DE3446974C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pneumatikzylinderbaugruppe mit einem Verriegelungsmechanismus der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Es ist eine Pneumatikzylinderbaugruppe bekannt (Zeitschrift "Fluid", Februar 1974, Seiten 48 und 49), bei der der Verriegelungsmechanismus aus einem Klemm-Mantel besteht, der einen Teil einer Druckkammer eines Drucknehmers bildet. Wenn dieser Drucknehmer nicht mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist, so legt sich der Klemm-Mantel eng um die Kolbenstange an und klemmt diese fest. Durch Zuführen eines Strömungsmitteldruckes in die Druckkammer des Drucknehmers wird der elastisch verformbare Klemmantel aufgeweitet, so daß die Kolbenstange freigegeben wird und sich frei bewegen kann.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden zweier Teile bekannt (DE-PS 7 43 530), bei der die Druckkammer des Drucknehmers zwischen zwei zwischen sich einen Ringspalt bildenden Hülsenteilen ausgebildet ist, die mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt werden können. Dieser Drucknehmer wird zwischen zwei mechanisch miteinander zu verbindenden Teilen angeordnet, wobei die Verbindung durch Zuführung eines Strömungsmitteldruckes an die Druckkammer des Drucknehmers erreicht wird, die zu einer Aufweitung der Hülsenteile führt. Der Druckgeber weist hierbei eine zweite ein veränderbares Volumen aufweisende Druckkammer auf, die mit der Druckkammer des Drucknehmers in Druckmittelverbindung steht, wobei durch ändern des Volumens der Druckkammer des Druckgebers mit Hilfe eines Stellkolbens die Aufweitung der Hülsenteile des Drucknehmers gesteuert werden kann.

Bei einer Pneumatikzylinderbaugruppe der eingangs genannten Art (DE-OS 31 13 894) ist die Druckkammer des Drucknehmers gemäß einer ersten Ausführungsform zwischen einer Gehäuseinnenwand und einer elastisch verformbaren Hülse angeordnet, die die Kolbenstange umgibt. Durch Einleiten eines Druckmittels in die Druckkammer wird die Hülse in Radialrichtung in Richtung auf die Kolbenstange verformt und klemmt diese fest. Bei einer zweiten Ausführungsform ist die Kolbenstange hohl ausgebildet und umgibt eine Hohlstange, die an ihrem vorderen Ende eine in Radialrichtung nach außen verformbare Hülse trägt, wobei zwischen der Hohlstange und der Hülse die Druckkammer des Drucknehmers ausgebildet ist. Bei allen diesen Ausführungsformen ist zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus ein relativ hoher Druck erforderlich, der groß genug sein muß, eine Aufweitung der Hülse mit ausreichender Kraft gegen den Außen- oder Innenumfang der Kolbenstange zu ermöglichen.

Ähnliche bekannte Pneumatikzylinderbaugruppen sind beispielsweise in Fig. 0A und Fig. 0B der Zeichnungen gezeigt. Die Fig. 0A zeigt einen Verriegelungsmechanismus vom Strömungsmitteldruck- Typ, der einen Druckgeber 103 aufweist, der in Druckmittelverbindung mit der einen Drucknehmer bildenden Bremse 102 in dem Pneumatikzylinder 101 verbunden ist. Die Kraft einer Feder 104, die in dem Druckgeber 103 eingefügt ist, wird in einen Druck der Hydraulikflüssigkeit 105 umgewandelt, wobei dieser Druck auf den Außenumfang eines die Kolbenstange umgebenden Bremsmetalls 106 in der Bremse 102 ausgeübt wird. Als Ergebnis wird das einen Schlitz 106′ aufweisende Bremsmetall in Radialrichtung zusammengedrückt, sodaß die Kolbenstange 107 aufgrund der Reibung zwischen dem Bremsmetall 106 und der Kolbenstange 107 gebremst und gestoppt wird. Da hierbei die Kolbenstange 107 durch einen Druck gebremst wird, der gleichförmig auf den gesamten Umfang des Bremsmetalls 106 wirkt, ergibt sich eine ausgezeichnete Lebensdauer aufgrund der geringen Abnutzung des Bremsmetalls 106. Dadurch, daß der Druckgeber 103 seitlich von dem Pneumatikzylinder 101 vorspringt, ergibt sich ein großer Raumbedarf der Pneumatikzylinderbaugruppe, und weiterhin ergeben sich in vielen Fällen Probleme aufgrund eines Ausleckens der Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung des Drucknehmers.

In Fig. 0B ist ein mechanischer Verriegelungsmechanismus dargestellt, der eine Spanneinrichtung 114 mit einer Keilfunktion aufweist, die mit einem Verriegelungskolben 113 verbunden ist, der mit Hilfe einer Feder 112 federnd in einem Verriegelungszylinder 111 befestigt ist, der an dem Pneumatikzylinder 110 angebracht ist. Wenn die Spanneinrichtung 114 betätigt wird, drückt sie gegen eine Vielzahl von Kugeln 115, die ihrerseits gegen einen kreisringförmigen Verriegelungsschuh 117 am Umfang der Kolbenstange 116 drücken, wodurch die Kolbenstange verriegelt wird. Hierbei ergibt sich zwar eine kompakte Konstruktion der Pneumatikzylinderbaugruppe, doch kann der Bremsdruck nicht gleichförmig über die gesamten Teile des Verriegelungsschuhs oder des Bremsmetalls 117 aufgebracht werden, wie dies beim Verriegelungsmechanismus vom Strömungsmitteldruck-Typ der Fall ist. Entsprechend kommt der Verriegelungsschuh 117 mit der Kolbenstange 9 lediglich an ausgewählten Stellen in Berührung, sodaß die Kolbenstange örtlich abgenutzt wird, was zu einer kürzeren Lebensdauer führt. Zusätzlich ergibt sich beim Lösen der Keilfunktion der Spanneinrichtung 114 zum Zeitpunkt der Entriegelung in vielen Fällen eine gewisse Verzögerung. Weil in den Druckkammern 119, 120 auf den beiden Seiten des Kolbens 118 der Verriegelung unterschiedliche Drücke auftreten, kann die Verzögerung der Freigabe der Keilfunktion eine Vergrößerung des Druckdifferenzials längs des Kolbens ergeben, was zu einer fehlerhaften Betriebsweise der Pneumatikzylinderbaugruppe führt. Weiterhin weist der mechanische Verriegelungsmechanismus eine Verringerung des Wirkungsgrades aufgrund der Reibung in den verschiedenen mechanischen Teilen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Pneumatikzylinderbaugruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Kolbenstange mit hohem Wirkungsgrad und ausgezeichneten Ansprecheigenschaften verriegeln und entriegeln kann, wobei die Haltbarkeit des Bremsmetalls zum Aufbringen des Bremsdruckes auf die Kolbenstange verbessert ist und wobei selbst nach einer erheblichen Abnutzung des Bremsmetalls der auf dieses ausgeübte Druck leicht nachgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Pneumatikzylinderbaugruppe ergibt sich ein kompakter Aufbau, wobei die Kolbenstange mit hohem Wirkungsgrad und ausgezeichneten Ansprecheigenschaften verriegelt und entriegelt werden kann. Aufgrund der gleichförmigen Beaufschlagung des das Bremsmetall bildenden flexiblen rauförmigen Bauteils wird dessen Haltbarkeit wesentlich vergrößert, und zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus ist ein gegenüber dem zum Bremsen der Kolbenstange wesentlich verringerter Steuerdruck erforderlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe mit einem Verriegelungsmechanismus,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines wesentlichen Teils einer zweiten Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer Pneumatikzylinderbaugruppe mit einem Verriegelungsmechanismus gezeigt. Die allgemein mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Pneumatikzylinderbaugruppe besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem Pneumatikzylinder 2 und einem Verriegelungsmechanismus 15. Der Pneumatikzylinder 2 weist eine Zylinderbüchse 3 auf, an deren beiden Enden eine Kopfabdeckung 4 und eine Kolbenstangenabdeckung 6 befestigt sind, die mit einem Anschluß 5 bzw. einem Anschluß 7 versehen sind. Die Zylinderbüchse 3 nimmt einen Kolben 8 verschiebbar auf, so daß eine erste Pneumatikkammer 2 a und eine zweite Pneumatikkammer 2 b auf den beiden Seiten des Kolbens 8 in der Zylinderbüchse 3 gebildet werden. Eine an dem Kolben 8 befestigte Kolbenstange 9 erstreckt sich verschiebbar durch eine Kolbenstangenbohrung 10 in der Kolbenstangenabdeckung 6 in Richtung auf den Verriegelungsmechanismus 15. An dem dem Verriegelungsmechanismus 15 benachbarten Ende der Kolbenstangenabdeckung 6 ist ein kreisringförmiger Vorsprung 11 ausgebildet, der in ein Ende eines kreisringförmigen Unterteilungswandteils oder eines zylindrischen Teils 18 eines Bremskörpers 16 paßt, der einen Teil des Verriegelungsmechanismus 15 bildet. Stufen 12 und 13, die Halterungen für ein Bremsmetall 25 und einer ein flexibles rohrförmiges Bauteil in Form dünnwandige Hülse 27 bilden, sind in dem Kranz um die Kolbenstangenbohrung 10 in der Kolbenstangenabdeckung 6 derart ausgebildet, daß sie an den Innenumfang des kreisförmigen Vorsprunges 11 angrenzen. Eine eine Halterung für ein Rohr 32 bildende Stufe 14 ist am äußeren Umfangsteil der gleichen Endoberfläche der Kolbenstangenabdeckung 6 ausgebildet, wie die Stufen 12 und 13.

Der Verriegelungsmechanismus 15 besteht hauptsächlich aus dem Bremskörper 16, der einen Flanschteil 17 und einen damit einstückig ausgebildeten zylindrischen Teil 18 aufweist. Der Bremskörper 16 weist eine Innenbohrung 19 auf, deren zum Flansch 17 benachbartes Ende eine Kolbenstangenbohrung 20 zur verschiebbaren Aufnahme der Kolbenstange 9 bildet. Den Stufen 12, 13 auf der Kolbenstangenabdeckung 6 entsprechende Stufen 21 und 22 sind an der Wand der Kolbenstangenbohrung 10 ausgebildet, um das Bremsmetall 25 und die flexible dünnwandige Hülse 27 zu haltern. Umfangswülste 23 und 24 sind auf den inneren Umfangsflächen der Bohrung 19 an beiden axialen Endteilen der Kolbenstangenbohrung 19 ausgebildet.

Das Bremsmetall 25 weist eine rohrförmige Form mit einer Innenbohrung auf, die so bemessen ist, daß sie die Kolbenstange 9 aufnimmt. Ein Axialschlitz 26 ist in der Wand des Bremsmetalls 25 über die gesamte Länge ausgebildet, so daß das Bremsmetall 25 in Radialrichtung zusammenziehbar ist. Andererseits besteht die flexible dünnwandige Hülse 27 aus Urethangummi und weist eine rohrförmige Form auf, die so bemessen ist, daß sie auf den Außenumfang des Bremsmetalls 25 paßt. Eine erste Druckkammer A₁ des Drucknehmers ist zwischen der äußeren Umfangsfläche der flexiblen dünnwandigen Hülse 27 und der inneren Umfangsfläche des Bremskörpers 16 ausgebildet, wenn das Bremsmetall 25 und die flexible dünnwandige Hülse 27 zusammengebaut und derart befestigt werden, daß sie von den Stufen 12, 13 auf der Kolbenstangenabdeckung 6 und den Stufen 21, 22 auf dem Bremskörper 16 gehaltert werden.

Ein Steuerkolben 36 paßt verschiebbar über den zylindrischen Teil des Bremskörpers 16. Die äußere Umfangsfläche des Steuerkolbens 36 ist abgestuft, so daß dieser Kolben 36 einen Abschnitt 28 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 29 mit kleinem Durchmesser aufweist. Verbindungsbohrungen 30 mit vorgegebenem Durchmesser sind in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser derart ausgebildet, daß sie sich in Radialrichtung erstrecken. Eine der Stufe 14 auf der Kolbenstangenabdeckung 6 entsprechende Stufe 31 ist auf der Innenoberfläche (rechte Endoberfläche bei Betrachtung der Fig. 1) des Bremskörpers 16 ausgebildet. Ein Rohr 32 ist an seinen beiden Enden durch diese Stufen 14 und 31 gehaltert. Eine Kolbenkammer 35 wird durch die innere Umfangsfläche des Rohres 32 und die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Teils 18 des Bremskörpers 16 umgrenzt. Der Steuerkolben 36 ist verschiebbar in dieser Kolbenkammer 35 angeordnet. Ein Schauloch 33 und eine Auslaßöffnung 34 sind in der Wand des Rohrs 32 ausgebildet. Das Rohr 32, die Kolbenstangenabdeckung 6 und der Bremskörper 16 bilden zusammen das Gehäuse des Verriegelungsmechanismus.

Der Raum in der Kolbenkammer 35 ist durch den Steuerkolben 36 in eine Federkammer 35 a und eine Bremsenfreigabekammer 35 b unterteilt. Der Steuerkolben 36 weist einen Kolbenkörper 37 auf, der entlang der äußeren Umfangsfläche des den großen Durchmesser aufweisenden Abschnittes 28 des Bremskörpers 16 und der inneren Umfangsfläche des Rohres 32 gleiten kann. Der Steuerkolben 36 weist weiterhin einen Schieber 38 auf, der entlang der äußeren Umfangsfläche des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnittes 29 gleiten kann. Der Kolbenkörper 37 und der Schieber 38 sind miteinander über eine Schürze 39 verbunden. Die Schürze 39 ist mit einer Ausnehmung 40 versehen, die in der inneren Umfangsfläche der Schürze ausgebildet ist und eine derartige Breite aufweist, daß sie sich über die den großen und den kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitte 28 und 29 erstreckt. Die Ausnehmung 40 wirkt mit der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 18 zusammen, um eine zweite Druckkammer A₂ des Druckgebers zu umgrenzen, die mit der ersten Druckkammer A₁ des Drucknehmes durch die kleinen radialen Verbindungsbohrungen 30 in dem den kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 29 in Verbindung steht.

Als Ergebnis der Bewegung des Steuerkolbens 36 ändern sich die Positionen der einen großen und einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitte 28 und 29 des Kolbens 36 bezüglich der zweiten Druckkammer A₂, so daß das Volumen dieser Kammer A₂ geändert wird. Die Bremsenfreigabekammer 35 b steht mit einem Bremsenfreigabeanschluß 41 in Verbindung, der in dem Flansch 17 ausgebildet ist, während die Federkammer 35 a eine Feder 41 aufnimmt, die den Steuerkolben 36 in Richtung auf die Bremsenfreigabekammer 35 b drückt. Die Federkammer 35 a steht mit der Atmosphäre über die Auslaßöffnung 34 in Verbindung, die in dem Rohr 32 ausgebildet ist. Der Flansch 17 ist mit einer zylindrischen Volumeneinstellkammer A₃ verbunden, die sich radial nach außen hin öffnet. Ein kleiner Kolben 44 mit einem Schraubengewinde 45 ist in die Volumeneinstellkammer A₃ eingeschraubt, wobei seine Stellung frei einstellbar ist. Der kleine Kolben 44 weist eine Axialbohrung 46 am oberen Endkranz auf, die einen konischen Sitz für eine kleine Stahlkugel 47 bildet. Eine Abdichtschraube 48 ist in den kleinen Kolben 44 auf der Oberseite der Stahlkugel 47 eingeschraubt. Ein Gummigel G als Druckübertragungsmedium füllt den Raum in der Volumeneinstellkammer A₃, der ersten Druckkammer A₁ und der zweiten Druckkammer A₂, die miteinander in Verbindung stehen.

Dieses Gummigel G kann ein elastisches Vergußgel sein, wie es üblicherweise bei elektrischen Nachrichtenübertragungsgeräten verwendet wird. Dieses Gummigel G kann beispielsweise durch Vulkanisieren eines Gels der Bezeichnung "Shinetsu Silicone KE 104 Ge", das von der Shinetsu Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha erzeugt wird, bei niedrigen Temperaturen und unter der Einwirkung eines Katalysators Nr. 104 der gleichen Firma zubereitet werden.

Das Gesamtvolumen der Kammern A₁, A₂ und A₃ ist mit Hilfe des kleinen Kolbens 44 einstellbar. Wenn die Zuführung des Pneumatikdruckes an die Bremsenfreigabekammer 35 b gestoppt wird, wird der Steuerkolben 36 in Richtung auf die Bremsenfreigabekammer 35 b durch die Wirkung der Feder 42 vorgespannt, so daß das Gummi G in der zweiten Druckkammer A₂ zuammengedrückt wird, bis die Endoberfläche E₁ des Kolbenkörpers 37 des Steuerkolbens 36 in Berührung mit dem dem Flansch 17 benachbarten Ende kommt. Der auf diese Weise in der zweiten Kammer A₂ erzeugte Druck pflanzt sich in dem Gummi G zur ersten Druckkammer A₁ hin fort, so daß das Bremsmetall 25 gleichförmig mit Hilfe der flexiblen dünnwandigen Hülse 27 auf die äußere Umfangsfläche der Kolbenstange 9 aufgepreßt wird, so daß die Kolbenstange 9 aufgrund des Reibungswiderstandes zwischen der Kolbenstange 9 und dem Bremsmetall 25 gestoppt wird.

Die Betriebsweise der ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist wie folgt:

Im Betrieb wird Druckluft von einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle in die Bremsenfreigabekammer 35 b über den Bremsenfreigabeanschluß 41 zugeführt. Entsprechend wird der Steuerkolben 36 durch die von dem Pneumatikdruck erzeugte Kraft, die die Kraft der Feder 42 überwindet, in Richtung auf die Kolbenstangenabdeckung 6 gedrückt. In diesem Fall wird daher kein Druck in der zweiten Druckkammer A₂ erzeugt, so daß das Bremsmetall 25 sich frei ausdehnen kann und der Schlitz seine unbelastete Breite annimmt. In diesem Zustand wird das Bremsmetall 25 nicht gegen die Kolbenstange 9 angedrückt, so daß sie frei in Axialrichtung angetrieben werden kann. Die Kolbenstange befindet sich damit im entriegelten Zustand. In diesem Zustand wird die Kolbenstange 9 durch die selektive Zuführung und Abgabe von Druckluft in und aus den ersten und zweiten Pneumatikkammern 2 a und 2 b über die Anschlüsse 5 und 7 nach links und rechts gemäß Fig. 1 angetrieben.

Wenn die Druckluft in der Bremsenfreigabekammer abgelassen wird, so wird der Steuerkolben 36 durch die Feder 42 derart bewegt, daß das Gummigel G in der zweiten Druckkammer A₂ unter Druck gesetzt wird, um einen Druck zu erzeugen, der über die Verbindungsbohrungen 30 zum Gummigel G in der ersten Druckkammer A₁ weitergeleitet wird, so daß das Bremsmetall 25 durch die Verformung der flexiblen dünnwandigen Hülse 27 in Radialrichtung nach innen gedrückt wird. Entsprechend kommt das Bremsmetall 25 aufgrund einer Verringerung der Breite seines Schlitzes in Druckberührung mit der Kolbenstange 9, so daß die Kolbenstange 9 gestoppt wird. Es ist damit möglich, die Kolbenstange 9 nach dem Abgeben der Druckluft aus der Bremsenfreigabekammer 35 b ohne jede Verzögerung zu stoppen, und zwar unabhängig von der Position der Kolbenstange 9.

Dies bedeutet, daß die Kolbenstange 9 gestoppt und an der jeweiligen Position festgehalten wird, wenn die Antriebs- Druckluftversorgung aus irgendeinem Grunde in unerwünschter Weise ausfällt. Wenn die Druckluftversorgung wieder vorhanden ist, wird Luft an den Pneumatikzylinder 2 und gleichzeitig auch an die Bremsenfreigabekammer 35 b geliefert, so daß die Kolbenstange 9 unmittelbar wieder entriegelt wird und ihren Betrieb wieder aufnehmen kann.

Der beschriebene Verriegelungsmechanismus kann mit einer ausgezeichneten Ansprecheigenschaft arbeiten, weil der Verriegelungsvorgang durch eine radiale Zusammenziehung des Bremsmetalls 25 durch einen Druck hervorgerufen wird, der in der zweiten Druckkammer A₂ als Ergebnis der Wirkung der Feder 42 erzeugt wird. Der Entriegelungsvorgang kann insbesondere deshalb ohne jede Verzögerung erfolgen, weil dieser Vorgang ohne das Auftreten irgendeiner wesentlichen mechanischen Reibung erzielt wird, die bei dem Verriegelungsmechanismus vom üblichen mechanischen Typ nicht vermieden werden kann, so daß bei dem beschriebenen Verriegelungsmechanismus Probleme, wie beispielsweise eine zufällige Betriebsweise aufgrund der Verzögerung der Entriegelung, vollständig beseitigt sind. Die Verwendung des Gummigels G als Druckübertragungsmedium beseitigt die Notwendigkeit für Leckverhinderungsmaßnahmen, wie sie bei üblichen Strömungsmitteldruck-Verriegelungsmechanismen unerläßlich sind. Die Packungsdichtungen in den jeweiligen Druckkammern werden verwendet, wenn diese Kammern mit dem Gummigel gefüllt werden, und sie können entsprechend vom Standpunkt des Betriebsprinzips der Pneumatikzylinderbaugruppe her gesehen fortgelassen werden. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß auch das Bremsmetall 25 eine lange Lebensdauer aufweist, weil der gesamte Teil des Bremsmetalls gleichförmig auf die Kolbenstange 9 gedrückt wird, was mit Hilfe der Verwendung des Gummigels G als Druckübertragungsmedium erreicht wird. Weiterhin kann die Pneumatikzylinderbaugruppe 1 insgesamt eine kompakte Konstruktion mit sauberem Aussehen aufweisen, weil praktisch kein Teil vorhanden ist, der in Radialrichtung von der äußeren Umfangsoberfläche des Pneumatikzylinders vorspringt.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe anhand der Fig. 3 erläutert.

Die zweite Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe weist einen Verriegelungsmechanismus 51 auf, der als von dem Pneumatikzylinder 2 getrennter Körper ausgebildet ist. Der Verriegelungsmechanismus 51 ist im wesentlichen durch zwei Endkappen 52, 53 mit jeweiligen Flanschen, ein Rohr 54 und einen Steuerkolben 55 gebildet. Eine erste Schieberwand 56 mit einem großen Durchmesser ist auf der Innenoberfläche der Endkappe 52 ausgebildet. Eine Ausnehmung 57 in der Innenoberfläche der Schieberwand 56 umgrenzt teilweise eine Druckkammer A₁ des Drucknehmers. Eine zweite Schieberwand 58 mit kleinem Durchmesser ist auf der Innenoberfläche der Endkappe 53 ausgebildet. Die Innenoberfläche dieser Schieberwand 58 weist eine Ausnehmung 59 auf, die teilweise die Druckkammer A₁ umgrenzt. Ein Außengewinde 61 für den Eingriff mit einem Schraubengewinde 60 in der Endkappe 52 ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des Rohres 54 an einem axialen Ende des letzteren ausgebildet. Ein Innengewinde 63 am anderen Ende des Rohres 54 steht mit einem Außengewinde 62 in Eingriff, das auf der Endkappe 53 ausgebildet ist. Die Endkappen 52 und 53 weisen Mittelbohrungen 52 A, 53 A zur Aufnahme der Kolbenstange 9 auf und sie weisen weiterhin Stufen 52 B und 53 B auf, die das Bremsmetall 25 und die flexible dünnwandige Hülse 27 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform haltern. Wenn beide Endkappen in geeigneter Weise auf das Rohr 54 aufgeschraubt sind, gelangen die Enden der Schieberwände 56 und 58 in eine einander gegenüberliegende Stellung, wobei ein vorgegebener Spalt T verbleibt. In diesem Zustand wird die erste Druckkammer A₁ zwischen der äußeren Umfangsfläche der flexiblen dünnwandigen Hülse 27 und den Schieberwänden 56 und 58 ausgebildet, während eine Kolbenkammer 64 zwischen dem Rohr 54 und den Außenoberflächen der Schieberwände 56 und 58 gebildet wird. Diese Kolbenkammer 64 nimmt einen Steuerkolben 55 auf, der wie im Fall der ersten Ausführungsform einen Kolbenkörper 65, einen Schieber 66 und eine Schürze 67 aufweist. Der Steuerkolben 55 unterteilt den Raum in der Kolbenkammer 64 in zwei Abteilungen, nämlich eine Federkammer 64 a und eine Bremsenfreigabekammer 64 b. Die Federkammer 64 a nimmt eine Feder 42 auf, die zur Vorspannung des Kolbens 55 in einer Richtung dient. Die Schürze 67 ist mit einer Ausnehmung 68 in der inneren Umfangsfläche versehen, so daß eine zweite Druckkammer A₂ des Druckgebers zwischen der Schürze 67 und den Schieberwänden 56, 58 gebildet wird. Diese zweite Druckkammer A₂ steht mit der ersten Druckkammer A₁ über den erwähnten Spalt T in Verbindung. Die auf diese Weise gebildeten Druckkammern A₁ und A₂ sind mit einem leicht verformbaren Druckübertragungsmedium gefüllt, beispielsweise mit Lettern G′, wie es üblicherweise in Handwerkzeugen verwendet wird.

Die Bezugsziffer 69 bezeichnet ein Schauloch, das in der Wand des Rohres 54 ausgebildet ist, während die Bezugsziffer 70 eine Auslaßöffnung bezeichnet, die ebenfalls in der Wand des Rohres 54 ausgebildet ist. Ein Bremsenfreigabeanschluß 71, der mit der Bremsenfreigabekamme 64b in Verbindung steht, ist in der Endkappe 52 ausgebildet.

Beim Zusammenbau wird die Kolbenstange 9 in den Verriegelungsmechanismus 51 eingesetzt, der seinerseits mit dem Pneumatikzylinder 2 beispielsweise mit Hilfe von Schrauben vereinigt wird. Der Pneumatikzylinder 2 selbst weist eine Konstruktion auf, die im wesentlichen gleich der der ersten Ausführungsform ist. Wie im Fall der ersten Ausführungsform ist eine Druckkammervolumen-Einstellkammer A₃ vorgesehen, die mit der ersten Druckkammer A₁ in Verbindung steht und in der Endkappe 52 ausgebildet ist.

Diese zweite Ausführungsform der Pneumatikzylinderbaugruppe arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform. Wenn Druckluft in der Bremsenfreigabekammer 64 während des Hubes der Kolbenstange 9 abgelassen wird, bewegt sich der Steuerkolben 55 unter der Wirkung der Feder 42, so daß das Druckübertragungsmedium in der zweiten Druckkammer A₂ unter Druck gesetzt wird, wodurch ein Druck erzeugt wird, der seinerseits in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform wirkt. Dieser Verriegelungsmechanismus 51 ist als von dem Pneumatikzylinder 2 getrennter Körper ausgebildet und ist lösbar an dem Pneumatikzylinder 2 befestigt, so daß die Reparatur der Pneumatikzylinderbaugruppe vereinfacht wird.

Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen kann der Betriebszustand des Verriegelungsmechanismus beispielsweise dadurch überprüft werden, daß die Position des Druckübertragungsmediums, wie beispielsweise des Gummigels G oder des Lettens G′, durch Betrachtung der Position der Steuerkolben 36, 55 durch die Schaubohrungen 33, 69 überprüft wird. Zur Erleichterung dieser Überprüfung können die äußeren Umfangsflächen der Steuerkolben 36, 55 mit einer Markierungslinie versehen sein. Der kleine Kolben 44 ermöglicht die Einstellung der Betriebsweise in Abhängigkeit von irgendeiner Änderung des Betriebszustandes, wie beispielsweise einer Ausdehnung oder Zusammenziehung des Druckübertragungsmediums aufgrund einer Änderung der Umgebungslufttemperatur. Durch Einschrauben und Herausschrauben des kleinen Kolbens 44 in bzw. aus der Volumeneinstellkammer A₃ wird das Gesamtvolumen der Druckkammern geändert, um eine derartige Änderung der Betriebsbedingungen zu kompensieren. Wenn das Bremsmetall 25 abgenutzt ist, verschlechtert sich der Zustand für den Kontakt des Bremsmetalls 25 mit der Kolbenstange 9 in nachteiliger Weise. Ein guter Kontaktzustand kann jedoch wieder dadurch erreicht werden, daß der kleine Kolben 44 in die Volumeneinstellkammer A₃ hineingeschraubt wird, um auf diese Weise das Gesamtvolumen der Druckkammern zu verringern.

Die Verwendung von Gummigel oder von Letten als leicht verformbarem Druckübertragungsmedium stellt nur Beispiele dar und das Druckübertragungsmedium kann durch irgendein anderes geeignetes Material gebildet sein, beispielsweise ein leicht verformbares pulverisiertes oder granuliertes Material, oder es kann weiches Gummi wie beispielsweise ein Urethangummi mit niedriger Steifigkeit verwendet werden.

Wie dies aus der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erkennbar ist, ist es möglich, die Kolbenstange selbst in dem Fall zu stoppen und zu verriegeln, wenn eine Unterbrechung der Antriebsdruckluftversorgung an die Bremsenfreigabekammer aufgrund irgendwelcher Probleme in dem Antriebsdruckluftversorgungssystem auftritt, weil das Bremsmetall ausfallsicher durch den Druck angepreßt wird, der durch die Vorspanneinrichtung, wie beispielsweise die Feder, erzeugt wird, und der über das Druckübertragungssystem in den ersten und zweiten Druckkammern übertragen wird.

Damit hängen bei der Pneumatikzylinderbaugruppe der Verriegelungs- und Entriegelungsvorgang von der radialen Zusammenziehung und Ausdehnung des Bremsmetalls ab, wobei die Zusammenziehung und Ausdehnung durch das Aufbringen und Entfernen eines Druckes erreicht wird, der in der zweiten Druckkammer als Ergebnis der Umwandlung einer mechanischen Kraft erzeugt wird. Daher kann der Verriegelungs- und Entriegelungsvorgang mit hohen Betriebs- Ansprecheigenschaften erfolgen. Insbesondere erfolgt die Entriegelung ohne wesentliche Verzögerung, so daß Probleme, wie beispielsweise eine zufällige Betriebsweise, beseitigt werden, die bei üblichen mechanischen Pneumatikzylinderbaugruppen aufgrund der Verzögerung in der Entriegelung auftraten, die sich aus der Reibung der verschiedenen mechanischen Teile ergab.

Weiterhin wird das Auslecken des Druckübertragungsmediums praktisch vollständig verhindert, weil eine leicht verformbare Substanz, wie beispielsweise ein Gummigel, Letten oder dergleichen, als Druckübertragungsmedium verwendet wird.

Weil das Bremsmetall über die gesamte Fläche mit der Kolbenstange während des Brems- und Verriegelungsvorganges in Berührung kommt, weist dieses Bremsmetall eine wesentlich längere Lebensdauer auf.

Die beschriebenen Ausführungsformen der Pneumatikzylinderbaugruppe weisen eine einfache Konstruktion und ein sauberes Aussehen auf, weil praktisch kein Teil in Radialrichtung von der äußeren Umfangsfläche des Pneumatikzylinders aus vorspringt.

Claims (12)

1. Pneumatikzylinderbaugruppe mit einem Pneumatikzylinder, der eine Zylinderbüchse, einen verschiebbar in der Zylinderbüchse angeordneten Kolben und eine sich von dem Kolben aus dem Zylinder heraus erstreckende Kolbenstange aufweist, und mit einem Verriegelungsmechanismus zum selektiven Verriegeln der Kolbenstange gegen eine Bewegung, der folgende Teile umfaßt:

• - ein benachbart zu der Zylinderbüchse angeordnetes Gehäuse, durch das sich die Kolbenstange verschiebbar hindurch erstreckt,
• - ein flexibles rohrförmiges Bauteil, das in dem Gehäuse derart angeordnet ist, daß es die Kolbenstange umgibt und in radialer Richtung zusammenziehbar und ausdehnbar ist, um die Kolbenstange zu verriegeln und zu entriegeln,
• - einen Drucknehmer mit einer ersten kreisringförmigen Druckkammer veränderlichen Volumens, die benachbart zu dem rohrförmigen Bauteil angeordnet ist und dieses eng umgibt, um auf dieses Verformungskräfte auszuüben.
• - einen Druckgeber mit einer zweiten, ein veränderliches Volumen aufweisenden Druckkammer, die mit der ersten Druckkammer in Druckmittelverbindung steht und mit dieser ein geschlossenes Druckmittelsystem bildet, und
• - Betätigungseinrichtungen für einen das Volumen der zweiten Druckkammer verändernden Steuerkolben,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckkammer (A 1) zwischen der äußeren Umfangsfläche des flexiblen rohrförmigen Bauteils (27) und der inneren Umfangsfläche von kreisringförmigen Unterteilungswandteilen (18) gebildet ist, die sich in dem Gehäuse (6, 16, 32; 52, 53, 54) in Axialrichtung erstrecken und einen einen großen Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt (28; 56) und einen einen kleinen Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt (29; 58) umfassen, daß die zweite Druckkammer (A 2) durch die abgestufte äußere Umfangsfläche der Unterteilungswandteile und eine Ausnehmung (40; 68) gebildet ist, die in der inneren Umfangsfläche des Steuerkolbens (36; 55) ausgebildet ist, der verschiebbar in einer Zylinderkammer (35; 64) am Außenumfang der abgestuften äußeren Umfangsfläche auf diese dicht aufgesetzt ist, daß der Steuerkolben (36; 55) in Richtung auf eine Verkleinerung des Volumens der zweiten Druckkammer (A 2) vorgespannt und in der entgegengesetzten Richtung durch Druckbeaufschlagung in der Zylinderkammer (35; 64) betätigbar ist, daß die zweite Druckkkammer (A 2) mit der ersten Druckkammer (A 1) über Verbindungskanäle (30; T) in den Unterteilungswandteilen in Verbindung steht, und daß sich die zweite Druckkammer (A 2) über zumindest den einen kleinen Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt (29; 58) der Unterteilungswandteile erstreckt, so daß sich das Volumen der zweiten Druckkammer (A 2) als Ergebnis der axialen Verschiebebewegung des Steuerkolbens (36; 55) gegenüber den Unterteilungswandteilen (18) ändert.

2. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (36; 55) einen an einem axialen Ende angeordneten Kolbenkörper (37; 65) einschließt, der in der Zylinderkammer (35; 64) auf einer Seite des Steuerkolbens benachbart zu dem Kolbenkörper eine Bremsenfreigabekammer (35 b, 64 b) abgrenzt, die mit Druck beaufschlagt wird, und daß die Vorspannung durch eine Feder (42) auf der anderen Seite des Steuerkolbens gebildet ist, die den Steuerkolben in Richtung auf die Bremsenfreigabekammer vorspannt.

3. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsmechanismus weiterhin eine Volumeneinstellkammer (A 3) aufweist, die in dem Gehäuse (6, 16, 32; 52, 53, 54) des Verriegelungsmechanismus ausgebildet ist und mit dem geschlossenen Druckmittelsystem (A 1, A 2) in Druckmittelverbindung steht, und daß der Druck des Druckübertragungsmediums in dem Druckmittelsystem durch eine Änderung des Volumens der Volumeneinstellkammer (A 3) einstellbar ist.

4. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium ein Gummigel ist.

5. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium Letten ist.

6. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium ein granulares Material ist.

7. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible rohrförmige Bauteil ein rohrförmiges Bremsmetall (25) aufweist, das die Kolbenstange umgibt und einen Axialschlitz (26) aufweist, daß das Bremsmetall im freien Zustand eine freie Axialbewegung der Kolbenstange ermöglicht, und daß eine flexible dünnwandige Hülse (27) um das Bremsmetall herum aufgepaßt ist.

8. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmigen Unterteilungswandteile durch ein abgestuftes zylindrisches Bauteil (18) gebildet sind, das einstückig mit einer Endwand (17) des Gehäuses ausgebildet ist und sich von dieser Endwand aus in Richtung auf die gegenüberliegende Endwand (6) des Gehäuses erstreckt.

9. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle durch Verbindungsbohrungen (30) gebildet sind, die durch das abgestufte zylindrische Bauteil (18) hindurch ausgebildet sind.

10. Pneumatikzylinderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmigen Unterteilungswandteile ein erstes zylindrisches Bauteil (56), das einstückig mit einer Endwand des Gehäuses ausgebildet ist und den einen großen Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt bildet, und ein zweites zylindrisches Bauteil (58) umfassen, das einstückig mit der gegenüberliegenden Wand des Gehäuses ausgebildet ist und den einen kleineren Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt bildet.

11. Pneumatikzylinderbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle durch einen kreisringförmigen Spalt (T) zwischen den gegenüberliegenden Enden der ersten und zweiten zylindrischen Bauteile (56, 58) gebildet sind.