DE3337969C2 - - Google Patents
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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- F15B11/121—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions
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Description
Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit drei
Stellungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Arbeitszylinder ist aus der DE-AS 15 76 175
bekannt. In einem Zylinder ist ein mit einer Kolbenstange
versehener erster Kolben angeordnet, welcher den Zylinder
in eine kolbenstangenseitige erste Druckmittelkammer und
eine bezüglich der ersten Druckmittelkammer auf der an
deren Seite des Kolbens angeordnete zweite Druckmittel
kammer unterteilt. Auf dem ersten Kolben ist ein als
Ringkolben ausgebildeter zweiter Kolben abgedichtet ver
schiebbar angeordnet. Der zweite Kolben ist gegen eine
die Mittelstellung fixierende Abstufung des Zylinderge
häuses bewegbar.
Um bei einer Bewegung der beiden Kolben aufeinander zu
die Bildung von Staudruck in dem von den beiden Kolben
begrenzten Zwischenraum zu verhindern und um umgekehrt
bei einer Bewegung der beiden Kolben voneinander weg
die Bildung eines Vakuums im Zwischenraum zu vermeiden,
ist im Bereich des Zwischenraums in der Zylinderwand
eine zur Atmosphäre hin führende Atmungsbohrung vorge
sehen.
Eine solche Atmungsbohrung hat den Nachteil, daß Feuch
tigkeit und Schmutz in den Zylinder eindringen können.
Würde man daran denken, das Eindringen von Feuchtig
keit und Schmutz dadurch zu verhindern, daß man im
oder am Ausgang der Atmungsbohrung ein zur Atmosphä
re hin in die Offenstellung bringbares Rückschlag
ventil anordnet, so würde trotzdem der Nachteil der
Vakuumbildung bestehen bleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ar
beitszylinder der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
der mit einfachen Mitteln eine Beatmung des von den
beiden Kolben begrenzten Zwischenraumes ermöglicht,
ohne daß die vorgenannten Nachteile in Kauf genommen
werden müssen.
Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 ange
gebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteil
hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, durch
die Verbindung des von den beiden Kolben begrenzten
Raumes mit den zur Entlüftung der beiden Druckmittel
kammern des Zylinders dienenden Ventileinrichtungen
ein Be- und Entlüftungssystem für alle Kammern des Ar
beitszylinders zu erhalten, welches ein Verschmutzen
des Zylinderraumes verhindert und die Verwendung die
ses Zylinders auch an feuchten und staubigen Einsatz
orten ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist noch darin zu
sehen, daß bei entsprechender Dimensionierung des Aus
laßventils für den von den beiden Kolben begrenzten
Zwischenraum sowie entsprechende Auslegung der Verbin
dungsleitungen und der Kolbenwirkflächen die Kolbenbe
wegung in Richtung auf den jeweils nicht vom Druckmittel
zu beaufschlagenden Raum zu vom Druck aus dem zu ent
lüftenden Raum unterstützt wird.
Anhand der Abbildung wird nachstehend ein Ausführungs
beispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Abbildung zeigt einen Arbeitszylinder mit drei Stel
lungen im Schnitt.
In einem Zylinder 4, welcher unter Zwischenschaltung
eines Dichtringes 2 von einem Deckel 1 verschlossen
wird, ist ein mit einer Kolbenstange 53 versehener er
ster Kolben 15, 16 verschiebbar angeordnet. Der erste
Kolben 15, 16 unterteilt den Zylinder in eine kolben
stangenseitige erste Druckmittelkammer 3 und eine be
züglich der ersten Druckmittelkammer 3 auf der anderen
Seite des Kolbens 15, 16 liegende zweite Druckmittel
kammer 17. Die beiden Druckmittelkammern 3 und 17 sind
über je einen Druckmittelanschluß 50 bzw. 18 und eine
noch näher zu erläuternde Ventileinrichtung be- und
entlüftbar. Der erste Kolben 15, 16 weist auf seiner
der zweiten Druckmittelkammer 17 zugewandten Seite eine
ballig ausgebildete umlaufende Führung 15 auf. In einer
Nut 14, deren Flanken einerseits von der balligen Füh
rung 15 und andererseits von einem als Anschlag 12 die
nenden umlaufenden Vorsprung des Kolbens 15, 16 gebil
det werden, ist ein Nutring 13 gelagert. Der Nutring
13 dichtet die zweite Druckmittelkammer 17 gegen die
erste Druckmittelkammer 3 ab.
Auf dem ersten Kolben 15, 16 ist ein als Ringkolben aus
gebildeter zweiter Kolben 8 relativ zum ersten Kolben
15, 16 verschiebbar angeordnet. Der zweite Kolben 8 be
sitzt einen sich radial nach außen erstreckenden um
laufenden Vorsprung 7, mit welchem der zweite Kolben
8 bei einer Bewegung in Richtung auf die zweite Druck
mittelkammer 17 zu an einem gehäusefesten Anschlag 47
zur Anlage bringbar ist. Der gehäusefeste Anschlag 47
wird von einer Abstufung des Zylinders 4 gebildet und
dient zur Fixierung der beiden Kolben 15, 16, 8 in der
Mittelstellung. In einer Nut 5 des zweiten Kolbens 8,
deren Flanken einerseits vom Vorsprung 7 und anderer
seits von einem weiteren umlaufenden Vorsprung 54,
welcher an der der ersten Druckmittelkammer 3 zugewandten
Seite des zweiten Kolbens 8 vorgesehen ist, gebildet
werden, ist ein Nutring 6 gelagert. Der Nutring 6 dichtet
die erste Druckmittelkammer 3 gegen die zweite Druck
mittelkammer 17 ab. Zur Abdichtung des von den beiden
teleskopartig zusammenwirkenden Kolben 15, 16, 8 be
grenzten Zwischenraumes 41 ist ein zusätzlicher Dicht
ring 48 zwischen der Mantelfläche des ersten Kolbens
15, 16 und der inneren Wandung des zweiten Kolbens 8
angeordnet. Der als Nutring ausgebildete zusätzliche
Dichtring 48 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einer
in der Mantelfläche des ersten Kolbens 15, 16 vorgesehenen
Nut 49 gelagert, welche in dem der ersten Druckmittel
kammer 3 zugewandten Endbereich des ersten Kolbens 15,
16 vorgesehen ist. Der zweite Kolben 8 weist in seinem
dem ersten Kolben 15, 16 zugewandten Endbereich einen
sich radial nach innen, in Richtung auf die Mantelfläche
des ersten Kolbens 15, 16 zu erstreckenden, vorzugsweise
umlaufenden Vorsprung 9, 10, 11 auf. Der Vorsprung dient
als Anschlag, welcher bei einer Bewegung der beiden Kol
ben 15, 16, 8 voneinander weg an dem zwischen den beiden
Kolben 15, 16, 8 auf dem ersten Kolben 15, 16 angeordneten
Dichtring 48 zur Anlage bringbar ist.
Der Anschlag 9, 10, 11 weist auf seiner dem Dichtring 48
zugewandten Seite eine steile Kante 9 und auf seiner dem
Dichtring 48 abgewandten Seite eine rampenförmige Ab
schrägung 11 auf.
Im Deckel 1 des Zylinders 4 ist eine Ausnehmung 52 vor
gesehen, durch welche die Kolbenstange 53 aus dem Zy
linder 4 herausgeführt wird. Ein Dichtring 51, der in
einer in der Wandung der Ausnehmung 52 angeordneten
Nut gelagert ist und dichtend an der Kolbenstange 53 an
liegt, verhindert ein Austreten von Druckmittel aus der
ersten Druckmittelkammer 3 durch die Ausnehmung 52 zur
Atmosphäre hin.
Am Zylindergehäuse 4 ist ein Druckmittelanschluß 40 vor
gesehen, welcher einerseits über eine Vorratsleitung
38 mit einer Druckmittelquelle 39 und andererseits mit
einem im Zylinderboden angeordneten, als Druckmittel
verteiler 37 dienenden Kanal verbunden ist. Der Druck
mittelverteiler 37 weist einen ersten Ausgang 36 und
einen zweiten Ausgang 20 auf. Der erste Ausgang 36 ist
über eine Druckmittelleitung 35 an den Eingang eines er
sten Einlaßventils 28 angeschlossen, dessen Ausgang über
eine Druckmittelleitung 34 mit dem der ersten Druckmittel
kammer 3 zugeordneten Druckmittelanschluß 50 verbunden
ist. Eine von der Druckmittelleitung 34 abzweigende Druck
mittelleitung 33 führt zum Eingang eines ersten Auslaß
ventils 30, dessen Ausgang über eine Druckmittelleitung
32 und einen Druckmittelanschluß 55 mit dem von den bei
den Kolben 15, 16, 8 begrenzten Zwischenraum 41 verbunden
ist. Das Einlaßventil 28 und das Auslaßventil 30 sind
als Elektromagnetventile ausgebildet. Über elektrische
Leitungen 27, 29 und eine nicht dargestellte Schaltein
richtung sind die Elektromagnetventile 28, 30 mit einer
Spannungsquelle verbindbar.
In gleicher Weise ist der zweite Ausgang 20 des Druck
mittelverteilers 37 über eine Druckmittelleitung 21 mit
dem Eingang eines zweiten Einlaßventils 23 verbunden.
Der Ausgang des zweiten Einlaßventils 23 ist über eine
Druckmittelleitung 19 an den der zweiten Druckmittel
kammer 17 zugeordneten Druckmittelanschluß 18 ange
schlossen. Über eine Druckmittelleitung 26, welche von
der Druckmittelleitung 19 abzweigt, ist der Druckmittel
anschluß 18 mit dem Eingang eines zweiten Auslaßventils
24 verbunden, dessen Ausgang über eine Druckmittellei
tung 32 und den Druckmittelanschluß 55 mit dem von den
beiden Kolben 8, 15, 16 begrenzten Zwischenraum 41 in
Verbindung steht. Das Einlaßventil 23 und das Auslaß
ventil 24 sind als Elektromagnetventile ausgebildet,
die über elektrische Leitungen 22, 25 und die nicht dar
gestellte Schalteinrichtung mit einer Spannungsquelle
verbindbar sind.
Anstelle der als Einlaßventil und Auslaßventil ausge
bildeten Elektromagnetventile kann jeder Druckmittel
kammer eine als drei/zwei-Wegeventil ausgebildete Ven
tileinrichtung zugeordnet werden. Der von den beiden
Kolben 15, 16, 8 begrenzte Zwischenraum 41 ist über eine
als Rückschlagventil 42, 43 ausgebildete dritte Ventil
einrichtung mit der Atmosphäre verbindbar. Das Rück
schlagventil 42, 43 wird in diesem Ausführungsbeispiel
von einem Gummiteller 43 und einem eine Gehäuseausneh
mung 45 begrenzenden, als Ventilsitz 42 ausgebildeten
Gehäusevorsprung gebildet, wobei der Gummiteller 42
mittels einer Schraube 46 an einen Vorsprung des Zy
linders befestigt ist. Mittels der Schraube 46 ist die
Rückhaltekraft des Rückschlagventils 42, 43 einstellbar.
Das Rückschlagventil 42, 43 ist durch eine Kappe 44, die
ebenfalls von der Schraube 46 gehalten wird, gegen äußere
Einflüsse geschützt. Die Funktion des im Vorstehenden
beschriebenen Arbeitszylinders wird nachfolgend näher
erläutert.
Es wird angenommen, daß der mit der Kolbenstange 53 ver
bundene erste Kolben 15, 16, wie in der Abbildung darge
stellt, die Mittelstellung eingenommen hat. Über die ge
öffneten Einlaßventile 28, 23 sowie die Druckmittelan
schlüsse 50, 18 steht in der ersten Druckmittelkammer
3 und in der zweiten Druckmittelkammer 17 Druck an. Die
Drücke in den beiden Druckmittelkammern 3, 17 sind gleich.
Der zweite Kolben 8 wird gegen den gehäusefesten Anschlag
47 angedrückt und bleibt in Ruhe. Der erste Kolben 15, 16
wird mit seinem Anschlag 12 gegen den zweiten Kolben 8
angedrückt. Da die Summe der vom Druck aus der ersten
Druckmittelkammer 3 beaufschlagten Wirkflächen der bei
den Kolben 15, 16, 8 größer ist als die vom Druck aus
der zweiten Druckmittelkammer 17 beaufschlagte entge
gengerichtete Wirkfläche des ersten Kolbens 15, 16 ver
bleibt der mit der Kolbenstange 53 verbundene erste Kol
ben 15, 16 in der Mittelstellung.
Soll der mit der Kolbenstange 53 verbundene erste Kol
ben 15, 16 in seine linke Endlage gebracht werden, so
wird das der ersten Druckmittelkammer 3 zugeordnete
Einlaßventil 28 geschlossen und das der ersten Druck
mittelkammer 3 zugeordnete Auslaßventil 30 in die Offen
stellung gebracht. Vom Druck aus der zweiten Druckmittel
kammer 17 wird der erste Kolben 15, 16 nach links ver
schoben und nimmt mit seinem Anschlag 12 den zweiten
Kolben 8 mit. Gleichzeitig wird die erste Druckmittel
kammer 3 über die Druckmittelleitungen 34, 33, das ge
öffnete erste Auslaßventil 30 sowie die Druckmittellei
tung 32 in die vom Rückschlagventil 42, 43 abgeschlossene
Ausnehmung 45 und den daran anschließenden, von den bei
den Kolben 8, 15, 16 begrenzten Zwischenraum 41 hinein
entlüftet. Ist der Druck im Zwischenraum 41 und in der
Ausnehmung 45 soweit angestiegen, daß er die Rückhalte
kraft des Rückschlagventils 42, 43 überwindet, öffnet
das Rückschlagvnetil 42, 43 und der überschüssige Druck
wird zur Atmosphäre hin abgebaut.
Soll der erste Kolben 15, 16 in seine rechte Endlage
gebracht und so die Kolbenstange 53 in den Zylinder
4 eingefahren werden, werden das erste Einlaßventil
28, das zweite Einlaßventil 23, das erste Auslaßventil
30 und das zweite Auslaßventil 24 umgeschaltet. Das
erste Einlaßventil 28 befindet sich jetzt in der Offen
stellung und das erste Auslaßventil 30 ist geschlossen.
Das der zweiten Druckmittelkammer 17 zugeordnete zweite
Einlaßventil 23 ist jetzt geschlossen und das der zwei
ten Druckmittelkammer 17 zugeordnete zweite Auslaßven
til 24 befindet sich jetzt in der Offenstellung. Der
sich in der ersten Druckmittelkammer 3 aufbauende Druck
verschiebt den ersten Kolben 15, 16 und den zweiten
Kolben 8 nach rechts in Richtung auf die zweite Druck
mittelkammer 17 zu. Der zweite Kolben 8 kommt mit sei
nem Vorsprung 7 am gehäusefesten Anschlag 47 zur Anlage
und der erste Kolben 15, 16 fährt weiter bis in seine
rechte Endlage. Während dieses Vorganges wird die zweite
Druckmittelkammer 17 über die Druckmittelleitungen 19,
26, das geöffnete Auslaßventil 24 sowie die Druckmittel
leitung 32 in die vom Rückschlagventil 42, 43 abge
schlossene Ausnehmung 45 sowie den daran anschließenden,
von den beiden Kolben 15, 16, 8 begrenzten Zwischenraum
41 hineinentlüftet.
Wird wieder die neutrale Mittelstellung gewünscht, so
wird das zweite Auslaßventil 24 geschlossen, das zweite
Einlaßventil 23 in die Offenstellung gebracht und so
die zweite Druckmittelkammer 17 wieder belüftet. Der
erste Kolben 15, 16 wird vom Druckmittel aus der zwei
ten Druckmittelkammer 17 nach links in Richtung auf
die erste Druckmittelkammer 3 zu verschoben, und zwar
so weit, bis er mit seinem Anschlag 12 an der ihm zu
gewandten Stirnseite des zweiten Kolbens 8 zur Anlage
kommt. Der Druck in dem von den beiden Kolben 15, 16,
8 begrenzten Zwischenraum 41 und der Ausnehmung 45 wird
über das Rückschlagventil 42, 43 zur Atmosphäre hin ab
gebaut.
Es ist selbstverständlich möglich, die zu den Einlaß
ventilen und den Auslaßventilen hin bzw. die von den
Einlaßventilen und von den Auslaßventilen wegführen
den Druckmittelleitungen in Form von Kanälen im Zy
lindergehäuse anzuordnen.
Claims (6)
1. Arbeitszylinder mit drei Stellungen, welcher die fol
genden Merkmale aufweist:
- a) es ist ein mit einem Dichtring versehener erster Kolben (15, 16) vorgesehen, durch welchen der Zy linder in eine erste Druckmittelkammer (3) und eine bezüglich der ersten Druckmittelkammer (3) auf der anderen Seite des Kolbens (15, 16) ange ordnete zweite Druckmittelkammer (17) unterteilt ist;
- b) es ist ein als Ringkolben ausgebildeter zweiter Kolben (8) vorgesehen, der gegenüber der Zylin derinnenwand und einer äußeren Mantelfläche des ersten Kolbens (15, 16) abgedichtet geführt ist;
- c) die erste Druckmittelkammer (3) und die zweite Druckmittelkammer (17) sind jeweils mittels ei ner Ventileinrichtung be- und entlüftbar;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- d) die Entlüftungsausgänge der Ventileinrichtungen (28, 30, 23, 24) sind mit dem von den beiden Kolben (15, 16, 8) begrenzten Zwischenraum (41, 45) ver bunden;
- e) es ist eine dritte Ventileinrichtung (42, 43) vor gesehen, über welche der Zwischenraum (41, 45) mit der Atmosphäre verbindbar ist.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die dritte Ventileinrichtung (42, 43) als
zur Atmosphäre hin öffnendes Rückschlagventil ausge
bildet ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Rückhaltekraft des Rückschlagventils
(42, 43) veränderbar ist.
4. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum
Be- und Entlüften der Druckmittelkammern (3, 17) vor
gesehenen Ventileinrichtungen als Elektromagnetventile
ausgebildete Einlaß- und Auslaßventile aufweisen.
5. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungen zwischen den Ventileinrichtungen und
dem von den beiden Kolben begrenzten Zwischenraum
(41, 45) durch interne im Gehäuse angeordnete Kanäle
hergestellt werden.
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Also Published As
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