DE3318840C2 - Strömungsmittelfedereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmittelfedereinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer solchen Strömungsmittelfedereinheit sorgt der in der kolbenstangenseitigen Kammer aufrechterhaltene Druck dafür, daß diese Kammer von möglichen Schmutzpartikeln freigehalten wird.

Bei einer aus der DE 28 22 939 A1 bekannten Strömungsmittelfedereinheit dieser Art ist die dritte Kammer durch einen die Kolbenstange außerhalb des Zylinders umgebenden Faltenbalg begrenzt. Dieser die dritte Kammer festlegende Faltenbalg ist nicht nur ein relativ anfälliges Bauteil, er ist auch in einer besonders exponierten Lage an der Presse angeordnet, so daß er einerseits den normalen Pressenbetrieb wie z. B. die Materialzufuhr behindern und leicht beschädigt werden kann und andererseits zur Wartung und Einstellung der Presse gegebenenfalls entfernt werden muß.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vom Aufbau her kompaktere und robustere Strömungsmittelfedereinheit der eingangs genannten Art zu schaffen.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die dritte Kammer innerhalb der Kolbenstange angeordnet ist.

Aufgrund dieser Ausbildung liegt der für die Reinhaltung der Federeinheit maßgebliche Teil geschützt innerhalb der Kolbenstange, wodurch eine Behinderung des normalen Pressenbetriebs ausgeschlossen und die Gefahr einer vorzeitigen Beschädigung beseitigt ist.

Bei einer im Anspruch 2 angegebenen Ausführungsvariante wird der Kammerdruck durch ein innerhalb der Kolbenstange angeordnetes Rückschlagventil im wesentlichen während des gesamten Pressenhubs über dem Umgebungsdruck gehalten.

Mit der weiteren Ausbildung nach dem Anspruch 3 wird eine besonders vorteilhafte Abdichtung zwischen der kolbenstangenseitigen Kammer und dem Zylinder erreicht, wobei die verwendete Dichtung auch dann wirkt, wenn die Kolbenstange relativ zum Zylinder gekippt wird. Die Dichtung wirkt sowohl gegen einen Austritt von Strömungsmitteln als auch gegen einen Eintritt von Schmutzstoffen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Ausschnitts einer Presse mit einer Strömungsmittelfedereinheit zur Dämpfung der Bewegung eines oberen Pressenteils,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt der Strömungsmittelfedereinheit von Fig. 1, wobei eine Kolbenstange der Strömungsmittelfedereinheit in einer ausgefahrenen Position dargestellt ist,

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt wie in Fig. 2, wobei die Kolbenstange jedoch in der eingezogenen Position dargestellt ist,

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 3 einer Ausführungsform der Erfindung, bei der an einer Zylinderwand ein Überdruckventil angebracht ist,

Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt eines Abschnitts einer Kolbenstange, wobei eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, bei der in der Kolbenstange ein Filter angebracht ist,

Fig. 6 einen Teilschnitt zur Veranschaulichung einer gemäß einem Merkmal der Erfindung aufgebauten Dichtung,

Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 6, wobei die Dichtung bei in einer Richtung gekippter Kolbenstange dargestellt ist und

Fig. 8 einen vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 6, wobei die Dichtung von Fig. 6 bei in der anderen Richtung gekippter Kolbenstange dargestellt ist.

Eine Stanzmaschine 10 (Fig. 1) wird dazu benutzt, ein Werkstück 12 zu formen. Die Stanzmaschine 10 enthält eine obere Grundplatte 14 mit einem Stempel 16 zum Formen des Werkstücks 12. Ferner enthält die Stanzmaschine 10 ein Stanzbauteil 18, das in einer unteren Grundplatte 20 angebracht ist. In dem Stanzbauteil 18 unterhalb des Werkstücks 12 ist ein Druckaufnehmer 22 angebracht. Eine eine Kolbenstange 26 aufweisende Strömungsmittelfedereinheit 24 in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit dämpft die Bewegung des Werkstücks 12 und des Druckaufnehmers 22, wenn die Stanzmaschine 10 das Werkstück 12 und den Druckaufnehmer 22 nach unten bewegt.

Unterhalb der unteren Grundplatte 20 befindet sich ein Anschlußstück 28. Die Strömungsmittelfedereinheit 24 wird mit Hilfe von Gewindegängen 30 im Anschlußstück 28 festgehalten. Im Anschlußstück 28 angebrachte Druckkammern 32 enthalten ein unter hohem Druck stehendes Arbeitsströmungsmittel, das Stickstoff sein kann. Die Druckkammern 32 stehen mit einer kopfseitigen Kammer 34 der Strömungsmittelfedereinheit 24 in Strömungsverbindung. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich eine kopfseitige Kammer 34 vom Anschlußstück 28 aus in die Strömungsmittelfedereinheit 24 (Fig. 2). Die kopfseitige Kammer 34 könnte aber natürlich auch vollständig innerhalb der Strömungsmittelfedereinheit 24 angeordnet sein, wenn dies erwünscht ist.

Die Strömungsmittelfedereinheit 24 (Fig. 2 und Fig. 3) enthält einen Zylinder 40 mit den Gewindegängen 30 zum Befestigen der Strömungsmittelfedereinheit 24 im Anschlußstück 28. Die Strömungsmittelfedereinheit 24 ist im Anschlußstück 28 mittels eines O-Rings 42 abgedichtet. Eine Zylinderkammer 44 nimmt den Kolben einer eine Kolbeneinheit 46 auf, die die Kolbenstange 26 enthält und die Zylinderkammer 44 in die kopfseitige Kammer 34 und eine kolbenstangenseitige Kammer 60 unterteilt. Die zylindrische Kolbenstange 26 ragt durch eine Stirnwand 54 des Zylinders 40. Die obere Stirnfläche 50 der Kolbenstange 26 stößt gegen den Druckaufnehmer 22 (Fig. 1).

Die Kolbeneinheit 46 (Fig. 2 und Fig. 3) bildet ein Ende der kopfseitigen Kammer 34. Eine Dichtung 58 dichtet den in der kopfseitigen Kammer 34 enthaltenden Stickstoff zur Aufrechterhaltung des Arbeitsmitteldrucks ab. Der unter hohem Druck stehende Stickstoff in der kopfseitigen Kammer 34 wirkt in bekannter Weise so auf die Kolbeneinheit 46 ein, daß deren Bewegung bei einem Betrieb der Stanzmaschine 10 gedämpft wird. (Siehe US 3 457 765 und US 4 111 030).

Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden Schmutz oder andere Verunreinigungsstoffe nicht mit einer Luftströmung in die Strömungsmittelfedereinheit 24 gezogen, wenn sich die Kolbeneinheit 46 in den Zylinder 40 zurückzieht. Die kolbenstangenseitige Kammer 60 (Fig. 2 und Fig. 3) wird kleiner bzw. größer, wenn sich die Kolbeneinheit 46 im Zylinder 40 nach oben bzw. nach unten bewegt. Wenn bei der Ausdehnung der kolbenstangenseitigen Kammer 60 ein Unterdruck in dieser Kammer entsteht, versucht die Umgebungsluft in die kolbenstangenseitige Kammer 60 einzudringen. Schmutzstoffe können mit dieser Luft eingezogen werden, und sie könnten sich einen Weg zwischen der Kolbeneinheit 46 und dem Zylinder 40 suchen. Dies wäre besonders dann der Fall, wenn der Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 geringer als der Umgebungsdruck würde.

Um zu verhindern, daß Luft und Schmutzstoffe in die kolbenstangenseitige Kammer 60 bei deren Ausdehnung gezogen werden, wird der Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 stets auf einem Wert gehalten, der wenigstens so groß wie der Umgebungsdruck ist. Damit der Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 wenigstens so groß wie der Umgebungsdruck gehalten wird, wenn sich diese Kammer 60 ausdehnt, wird ein Vorrat eines unter Druck stehenden Strömungsmittels in einer dritten Kammer 62 in der Kolbenstange 26 bereitgehalten, wenn sich die Strömungsmittelfedereinheit 24 in ihrem in Fig. 2 dargestellten ausgefahrenen Zustand befindet. Beim Einziehen der Strömungsmittelfedereinheit 24 in den in Fig. 3 dargestellten zurückgezogenen Zustand stand dehnt sich die kolbenstangenseitige Kammer 60 aus. Wenn sich die kolbenstangenseitige Kammer 60 ausdehnt, strömt das in der dritten Kammer 62 befindliche Strömungsmittel durch Kanäle 64 in die größer werdende kolbenstangenseitige Kammer 60. Die Strömung des Strömungsmittels aus der dritten Kammer 62 in der Kolbenstange 26 in die kolbenstangenseitige Kammer 60 hält das Strömungsmittel in dieser Kammer 60 auf einem Druck, der wenigstens so groß wie der atmosphärische Druck ist.

Die dritte Kammer 62 ist in der Kolbenstange zwischen einem zylindrischen Stopfen 52 und einem Rückschlagventil 70 gebildet. Das in der kolbenstangenseitigen Kammer 60, der dritten Kammer 62 und den Kanälen 64 enthaltene Strömungsmittel kann Luft oder ein anderes geeignetes Strömungsmittel sein; das Strömungsmittel wird hier als Luft beschrieben.

Wenn die Stanzmaschine 10 geöffnet wird, indem die obere Grundplatte 14 angehoben wird, bewegt sich die Kolbeneinheit 46 aus dem zurückgezogenen Zustand von Fig. 3 in den in Fig. 2 dargestellten ausgefahrenen Zustand. Wenn dies geschieht, wird die kolbenstangenseitige Kammer 60 kleiner, und Luft strömt aus der kolbenstangenseitigen Kammer 60 durch die Kanäle 64 in die dritte Kammer 62. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung beträgt der Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 und in der dritten Kammer 62 etwa 1,5 bar, wenn sich die Strömungsmittelfedereinheit 24 im ausgefahrenen Zustand von Fig. 2 befindet.

Wenn die Stanzmaschine 10 betätigt wird, wird die Kolbenstange 26 gegen den Druck des Arbeitsströmungsmittels in der kopfseitigen Kammer 34 nach unten gedrückt. In einem speziellen Fall beträgt der Druck des Strömungsmittels in der kopfseitigen Kammer 34 etwa 103 bar. Der Druck des Arbeitsströmungsmittels in der kopfseitigen Kammer 34 bewirkt während des Betriebs der Stanzmaschine 10 die Dämpfung.

In dem zuvor erwähhnten speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung nahm der Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 und in der dritten Kammer 62 von 1,5 bar über dem Atmosphärendruck auf einen etwa dem Atmosphärendruck entsprechenden Druck ab, wenn die Strömungsmittelfedereinheit 24 von dem ausgefahrenen Zustand von Fig. 2 in den voll eingezogenen Zustand von Fig. 3 gebracht wurde. Beim Ausdehnen der kolbenstangenseitigen Kammer 60 wurde der Strömungsmitteldruck in dieser Kammer 60 somit stets auf oder über dem Umgebungsdruck gehalten.

Bei den meisten Stanzvorgängen wird die Strömungsmittelfedereinheit 24 nicht bis in den vollzurückgezogenen Zustand von Fig. 3 gebracht. Die Strömungsmittelfedereinheit 24 wird gewöhnlich nur bis in einen teilweise zurückgezogenen Zustand gebracht, in dem die Kolbenstange 26 weiter aus dem Zylinder 40 ragt, als in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn die Strömungsmittelfedereinheit 24 in einen teilweise zurückgezogenen Zustand gebracht wird, liegt der Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 über dem Umgebungsdruck.

Die oben angegebenen speziellen Druckwerte für das Strömungsmittel in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 und in der dritten Kammer 62 sowie für das Arbeitsströmungsmittel sind nur zur Verdeutlichung der Darstellung angegeben worden. Es können natürlich jederzeit auch andere Drücke angewendet werden. Die Schwankungsbreite des Strömungsmitteldrucks in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 während ihrer Ausdehnung und Verkleinerung hängt von der Größe der Volumenänderung der kolbenstangenseitigen Kammer 60 ab. Der minimale Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 ändert sich abhängig vom Ausmaß, in­ dem die Kolbeneinheit 46 gegenüber ihrer voll eingezogenen Position verschoben wird.

Die gemäß den oben erläuterten Merkmalen der Erfindung ausgebildete Strömungsmittelfedereinheit 24 hat den Vorteil, daß sie sehr kompakt ist, da die dritte Kammer 62 innerhalb der Kolbenstange 26 angebracht ist. Das in den Kammern 60 und 62 und in den Kanälen 64 vorhandene Strömungsmittel kann auf einem relativ niedrigen Druck gehalten werden. Die Strömungsmittelfedereinheit 24 nach der Erfindung kann daher relativ einfach hergestellt werden, und sie weist keine freiliegenden Teile wie flexible Schutzkappen auf, die leicht zerbrochen oder abgenutzt werden könnten.

Wenn die Strömungsmittelfedereinheit 24 während einer langen Zeitperiode benutzt wird, kann Strömungsmittel aus der kolbenstangenseitigen Kammer 60 zur Atmosphäre hin entweichen. Zum Ausgleich des Strömungsmittelaustritts läßt das Rückschlagventil 70 (Fig. 2 und Fig. 3) Umgebungsluft in die dritte Kammer 62 eintreten, wenn sich der Strömungsmitteldruck in dieser dritten Kammer 62 dem Umgebungsdruck annähert. Das Rückschlagventil 70 verhindert auch ein Ausströmen von Luft aus der dritten Kammer 62 zur Atmosphäre.

Das Rückschlagventil 70 ist in einem Durchgang 72 in der Kolbenstange 26 angebracht, und es ist über Kanäle 74 mit der Atmosphäre verbunden. Wenn das Rückschlagventil 70 so betätigt wird, daß es von dem geschlossenen Zustand der Fig. 2 und 3 in einen offenen Zustand übergeht, wird die dritte Kammer 62 durch das Rückschlagventil 70 über einen Durchgang 72, 74 mit der Umgebungsluft in Verbindung gesetzt, der durch den Durchgang 72 und die Kanäle 74 gebildet ist.

Das Rückschlagventil 70 enthält ein zylindrisches Gehäuse 76, das im Preßsitz in der Kolbenstange 26 angebracht ist. Dieses Ventilgehäuse 76 ist an seiner Außenfläche mittels eines O-Rings 78 abgedichtet, der ein Vorbeifließen von Strömungsmittel am Ventilgehäuse 76 verhindert. Ein Ventilkörper 80 enthält eine Kugel 82, die mittels eines Sprengrings 84 im Ventilkörper 80 festgehalten ist. Eine Feder 86 wirkt mit einer Unterlegscheibe 88 und einem Sprengring 90 so zusammen, daß der Ventilkörper 80 im Ventilgehäuse 76 an Ort und Stelle festgehalten wird. Am Ventilgehäuse 76 ist ein Gewindeabschnitt 91 vorgesehen, in den zum Entfernen des im Preßsitz angebrachten Rückschlagventils 70 aus der Kolbenstange 26 ein (nicht dargestelltes) mit Gewinde versehenes Werkzeug eingeführt werden kann.

Wenn der Strömungsmitteldruck in der dritten Kammer 62 den Umgebungsdruck so weit übersteigt, daß das Gewicht der Kugel 82 überwunden wird, wird die Kugel 82 gegen den Ventilkörper 80 (Fig. 2) nach oben gehalten, so daß die dritte Kammer 62 abgedichtet wird. Wenn der Druck in der dritten Kammer 62 unter den Umgebungsdruck sinkt, fällt die Kugel 82 auf den Sprengring 84 herab. Luft kann dann durch den Durchgang 72, die Kanäle 74 und durch den Ventilkörper 80 in die dritte Kammer 62 strömen. Wenn in dieser dritten Kammer 62 der Umgebungsdruck herrscht, wird die leichte Kugel 82 von einer Schmiermittelschicht auf der Kugel gegen den Ventilsitz gehalten.

Das Rückschlagventil 70 ermöglicht das Eintreten von Nachfülluft in die Kammern 60 und 62, damit die Luft ausgeglichen wird, die aufgrund einer Undichtheit während des Betriebs der Strömungsmittelfedereinheit 24 aus diesen Kammern 60, 62 verlorengeht. Da sich die Kanäle 74 zur oberen Stirnfläche 50 der Kolbenstange 26 erstreckt, wird die Nachfülluft, die über das Rückschlagventil 70 in die dritte Kammer 62 eintritt, von einer Stelle erhalten, die zumindest geringfügig über der oberen Stirnwand 54 des Zylinders 40 liegt. Dies trägt dazu bei, den Anteil an Verunreinigungsteilchen, die mit der Nachfülluft in die dritte Kammer 62 gezogen werden, auf ein Minimum herabzusetzen. Da die Nachfülluft mit einer relativ geringen Geschwindigkeit in die dritte Kammer 62 eintritt, besteht die Tendenz, daß sich Streuteilchen, die durch das Rückschlagventil 70 geleitet werden, in der dritten Kammer 62 absetzen, ohne daß sie in die kolbenstangenseitige Kammer 60 einströmen, wo sie einen schädlichen Einfluß auf die Dichtungen 58 des Kolbens der Kolbeneinheit 46 haben können.

Während des Betriebs der Strömungsmittelfedereinheit 24 kann das unter hohem Druck stehende Arbeitsströmungsmittel an den Dichtungen 58 vorbeiströmen. Dies könnte zu einem übergroßen Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60 führen. Damit dies nicht eintritt, wirkt das Rückschlagventil 70 (Fig. 2 und Fig. 3) auch als Überdruckventil für die Kammern 60 und 62. Von der Feder 86 wird ein gewisser abwärts gerichteter Druck auf den Ventilkörper 80 ausgeübt. Wenn der Fluiddruck in der dritten Kammer 62 so groß werden sollte, daß er die von der Feder 86 aufgebrachte Kraft übertrifft, wird der Ventilkörper 80 gegen die Feder 86 nach oben gedrückt. Das Strömungsmittel (Luft) fließt dann durch einen (der Deutlichkeit halber vergrößert dargestellten) zylindrischen Kanal 92 um den Ventilkörper 80, an einem O-Ring 94 vorbei und durch den Durchgang 72 sowie die Kanäle 74 aus der dritten Kammer 62 zur Atmosphäre.

Sobald der Strömungsmitteldruck in der dritten Kammer 62 auf einen Wert sinkt, bei dem er im Gleichgewicht mit der abwärts gerichteten Kraft der Feder 86 steht, wird der Ventilkörper 80 nach unten gedrückt, so daß eine Abdichtung mit dem O-Ring 94 gegen das Ventilgehäuse 76 entsteht. Die dritte Kammer 62 wird auf diese Weise bei einem Druck abgedichtet, der wenigstens so groß wie der Umgebungsdruck ist. Die Stärke der Feder 86 ist entsprechend dem maximalen Strömungsmitteldruck gewählt, der in der dritten Kammer 62 aufrecht erhalten werden soll. In einem speziellen Fall erlaubt die Feder 86 dem Ventilkörper 80 in den geöffneten Zustand überzugehen, wenn der Strömungsmitteldruck in der dritten Kammer 62 den atmosphärischen Druck um 6,3 bar übersteigt. Falls es erwünscht ist, können natürlich auch andere Maximaldruckwerte gewählt werden.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Überdruckventil in die Kolbenstange 26 eingebaut. Es kann auch erwünscht sein, das Überdruckventil an einer anderen Stelle anzubringen. In Fig. 4 ist eine Strömungsmittelfedereinheit dargestellt, bei der das Überdruckventil in der Seitenwand des Zylinders und nicht im Kolben eingebaut ist. Da die Bauteile der Ausführungsform der Erfindung von Fig. 4 allgemein mit den Bauteilen der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 1 bis 3 übereinstimmen, sind zur Bezeichnung solcher übereinstimmender Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet worden, wobei jedoch zur Vermeidung von Verwechslungen bei den Bauteilen der Ausführungsform der Erfindung von Fig. 4 jeweils der Buchstabe "a" hinzugefügt ist.

Eine Strömungsmittelfedereinheit 24a enthält ein Rückschlagventil 70a. Der Ventilkörper 80a ist direkt in das Ventilgehäuse 76a geschraubt, und er weist eine Kugel 82a und einen Sprengring 84a auf. Das Rückschlagventil 70a von Fig. 4 arbeitet ebenso wie das Rückschlagventil 70 von Fig. 2 und Fig. 3. Das Rückschlagventil 70a von Fig. 4 enthält zwar keinen Gewindeabschnitt 91 (siehe Fig. 3) zum Entfernen des im Preßsitz eingebauten Rückschlagventils 70a von der Kolbenstange 26a, jedoch kann ein solcher Gewindeabschnitt auch dem Rückschlagventil 70a von Fig. 4 hinzugefügt werden.

Die in Fig. 4 dargestellte Strömungsmittelfedereinheit 24a enthält auch ein Überdruckventil 100, das eine Entlüftung der kolbenstangeseitigen Kammer 60a und somit der dritten Kammer 62a der Kolbenstange 26a bewirkt, wenn der darin vorherrschende Strömungsmitteldruck einen vorbestimmten Wert überschreiten sollte. Das Überdruckventil 100 enthält ein Ventilgehäuse 102, das in den Zylinder 40a eingeschraubt und mittels eines O-Rings 104 abgedichtet ist. Eine Feder 106 und ein Sprengring 108 arbeiten mit einer Kugel 110 so zusammen, daß Luft aus der kolbenstangenseitigen Kammer 60a durch einen Kanal 112 im Zylinder 40a abströmen kann, wenn der Strömungsmitteldruck in der kolbenstangenseitigen Kammer 60a den vorbestimmten Wert überschreitet.

Die Kanäle 74 (Fig. 2) erstrecken sich zwar zum oberen Ende der Kolbenstange 26, so daß eine in die dritte Kammer 62 eintretende Nachfülluft relativ frei von Schmutzstoffen ist, doch kann es auch erwünscht sein, diesen Kanälen 74 für die Nachfülluft ein Filter zuzuordnen. Eine mit einem solchen Filter ausgestattete Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Da die Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 5 dargestellt ist, ansonsten der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform gleicht, sind zur Bezeichnung gleicher Bauteile auch gleiche Bezugszeichen verwendet worden; zur Vermeidung von Verwechslungen ist in der Ausführungsform von Fig. 5 jedoch jeweils der Buchstabe "b" hinzugefügt.

Im Durchgang 72b ist zusammen mit dem Rückschlagventil 70b ein kreisförmiges Filter 114 (Fig. 5) angebracht. Das Filter 114 von Fig. 5 ist zwischen die Unterlegscheibe 88b und einen Sprengring 90b eingefügt. Das Filter 114 verhindert, daß Schmutz oder andere Verunreinigungen in die dritte Kammer 62b eindringen. Ein solches Filter 114 oder ein anderer Filtertyp kann auch bei der Ausführungsform des Rückschlagventils 70 verwendet werden, die in den Fig. 3 oder 4 dargestellt ist.

Im Betrieb der Stanzmaschine 10 wird auf die Kolbenstange 26 eine Kraft ausgeübt, die geringfügig gegenüber der Mittelachse der Kolbenstange 26 versetzt sein kann. Dies führt dazu, daß auf die Kolbenstange 26 ein Drehmoment ausgeübt wird, das die Kolbenstange relativ zur Mittelachse des Zylinders 40 zu kippen versucht. Obgleich der Winkel, um den die Kolbenstange 26 gekippt wird, sehr klein ist und bei den meisten Betriebsbedingungen nur etwa 0,5° oder weniger beträgt, muß die Kippbewegung dieser Kolbenstange 26 aufgenommen werden, da sonst eine Undichtheit zwischen der Kolbenstange 26 und dem Zylinder 40 entstehen kann.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine Dichtung 120 (Fig. 6) geschaffen, die eine Kippbewegung der Kolbenstange 26 aufnimmt. Diese Dichtung 120 hält eine strömungsmitteldichte Abdichtung zwischen der Kolbenstange 26 und dem Zylinder 40 aufrecht, wenn eine Kippbewegung der Kolbenstange 26 gegenüber der Normal- oder Anfangsposition von Fig. 6 entweder in eine (in der Ansicht von Fig. 6) nach links gekippte Position (Fig. 7) oder eine nach rechts gekippte Position (Fig. 8) auftritt.

Die Dichtung 120 ist in einer in Fig. 6 dargestellten ringförmigen Dichtkammer 122 am kolbenstangenseitigen Endabschnitt des Zylinders 40 angebracht. Diese Dichtkammer 122 umgibt die Kolbenstange 26; sie weist eine ringförmige untere Seitenwand 124 auf. Eine zylindrische äußere Seitenwand 126 ragt von der unteren Seitenwand 124 in der Ansicht von Fig. 6 nach oben zur Stirnwand 54 des Zylinders 40.

Die Dichtung 120 enthält einen als ringförmige Zylinderdichtung ausgebildeten steifen Dichtungskörper 130, der in der ringförmigen Dichtkammer 122 angebracht ist. Der ringförmige Dichtungskörper 130 weist eine ringförmige Unterfläche 134 auf, die sich allgemein parallel zur unteren Seitenwand 124 der Dichtkammer 122 erstreckt, wenn die Kolbenstange 26 ihre normale, ungekippte Position von Fig. 6 einnimmt. Eine zylindrische äußere Seitenfläche 136 des Dichtungskörpers 130 verläuft dabei überdies allgemein parallel zur zylindrischen Seitenwand 126 der Dichtkammer 122.

Zur Erzielung einer strömungsmitteldichten Abdichtung zwischen dem Dichtungskörper 130 und dem Zylinder 40 ist zwischen einer konisch verlaufenden Eckfläche 142 des Dichtungskörpers 130 und einer zwischen den zwei Seitenwänden 124 und 126 der Dichtkammer 122 gebildeten ringförmigen Fläche ein O-Ring 140 angebracht. Der O-Ring 140 und der Dichtungskörper 130 bewirken zusammen eine Unterbrechung des Strörmungsmittelflusses längs eines Wegs, der zwischen der äußeren Seitenwand 136 des Lagerteils 130 und der Seitenwand 124 der Dichtkammer 122 verläuft. Der O-Ring 140 wird vom Dichtungskörper 130 und vom Strömungsmitteldruck gegen die Seitenwände 124 und 126 der Dichtkammer 122 gepreßt. Dieser Strömungsmitteldruck wird durch einen kleinen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Kolbenstange 26 und dem Dichtungskörper 130 von der kolbenstangenseitigen Kammer 60 (Fig. 2) zur Dichtkammer 122 geleitet. Dieser ringförmige Zwischenraum kann eine Breite von etwa 0,06 mm haben.

In einer ringförmigen Kammer 150, die im relativ steifen Dichtungskörper 130 gebildet ist, ist eine flexible ringförmige Stangendichtung 148 angebracht. Die ringförmige Stangendichtung 148 wirkt abdichtend auf die zylindrische äußere Seitenfläche 152 der Kolbenstange 26 ein. Außerdem wirkt die Stangendichtung 148 abdichtend sowohl mit einer ringförmigen unteren Seitenfläche 154 als auch mit einer zylindrischen äußeren Seitenfläche 156 der Kammer 150 im Dichtungskörper 130 zusammen. Die Stangendichtung 148 blockiert daher eine Fluidausströmung zwischen der äußeren Seitenfläche der Kolbenstange 26 und dem Dichtungskörper 130.

Damit eine wirksame Abdichtung zwischen der Stangendichtung 148 und der Kolbenstange 26 gewährleistet wird, wirkt die Stangendichtung 148 abdichtend an zwei axial voneinander entfernt liegenden Stellen mit der Kolbenstange 26 zusammen. Die Stangendichtung 148 weist eine nach unten ragende Ringlippe 168 mit einer äußeren Seitenfläche 164 auf, die abdichtend auf die Kolbenstange 26 einwirkt. Ferner weist die Stangendichtung 148 eine nach oben ragende Ringlippe 168 mit einer äußeren Seitenfläche 170 auf, die abdichtend mit der Kolbenstange 26 über dem Bereich zusammenwirkt, wo die untere Ringlippe 162 die Abdichtung mit der Kolbenstange ergibt.

Eine radial äußere Ringlippe 174 an der Stangendichtung 148 wirkt abdichtend sowohl mit der unteren Seitenfläche 154 als auch mit der nach oben ragenden äußeren Seitenfläche 156 der Kammer 150 zusammen. Zwischen der Stangendichtung 148 und dem relativ steifen Dichtungskörper 130 ist eine zweite Abdichtung durch den Eingriff des kreisförmigen äußeren Seitenflächenbereichs 176 eines Körperabschnitts 178 der Stangendichtung 148 mit der nach innen ragenden zylindrischen Seitenfläche 156 der Kammer 150 gebildet.

Ein drittes ringförmiges Dichtungsteil in Form des O-Rings 184 wirkt abdichtend mit dem Seitenflächenbereich an der Stangendichtung 148 und mit einer radial auswärts und axial einwärts geneigten Kurvenfläche 190 an der Stirnwand 54 zusammen. Die Stirnwand 54 weist eine zylindrische Seitenfläche 192 auf, die die Kolbenstange 26 umgibt und koaxial zur Kolbenstange 26 verläuft, wenn diese die in Fig. 6 dargestellte ungekippte Position einnimmt. Der O-Ring 184 verhindert, daß Schmutz oder andere Verunreinigungsstoffe in den Zwischenraum zwischen der Kurvenfläche 190 und der Stangendichtung 148 in die Durchtrittsöffnung 192 eindringen.

Wenn die auf die Kolbenstange 26 (bei Betrachtung von Fig. 6) zur linken Seite der Mittelachse der Kolbenstange 26 hin versetzt ist, bewegt diese Kraft die Kolbenstange 26 aus der in Fig. 6 dargestellten Anfangsposition in die in Fig. 7 dargestellte, nach links gekippte Position. Bei der nach links erfolgenden Kippbewegung der Kolbenstange 26 wird die Stangendichtung 148 (bei Betrachtung von Fig. 7) nach links bewegt. Dadurch wird der Abdichteingriff zwischen der äußeren Seitenfläche 152 der Kolbenstange 26 und den nach oben und nach unten ragenden Ringlippen 162 bzw. 168 der Stangendichtung 148 aufrechterhalten. Außerdem wird die radial äußere Ringlippe 176 der Stangendichtung 148 in ebenem Abdichteingriff mit der inneren Seitenfläche 156 des Dichtungskörpers 130 gehalten. Somit wird zwischen der Stangendichtung 148, der Kolbenstange 26 und dem Dichtungskörper 130 eine strömungsmitteldichte Abdichtung aufrechterhalten, wenn die Kolbenstange 26 in die in Fig. 7 dargestellte Position gekippt wird.

Die auf den Dichtungskörper 130 von der kippenden Kolbenstange 26 ausgeübte nach links gerichtete Kraft hat zur Folge, daß sich der Dichtungskörper 130 (bei Betrachtung von Fig. 7) radial nach außen und axial nach unten längs einer gekrümmten Bahn verschiebt. Die radial nach außen und axial nach innen gerichtete Bewegung des Dichtungskörpers 130 drückt ihn in einen festen Abdichteingriff mit dem O-Ring 140, damit jegliches Ausströmen von Strömungsmittel zwischen der Unterfläche 134 des Dichtungskörpers 130 und der ringförmigen unteren Seitenwand 124 der ringförmigen Dichtkammer 122 blockiert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die zylindrische äußere Seitenfläche 136 des Dichtungskörpers 130 gegenüber der zylindrischen Seitenfläche 126 der Dichtkammer 122 schräggestellt und in einem Abstand dazu angeordnet, so daß die auf die Dichtung 120 ausgeübten Kräfte die Bauteile dieser Dichtung 120 nicht quetschen, sondern lediglich elastisch verformen.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung bewegt sich der Dichtungskörper 130 mit der Kolbenstange 26, wenn diese gekippt wird. Dies führt dazu, daß die Mittelachse des Dichtungskörpers 130 und der Stangendichtung 148 weiterhin mit der Mittelachse der Kolbenstange 26 zusammenfallen, wenn die Kolbenstange 26 gekippt wird. Wenn sich die Kolbenstange 26 in der in Fig. 6 dargestellten Anfangsposition befindet, fallen die Mittelachsen des Zylinders 40, der Dichtkammer 122, der Kolbenstange 26, des Dichtungskörpers 130 und der ringförmigen Kolbenstangendichtung 148 zusammen. Bei einer nach links gerichteten Kippbewegung der Kolbenstange 26 werden die zusammenfallenden Mittelachsen der Kolbenstange 26, des Dichtungskörpers 130 und der Stangendichtung 148 um den gleichen Winkel relativ zu den zusammenfallenden Mittelachsen des Zylinders 40 und der Dichtkammer 122 geneigt. Wenn sich die Kolbenstange 26 relativ zum Dichtungskörper 130 und zur Stangendichtung 148 schrägstellen könnte, würden sich die Stangendichtung 148 und der Dichtungskörper 130 an den Stellen übermäßig abnutzen, an denen die Kolbenstange 26 gegen die Stangendichtung 148 und den Dichtungskörper 130 drückt. Dies würde schließlich dazu führen, daß die Dichtungsöffnungen, durch die sich die Kolbenstange 26 erstreckt, oval verformen würden, was mit einem Verlust an Dichtungswirksamkeit verbunden wäre. Die Lebensdauer der Dichtung 120 wird also verbessert, indem die Winkelausrichtung des Dichtungskörpers 130 und der Ringdichtung 148 relativ zur äußeren Seitenfläche 152 der Kolbenstange 26 konstant gehalten wird, wenn die Kolbenstange 26 relativ zum Zylinder 40 gekippt wird.

Wenn die Kolbenstange 26 gekippt und der Dichtungskörper 130 längs einer bogenförmigen Bahn bezüglich der Lage von Fig. 7 radial nach außen und axial nach innen bewegt werden, bewegt sich der O-Ring 184 längs der Kurvenfläche 190. Die Kurvenfläche 190 drückt den O-Ring 184 axial nach innen gegen die Stangendichtung 148. Dadurch ergibt sich eine strömungsmitteldichte Abdichtung zwischen dem O-Ring 184 und der Kurvenfläche 190 sowie der Stangendichtung 148. Außerdem wird die von der Kurvenfläche 190 auf den O-Ring 184 ausgeübte Kraft auf den Dichtungskörper 130 übertragen, damit dieser axial nach innen gedrückt wird, wenn er sich mit der Kolbenstange 26 (in der Ansicht von Fig. 7) radial nach außen bewegt.

Wenn die auf die Kolbenstange 26 einwirkende Last weggenommen wird, versucht die Kolbenstange 26, in die in Fig. 6 dargestellte Normalposition zurückzukehren. Wenn dies geschieht, wird der Dichtungskörper 130 vom O-Ring 140 radial nach innen, d. h. bei Betrachtung der Darstellung von Fig. 7 nach rechts, und axial nach oben gedrückt. Wenn sich der Dichtungskörper 130 und die Kolbenstange 26 aus der nach links gekippten Position von Fig. 7 in die Anfangsposition von Fig. 6 bewegen, bewegt sich der O-Ring 184 längs der Kurvenfläche 190 radial nach innen und axial nach außen.

Wenn die auf die Kolbenstange 26 ausgeübte Kraft (bei Betrachtung der Darstellung von Fig. 6) nach rechts versetzt ist, wird die Kolbenstange 26 gegenüber der Anfangsposition von Fig. 6 in die in Fig. 8 dargestellte gekippte Position nach rechts geneigt. Wenn sich die Kolbenstange 26 in die in Fig. 8 dargestellte, nach rechts geneigte Position bewegt, wird die von der Stangendichtung 148 auf die Seitenfläche 152 der Kolbenstange 26 ausgeübte Kraft aufrechterhalten. Die ringförmigen unteren und oberen Ringlippen 162 bzw. 168 behalten dadurch ihren engen Dichteingriff mit der äußeren zylindrischen Seitenfläche 152 der Kolbenstange 26 aufrecht.

Wenn die Kolbenstange 26 in die in Fig. 8 dargestellte Position kippt, veranlassen der O-Ring 140 und die Kolbenstange 26den Dichtungskörper 130, sich längs einer gekrümmten Bahn radial nach innen und axial nach außen zu bewegen. Wenn dies geschieht, gleitet der obere O-Ring 184 längs der Kurvenfläche 190 radial nach innen und axial nach außen. Der Dichtungskörper 130 kann sich daher frei axial nach außen bewegen, wie Fig. 8 zeigt.

Wenn sich der Dichtungskörper 130 nach außen bewegt, dehnt sich der O-Ring 140 aus, damit ein dichter Abschluß an der Eckfläche 142 des Dichtungskörpers 130 aufrechterhalten wird. Der auf den O-Ring 140 ausgeübte Strömungsmitteldruck keilt diesen O-Ring 140 fest zwischen dem Dichtungskörper 130 und den Seitenflächen 124 und 126 der Dichtkammer 122 ein. Außerdem hält der O-Ring 184 einen dichten Abschluß mit der Stangendichtung 148 und der Kurvenfläche 190 aufrecht, damit weder Schmutz noch andere Verunreinigungsstoffe in die Dichtkammer 122 eindringen können. Wenn die Dichtkammer 122 jemals mit Verunreinigungsstoffen gefüllt würde, könnte sich der Dichtungskörper 130 nicht mehr in der zuvor erläuterten Weise bewegen.

Der Strömungsmittelfluß um die inneren Seitenflächen 154 und 156 des Dichtungskörpers 130 wird durch die Stangendichtung 148 abgeblockt. Die innere Ringlippe 174 der Stangendichtung 148 bewirkt eine Abdichtung gegenüber der inneren Ecke des Dichtungskörpers 130. Der Körperabschnitt 178 der Stangendichtung 148 bewirkt ebenfalls eine Abdichtung gegenüber der Seitenfläche 156 des Dichtungskörpers 130.

Es sei bemerkt, daß in den Fig. 6 bis 8 nur ein Teil der Bauelemente der Dichtung 120 dargestellt worden ist; wenn die Kolbenstange 26 gemäß der Darstellung von Fig. 7 schräg geneigt ist, gleicht die Lagebeziehung zwischen dem diametral gegenüberliegenden Abschnitt der Dichtung 120 und der Kolbenstange 26 der Lagebeziehung, die in Fig. 8 dargestellt ist. Wenn die Kolbenstange 26 so geneigt ist, wie in Fig. 8 dargestellt ist, befinden sich die Bauelemente der Dichtung 120, die den in Fig. 8 dargestellten Bauelementen direkt gegenüberliegen, in einem Zustand, der dem in Fig. 7 dargestellten gleicht.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß durch die Erfindung eine Strömungsmittelfedereinheit 24 geschaffen wird, die eine kolbenstangenseitige Kammer 60 mit variablem Volumen aufweist, in der der Druck durch eine Verbindung mit einer innerhalb der Kolbenstange 26 angeordneten dritten Kammer 62 stets zumindest ebenso groß wie der Umgebungsdruck gehalten wird. Wenn sich der Kolben der Kolbeneinheit 46 zurückzieht, so daß sich die kolbenstangenseitige Kammer 60 vergrößert, fließt Strömungsmittel mit einem über dem Umgebungsdruck liegenden Druck aus der dritten Kammer 62 durch den Kanal 64 in die kolbenstangenseitige Kammer 60. Dies hält den Druck in der kolbenstangenartigen Kammer 60 stets wenigstens so groß wie den Umgebungsdruck, so daß ein Hineinziehen von Verunreinigungen durch den Bereich zwischen der Kolbenstange 26 und dem Zylinder 40 verhindert wird. Die nach der Erfindung ausgebildete Strömungsmittelfedereinheit 24 ist sowohl kompakt als auch von langer Lebensdauer, jegliche Abnutzung aufgrund eingezogener Verunreinigungen wird herabgesetzt.

Es wurde ferner eine Dichtung zwischen der Kolbenstange 26 und dem Zylinder 40 geschaffen. Diese Dichtung 120 enthält den Dichtungskörper 130 und die Stangendichtung 148, wobei diese beiden Bauteile Mittelachsen haben, die in einer Linie mit der Mittelachse der Kolbenstange 26 gehalten werden, wenn sich diese zwischen der in Fig. 6 dargestellten Anfangsposition und den in den Fig. 7 und 8 dargestellten gekippten Positionen bewegt. Durch Aufrechterhalten einer konstanten Winkellage des Dichtungskörpers 130 und der Stangendichtung 148 relativ zur Kolbenstange 26 bei deren Kippbewegung wird die Betriebslebensdauer der Dichtung 120 verlängert.

Claims (3)

1. Strömungsmittelfedereinheit zur Dämpfung der Bewegung eines Teiles eines Umformwerkzeugs in einer Presse, mit einem Zylinder und einem mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben, der die Zylinderkammer in eine kolbenstangenseitige Kammer und eine dagegen abgedichtete kopfseitige Kammer unterteilt, wobei die kopfseitige Kammer ein unter relativ hohem Druck stehendes Arbeitsmedium enthält und die kolbenstangenseitige Kammer bei ihrer Vergrößerung durch offene Kanäle mit einer in der Federeinheit angeordneten dritten Kammer ein Strömungsmittel austauscht und dadurch zumindest auf Umgebungsdruck gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kammer (62, 62a) innerhalb der Kolbenstange (26, 26a, 26b) angeordnet ist.

2. Strömungsmittelfedereinheit nach Anspruch 1, bei der die dritte Kammer einen nach außen führenden Durchgang aufweist, der einen Strömungsmittelaustausch mit der Umgebung gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchgang (72, 74; 72a, 74a; 72b, 74b) ein Rückschlagventil (70, 70a, 70b) vorgesehen ist, das einen Strömungsmittelfluß von der dritten Kammer (62, 62a) nach außen verhindert.

3. Strömungsmittelfedereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (40, 40a) eine ringförmige Dichtkammer (122) enthält,
daß die Kolbenstange (26, 26a, 26b) zwischen einer Position, in der die Mittelachse der Kolbenstange (26, 26a, 26b) mit der Mittelachse des Zylinders (40, 40a) ausgerichtet ist, und einer gekippten Position beweglich ist, in der die Mittelachse der Kolbenstange (26, 26a, 26b) relativ zur Mittelachse des Zylinders (40, 40a) geneigt ist, daß in der Dichtkammer (122) eine ringförmige Dichtung (120, 120a) angeordnet ist, die die Kolbenstange (26, 26a, 26b) umgibt und einen Strömungsmittelfluß zwischen der Kolbenstange (26, 26a, 26b) und dem Zylinder (40, 40a) verhindert,
daß die Dichtung (120, 120a) eine ringförmige Zylinderdichtung (130) und eine ringförmige Stangendichtung (148) umfaßt, die in der Dichtkammer (122) in Dichteingriff mit der Kolbenstange (26, 26a, 26b) und der Zylinderdichtung (130) angeordnet ist, daß die Mittelachse der Stangendichtung (148) mit der Mittelachse der Kolbenstange (26, 26, 26b) in einer Linie verläuft, wenn die Kolbenstange (26, 26a, 26b) ihre ausgerichtete Position einnimmt,
daß die Stangendichtung (148) bei einer Bewegung der Kolbenstange (26, 26a, 26b) in die gekippte Position längs einer bogenförmigen Bahn relativ zu dem Zylinder (40, 40a) und der Zylinderdichtung (130) radial und axial beweglich ist, jedoch ihre Mittelachse in einer Linie mit der Mittelachse der Kolbenstange (26, 26a, 26b) gehalten wird, und
daß die Stangendichtung (148) mit der Zylinderdichtung (130) in Dichteingriff (174, 176, 178) gehalten ist.