einhaltung ist in der Massenfertigung schwierig und schwer zu kontrollieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines mit einem Endpunktschalter versehenen Druckmittelzylinders, bei dem die vorstehend angegebenen Schwierigkeiten dadurch verringert werden, daß eine relativ schlanke Betätigungsstange verwendet wird, auf die nur geringe Druckmitteldruckkräfte einwirken, so daß die Rückstellfeder relativ schwach sein kann und daher das am inneren Ende der Stange vorgesehene Gleitstück keinem übermäßig starken Verschleiß ausgesetzt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt ein Druckmittelzylinder der vorstehend beschriebenen Art gemäß der Erfindung ein am einen Ende des Zylinders vorgesehenes Endgehäuse, in dem das genannte bewegliche Glied unter Steuerung durch Druckmitteldruck hin- und herbewegbar und das mit einer sich quer zur Bewegungsbahn des beweglichen Gliedes erstreckenden Querbohrung und mit einer Flachsenkung ausgebildet ist, ein in der Flachsenkung eingeschraubtes und abgedichtetes Führungsgehäuse, das in der Flachsenkung einen Druckraum begrenzt, der über die Bohrung des Endgehäuses mit dem Innern des Druckmittelzylinders in Strömungsverbindung steht und das eine zentrale Bohrung besitzt, die mit dem Druckraum in Strömungsverbindung steht, einen auf dem Führungsgehäuse montierten Schalter, eine in der zentralen Bohrung gleitend gelagerte Betätigungsstange, die zum Betätigen des Schalters mit ihrem einen Ende an dem Schalter angreifen kann und die zu der Querbohrung des Endgehäuses hin und von ihr weg bewegbar ist, eine in dem Druckraum angeordnete Einrichtung zum Abdichten der Betätigungsstange, ein an der Betätigungsstange befestigtes

und mit ihr bewegbares Kopfstück, das mit einer zentralen Blindbohrung ausgebildet ist, eine Rückstelleinrichtung, die das Kopfstück von dem Endgehäuse wegzubewegen trachtet, und ein in der Blindbohrung angeordnetes Gleitstück, das in der Querbohrung des Endgehäuses geführt ist und sich von dem genannten Druckraum durch die Querbohrung des Endgehäuses ins Innere des Druckmittelzylinders und In die Bewegungsbahn des beweglichen Gliedes erstreckt und eine kegelförmige Spitze besitzt, an der das bewegliche Glied angreifen und dadurch das Gleitstück in der Querbohrung des Endgehäuses und damit auch das Kopfstück und die Betätigungsstange zur Betätigung des Schalters bewegen kann, wobei das Gleitstück eine Schulter besitzt, deren Querabmessung größer ist als der der Querbohrung des Endgehäuses, so daß das Gleitstück in dem Druckraum gehalten wird, und das Gleitstück an seinem Umfang mit Mitteln versehen ist, die zum Ausgleich der auf das Gleitstück wirkenden Druckmi-te1drücke eine Strömungsverbindung zwischen dem Innern des Druckmittelzylinders und dem genannten Druckraum herstellen.

In der nachstehend ausführlich beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Betätigungsstange an ihrem unteren Ende mit einem Gleitstück geführt, das eine Querbohrung des Endgehäuses durchsetzt und In die Bewegungsbahn des Kolbens des Druckmittelzylinders vorsteht. Beim Angriff des Kolbens an dem Gleitstück wird dieses quer zur Bewegungsbahn des Kolbens bewegt. Das Gleitstück hat im Querschnitt vorzugsweise die Form eines Quadrats und in seinem äußeren und inneren Endteil abgerundete Ecken. Dabei hat die Führung für den inneren Endteil des Gleitstückes einen runden Querschnitt und ist dieser untere Teil des Gleitstückes mit Abflachungen ausgebildet, die mit der Führung große Strömungskanäle für den Druckausgleich bilden. Der abgerundete, äußere Endteil des Gleitstückes ist in einer Blindbohrung eines Kopfstückes angeordnet, das an der Betätigungsstange befestigt ist. Infolge

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einer Gleitpassung zwischen dem Gleitstück und dem Kopfstück sind diese Teile gegeneinander verdrehbar. Die Betätigungsstange selbst ist relativ frei drehbar, weil sie wegen ihrer schlanken Form nur geringen Reibungs- und Druckmitteldruckkräften ausgesetzt ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß gleiche Teile der Betätigungseinrichtung bei Druckmittelzylindern zahlreicher verschiedener Größen und Arten verwendet werden können und im wesentlichen nur die Baulänge des Gleitstückes und die Längen seines mit abgerundeten Ecken ausgebildeten äußeren und inneren Endteils dem Druckmittelzylinder entsprechend gewählt zu werden brauchen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Figur 1 teilweise im Axialschnitt das Endgehäuse und das ihm benachbarte Ende eines Druckmittelzylinders, der mit dem in der Schalterbetätigungsstellung befindlichen Endpunktschalter in Form eines Mikroschalters und der Betätigungseinrichtung für diesen Schalter versehen ist,

Figur 2 in größerem Maßstab im Axialschnitt die Betätigungseinrichtung gemäß der Figur 1 in der Ruhestellung mit abgenommenen Teilen,

Figur 3 in noch größerem Maßstab eine Untersicht von Teilen der Betätigungseinrichtung und des Endgehäuses gemäß der Figur 2 und

Figur 4 in einer Seitenansicht eine andere Ausführungsform des Gleitstückes.

In der Zeichnung ist ein Teil eines Druckmittelzylinders 10 gezeigt, in dessen rohrförmigen^ Zylinderkörper

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ein an einer Kolbenstange 13 befestigter Arbeitskolben 12 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Der Zylinderkörper 14 ist mit einer Endkappe 15 abgeschlossen, die mit einer Blindbohrung 18 ausgebildet ist, die mit dem Innern des Zylinderkörpers in Strömungsverbindung steht. Auf dem Arbeitskolben 12 ist ein Dämpferkolben 16 montiert, der sich in die Blindbohrung 18 erstreckt und an seinem freien Ende eine abgeschrägte Randfläche 19 besitzt. Der Dämpferkolben16 dient in an sich bekannter Weise zum Dämpfen der Bewegung des Arbeitskolbens 12 bei dessen Annäherung an seine Endlage durch steuerbares Zusammendrücken des in der Blindbohrung 18 enthaltenen Druckmittels. Ein ähnlicher Dämpfer kann am entgegengesetzten Ende des Druckmittelzylinders 10 vorgesehen sein.

Die Endkappe 15 besteht aus einem zylindrischen Block und ist mit einer die Dämpferbohrung 18 schneidenden Querbohrung 20 und mit einer Flachsenkung 21 ausgebildet, die an ihrem dem Dämpferkolben 16 näherliegenden, inneren Ende von einer Schulter 22 begrenzt und die an ihrem äußeren Ende mit einem Gewinde versehen ist. In dieses ist ein Führungsgehäuse 24 geschraubt, das gegenüber der Endkappe 15 mittels eines O-Ringes 25 abgedichtet ist und in der Flachsenkung 21 einen Druckraum 23 begrenzt.

In dem Führungsgehäuse 24 ist eine Betätigungseinrichtung für den von dem Betätigungsgehäuse getragenen Mikroschalter 26 gelagert. Dieser ist in dem Schaltergehäuse befestigt, das auf dem äußeren Teil des Führungsgehäuses 24 montiert und mit einer Mutter 29 festgelegt ist. Das Schaltergehäuse 2 8 ist eine Anschlußdose zur Verbindung auf zu externen Stromkreisen führende Leitungen und ist zu diesem Zweck mit einer Ausnehmung 30 für den Anschluß eines Schutzrohrs ausgebildet. In der Zeichnung ist ein Mikroschalter 26 in Form eines einpoligen Umschalters vorgesehen, doch können im Rahmen der Erfindung natürlich Schalter, Gehäuse und dergleichen zahlreicher verschiedener Arten verwendet werden.

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In der Figur 2 ist die in dem Führungsgehäuse 2 4 gelagerte Betätigungseinrichtung genauer dargestellt. Das Führungsgehäuse 24 ist mit einer zentralen Bohrung 31 und an deren innerem Ende mit einer Flachsenkung 32 ausgebildet. In der zentralen Bohrung 31 ist eine schlanke Betätigungsstange 34 längsverschiebbar und drehbar gelagert und an ihrem unteren Ende mit dem O-Ring 35 abgedichtet. Die Betätigungsstange 34 ist so lang, daß sie sich von der Flachsenkung 32 am inneren Ende des Führungsgehäuses 24 durch dieses und aus ihm heraus erstreckt und zum Betätigen des Mikroschalters 26 an dessen Druckknopf 36 angreift. Die Betätigungsstange 34 besitzt an ihrem inneren Ende ein Gewinde, auf das ein Kopfstück 38 geschraubt ist. Dieses ist ein allgemein zylindrischer Körper, der aus einem im Querschnitt quadratischen Werkstück mit abgerundeten Ecken hergestellt ist und in der Flachsenkung 21 gleitend gelagert ist. In der unteren Stirnfläche des Kopfstückes 38 ist eine Blindbohrung 39 ausgebildet. Zwischen einer Schulter des Kopfstückes 38 und einem am Grund der Flachsenkung 32 des Führungsgehäuses 24 vorgesehenen Stützring 41 ist eine Druckfeder 40 eingespannt, die das Kopfstück 38 einwärts gegen den Dämpferkolben 16 zu bewegen trachtet.

In der Blindbohrung 39 des Kopfstückes 38 ist das Gleitstück 42 angeordnet, das sich unter dem Einfluß der Feder 40 mit dem Kopfstück 38 einwärts zu dem Dämpferkolben hinzubewegen trachtet. Gemäß der Figur 3 ist das Gleitstück aus einem im Querschnitt quadratischen, metallischen Stabmaterial hergestellt. Das Gleitstück 42 ist so lang, daß es von dem Kopfstück 38 durch die Querbohrung 20 der Endkappe in deren Bohrung 18 reicht und in die Bewegungsbahn des Dämpferkolbens 16 vorsteht. An seinem inneren Ende besitzt das Gleitstück 42 eine kegelförmige Spitze 44, an welcher der Schrägrand 19 des Dämpferkolbens 16 angreifen kann, wenn dieser sich in die Bohrung 18 hinein bewegt. Durch diesen Angriff werden das Gleitstück 42, das Kopfstück 38 und die

Betätigungsstange 34 in die in der Figur T gezeigte Stellung auswärtsbewegt, wobei der Mikroschalter 26 durch Drücken des Druckknopfes 36 betätigt wird. Danach gleitet das Gleitstück 42 auf der zylindrischen Mantelfläche des sich weiter in die Bohrung 18 hineinbewegenden Dämpferkolbens 16. Wenn sich der Kolben 12 zum entgegengesetzten Ende des Zylinderkörpers 14 hinbewegt, wird der Dämpferkolben 16 aus der Bohrung 18 herausgezogen und die Betätigungseinrichtung unter dem Einfluß der Feder 40 und von in dem Mikroschalter 26 wirksamen Federkräften in seine in Figur 2 gezeigte, innere Endstellung zurückgestellt.

In der Figur 3 erkennt man, daß das Gleitstück 42 vier ebene Seitenflächen 45 besitzt, die einander an Ecken schneiden. Diese Ecken 46 sind im inneren Endteil des Gleitstückes 42 unter Bildung von Bogenflachen 48 abgerundet, deren diametraler Abstand voneinander etwas kleiner ist als der Druchmesser der Querbohrung 20, so daß diese das Gleitstück 42 während seiner Einwärts- und Auswärtsbewegung führt. Die Seitenflächen 45 sind so bemessen, daß die Ecken 46 radial auswärts von der Querbohrung 20 angeordnet sind und Schultern bilden, die durch den Angriff an der Schulter 22 der Endkappe verhindern, daß sich das Gleitstück 42 über die in der Figur gezeigte Stellung hinaus einwärtsbewegt. Andererseits sind die Seitenflächen 45 so bemessen, daß einander diametral gegenüberliegende Ecken 46 nur geringfügig auswärts von der Querbohrung 20 angeordnet sind, so daß zwischen den Seitenflächen 45 und der Querbohrung 20 relativ große Strömungskanäle 50 vorhanden sind, die eine genügende Strömungsverbindung zwischen der Flachsenkung 21 und der Bohrung 18 der Endkappe herstellen. Bei seiner Bewegung in der Querbohrung 20 trachtet das Gleitstück 42, die Strömungskanäle 50 offen und frei von Verunreinigungen zu halten, welche die Funktion der Betätigungseinrichtung beeinträchtigen könnten.

Auch im äußeren Endteil des Gleitstückes 42 sind die Ecken 46 unter Bildung von Bogenflachen 52 abgerundet, mit denen das Gleitstück in der Blindbohrung 39 des Kopfstückes 38 gleitend gelagert ist. Daher kann sich das Gleitstück 42 in dem Kopfstück 38 drehen. Dank seiner geradlinigen Führung in der Querbohrung 20 bewirkt das Gleitstück 42 eine seitliche Abstützung der Betätigungsstange 34.

Eine andere Ausführungsform eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren Gleitstückes 42a ist in der Figur 4 gezeigt. Dieses Gleitstück 42a ist für einen anderen Kolben und einen anderen Zylinderkörper dimensioniert und unterscheidet sich von dem Gleitstück 42 im wesentlichen nur in seiner Länge, in der Länge des mit den abgerundeten Ecken 48a ausgebildeten, inneren Endteils und der Länge des mit den abgerundeten Ecken 52a ausgebildeten, äußeren Endteils des Gleitstückes 42a. Diese abgerundeten Ecken 48a und 52a dienen wie die vorstehend beschriebenen zum Führen des Gleitstückes 42a in der Querbohrung 20 und zu dessen Abstützung in der Blindbohrung 39 des Kopfstückes 38. Da die Gleitstücke 42 und 42a denselben Querschnitt haben, kann die Querbohrung 20 in verschiedenen Druckmittelzylindern dieselbe Abmessung haben. Das gilt auch für die übrigen Bauelemente der Betätigungseinrichtung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Druckmittelzylinder mit einer Schalteinrichtung zur Anzeige der Stellung eines in dem Druckmittelzylinder angeordneten Kolbens oder anderen beweglichen Gliedes, gekennzeichnet durch ein am einen Ende des Zylinders vorgesehenes Endgehäuse, in dem das genannte bewegliche Glied unter Steuerung durch Druckmitteldruck hin- und herbewegbar und das mit einer sich quer zur Bewegungsbahn des beweglichen Gliedes erstreckenden Querbohrung und mit einer Flachsenkung ausgebildet ist, ein in der Flachsenkung eingeschraubtes und abgedichtetes Führungsgehäuse, das in der Flachsenkung einen Druckraum begrenzt, der über die Bohrung des Endgehäuses mit dem Innern des Druckmittelzylinders in Strömungsverbindung steht und das eine zentrale Bohrung besitzt, die mit dem Druckraum in Strömungsverbindung steht, einen auf dem Führungsgehäuse montierten Schalter, eine in der zentralen Bohrung gleitend gelagerte Betätigungsstange, die zum Betätigen des Schalters mit ihrem einen Ende an dem Schalter angreifen kann und die zu der Querbohrung des Endgehäuses hin und von ihr weg bewegbar ist, eine in dem Druckraum angeordnete Einrichtung zum Abdichten der Betätigungsstange, ein an der Betätigungsstange befestigtes und mit ihr bewegbares Kopfstück, das mit einer zentralen Blindbohrung ausgebildet ist, eine Rückstelleinrichtung, die das Kopfstück von dem Endgehäuse wegzubewegen trachtet, und ein in der Blindbohrung angeordnetes Gleitstück, das in der Querbohrung des Endgehäuses geführt ist und sich von dem genannten Druckraum durch die Querbohrung des Endgehäuses ins Innere des Druckmittelzylinders und in die Bewegungsbahn des beweglichen Gliedes erstreckt und eine kegelförmige Spitze besitzt, an der das bewegliche Glied angreifen und dadurch das Gleitstück in der Querbohrung des Endgehäuses und damit auch das Kopfstück und die Betätigungsstange zur Betätigung des Schalters bewegen kann, wobei das

Gleitstück eine Schulter besitzt, deren Querabmessung größer ist als der der Querbohrung des Endgehäuses, so daß das Gleitstück in dem Druckraum gehalten wird, und das Gleitstück an seinem Umfang mit Mitteln versehen ist, die zum Ausgleich der auf das Gleitstück wirkenden Druckmitteldrücke eine Strömungsverbindung zwischen dem Innern des Druckmittelzylinders und dem genannten Druckraum herstellen.
2. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Strömungsverbindung herstellenden Mittel des Gleitstückes zwischen dessen kegelförmiger Spitze und der Schulter angeordnet sind und daß das Gleitstück mit Mitteln zum geradlinigen Führen des Gleitstückes in der genannten Querbohrung des Endgehäuses versehen ist.
3. Druckmittelzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Strömungsverbindung herstellenden Mittel und die Mittel zum geradlinigen Führen des Gleitstückes von an diesem ausgebildeten Flächen gebildet werden, die zur Begrenzung von Strömungskanälen im Abstand von der genannten Querbohrung angeordnet sind und sich in nächster Nähe der genannten Querbohrung unter Bildung von Führungen zur geradlinigen Führung des Gleitstückes in der Querbohrung schneiden.
4. Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Flächen von Bogenflachen gebildet werden, deren diametraler Abstand voneinander dem Durchmesser der genannten Querbohrung annähernd entspricht, und von ebenen Flächen, die zwischen je zwei dieser Bogenflachen angeordnet sind.
5. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück im Querschnitt die Form

eines Quadrats hat und im einen Endteil mit abgerundeten Ecken zum Führen des Gleitstückes in der genannten Querbohrung des Endgehäuses ausgebildet ist.
6. Druckmittelzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück auch in seinem anderen Endteil mit abgerundeten Ecken ausgebildet und mit diesen in der Blindbohrung des Kopfstückes gleitend gelagert ist.

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