DE3635042C2

DE3635042C2 - Hydraulic or pneumatic cylinders

Info

Publication number: DE3635042C2
Application number: DE19863635042
Authority: DE
Inventors: Horst Baltschun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2006-10-16
Also published as: DE3635042A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein ähnlicher Arbeitszy linder ist in der deutschen Patentschrift DE-OS 22 49 728 vorgeschlagen worden. Dieser Arbeitszylinder besitzt ebenfalls zwei Zylinderräume, die, außer beim Arbeitshub, ständig mit Druckmedium, beaufschlagt sind, und einem Zylinderraum für die Eilhub bewegung. Durch Differenzschaltungen der drei Zylinderflächen können der Eilzustell-, der Arbeits- und der Eilrückhub durchgeführt werden. Bei Veränderung des Druckes für die Arbeitskraft ändert sich proportional die Eilgangkraft; dies ergibt Schwierigkeiten beim Arbeiten mit federbelasteten Werkzeugen und ungleiche Zustellgeschwindigkeiten. Auf besitzt dieser Zylinder keinen mechanisch einstellbaren Endanschlag, so daß vom Werkzeug die gesamte Arbeitskraft dem Zylinders aufgenommen werden muß. Dieser Zylinder besitzt keine Schnittschlagdämpfung; es entsteht Arbeitslärm, und der Werk zeugverschleiß ist hoch.The invention relates to a hydraulic or Pneumatic cylinder according to the generic term of Claim 1. A similar Arbeitszy linder is in the German patent specification DE-OS 22 49 728 has been proposed. This cylinder also has two Cylinder spaces which, except for the working stroke, are constantly exposed to pressure medium, and a cylinder room for the rapid stroke Move. Through differential circuits of three cylinder surfaces can be the express delivery Working and express return stroke carried out become. When the pressure changes for the Worker changes proportionally Rapid traction; this creates difficulties in Working with spring loaded tools and uneven delivery speeds. On this cylinder has no mechanical adjustable end stop, so that from Tool the entire worker Cylinder must be included. This Cylinder has no shock absorption; there is work noise, and the factory tool wear is high.

In der Offenlegungsschrift DE 30 08 715 wird eine hydraulische Schließvorrichtung vorge stellt, bei der ein Schließkolben zwei Zylinder räume trennt. Die Umschichtung des Druck mittels von dem oberen in den unteren Zylin derraum wird hier über Öffnungen im Schließ kolben erreicht, die von mechanisch betätig ten Ventilen gesteuert werden. Diese Schließeinheit ist vorteilhaft für Spritzgießma schinen einsetzbar und eignet sich weniger als Zylinderkolbeneinheit für Stanzarbeiten hydraulischer Pressen, da diese Schließein richtung keinen verstellbaren Festanschlag besitzt und keine wirksame Schnittschlag dämpfung aufweist. Durch die Anordnung der mechanisch betätigten Umlaufventile wird der Rückhub mit großer Kraft über die Länge des Arbeitshubes ausgeführt, was einen erhöhten Ölverbrauch zur Folge hat. Bei hydraulischen Pressen, die für Stanzarbeiten eingesetzt werden, soll der Rückhub ab dem unteren Umkehrpunkt mit verringerter Kraft (Öl verbrauch) gefahren werden.In the published patent application DE 30 08 715 featured a hydraulic locking device represents a locking piston with two cylinders separates spaces. Redirecting the pressure by means of the upper to the lower cylin the room is here through openings in the lock piston reached by mechanically operated ten valves can be controlled. These Closing unit is advantageous for injection molding can be used and is less suitable as a cylinder piston unit for punching work hydraulic presses as these closes no adjustable fixed stop owns and no effective cut has damping. By arranging the mechanically operated circulation valves Return stroke with great force over the length of the Working strokes performed, which increased Oil consumption. With hydraulic Presses used for punching work the return stroke should be from the lower Reversal point with reduced force (oil consumption).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Arbeitszylinder zu schaffen, bei dem die erwähnten Nachteile vermieden und folgende verbesserten Eigenschaften erzielt werden:The object of the present invention is to create a cylinder in which the mentioned disadvantages avoided and following improved properties can be achieved:

Ein erhöhter Wirkungsgrad wird erreicht, der Gesamt- und Arbeitshub sind getrennt voneinander einstellbar, die Zustell- und Rück zugkräfte hängen nicht von der eingestellten Arbeitskraft ab, das Zylindersystem besitzt eine wirksame Schnittschlagdämpfung und verbraucht nur wenige qcm Kompressions volumen je Hub. Mit der mechanischen Eil gangzustellung und dem hydraulischen Arbeitshub können hohe Hubleistungen pro Minute gefahren werden.An increased efficiency is achieved The total and working stroke are separated adjustable from each other, the delivery and return tractive forces do not depend on the set Worker who owns the cylinder system effective shock absorption and uses only a few square centimeters of compression volume per stroke. With the mechanical express gear delivery and the hydraulic Working stroke can have high lifting capacities per Minute.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung da durch gelöst, daß die gegeneinander wirken den Kräfte der mit Druckmedium in den Zylin derräumen beaufschlagten Kolben durch eine außerhalb des Zylindergehäuses angeordnete Kräftebrücke, bestehend aus einer unteren Platte, Verbindungsstangen und einer oberen Platte, zusammengehalten werden; über einen verstellbaren Festanschlag kann der Abstand "C" zwischen einer Anschlagfläche am Zylindergehäuse und der oberen Platte mit Verstellmuttern auf den Verstellgewinden der Verbindungsstangen eingestellt werden, der Abstand (C) ist um eine Distanz (D) (Fig. 1C) kleiner als der Abstand (B) zwischen der mit Druckmedium beaufschlagten Fläche des einen Kolbens und der diesem gegenüber liegenden Stirnfläche des Zylindergehäuses.This object is achieved according to the invention by that the mutually acting forces of the pressurized with pressure medium in the Zylin derraumen pistons are held together by a power bridge arranged outside the cylinder housing, consisting of a lower plate, connecting rods and an upper plate; Via an adjustable fixed stop, the distance "C" between a stop surface on the cylinder housing and the upper plate can be adjusted with adjusting nuts on the adjusting threads of the connecting rods, the distance (C) is a distance (D) ( Fig. 1C) smaller than the distance (B) between the surface of one piston acted upon by pressure medium and the end face of the cylinder housing lying opposite it.

Durch die gleichbleibende Differenz "D" der Abstände "B" und "C" (Fig. 1A) ergibt sich bei beliebig eingestelltem Gesamthub am Hub ende immer das gleiche geringe Volumen; mit wenigen qcm Kompressionsvolumen kann der Systemdruck aufgebaut werden (Fig. 1C, Ab stand D). Die mechanische Synchronisation des Ventilkolbens mit der Verstellspindel zur Betätigung des Endschalters ermöglicht die Umschaltung von Eilgang- auf Arbeitshub. Die Umströmverluste aus dem oberen in den unte ren Zylinderraum sind durch die günstige An ordnung der Verbindungsbohrung sehr gering, so daß die Eilgangkräfte klein sein können.Due to the constant difference "D" of the distances "B" and "C" ( Fig. 1A), the total volume at the end of the stroke is always the same small volume; With a few qcm compression volume, the system pressure can be built up ( Fig. 1C, from D). The mechanical synchronization of the valve piston with the adjusting spindle for actuating the limit switch enables the switch from rapid traverse to working stroke. The flow losses from the upper into the lower cylinder space are very low due to the favorable arrangement of the connecting bore, so that the rapid traverse forces can be small.

Ein nach dieser Art gebauter Zylinder kommt (bei Stanzarbeiten) mit ca. 50% der Energie eines herkömmlichen Zylinders aus. Ein An trieb nach Fig. 1 vereinigt die hohen Hubfol gen der mechanischen Antriebe mit den Vor teilen der druckmittelbeaufschlagten Arbeits zylinder, die eine wirksame Schnittschlag dämpfung aufweisen und unabhängig ein stellbare Arbeitswege haben. Der mechani sche Antrieb für die Eilgangbewegung wird durch die Arbeitskraft nicht belastet.A cylinder built in this way needs (for punching) around 50% of the energy of a conventional cylinder. At a drive according to Fig. 1 combines the high Hubfol gene of mechanical drives to the front of parts of the pressure medium working cylinder having an effective cutting shock damping and independently have an adjustable work paths. The mechanical drive for the rapid traverse movement is not burdened by the worker.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezug nahme auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be hereinafter referred to took the drawings as an example are explained in more detail.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung des Arbeitszylinders gemäß der Erfindung im halbschematischen Längsschnitt, wobei sich die einzelnen Darstellungen (1A bis 1C) auf zeitlich aufeinanderfolgende Stellungen des Kolbens beziehen. Die Steuerventile befinden sich in den für diese Position notwendigen Schaltstellungen. Fig. 1 shows a first embodiment of the working cylinder according to the invention in a semi-schematic longitudinal section, the individual representations ( 1 A to 1 C) refer to successive positions of the piston. The control valves are in the switch positions required for this position.

Fig. 2 stellt eine zweite bevorzugte Ausfüh rungsform des Arbeitszylinders gemäß der Er findung dar. Fig. 2 shows a second preferred embodiment of the working cylinder according to the invention.

Fig. 3 stellt eine weitere bevorzugte Ausfüh rungsform des Arbeitszylinders dar, bei dem zwei gleichgroße Wirkflächen der Kolben 2a und 2b über eine Kräftebrücke 7 und 14 mit dem Kolben 12 im Kräftegleichgewicht gehal ten werden. Fig. 3 illustrates a further preferred exporting approximate shape of the working cylinder is in the two equal-sized effective areas of the piston 2 a and 2 b via a bridge 7 and 14 forces the piston 12 in the equilibrium of forces are supported th.

Der Arbeitszylinder gemäß Fig. 1 umfaßt ein Zylindergehäuse 3, aus dem ein oberer Kolben 12 und ein unterer Kolben 2 herausragen, die mit einer oberen Platte 14 und einer unteren Platte 1 über Verbindungsstangen 7 und Verstellmuttern 18 verbunden sind. The working cylinder according to Fig. 1 comprises a cylinder housing 3, from which an upper piston 12 and a lower piston 2 protrude, which are connected to an upper plate 14 and a lower plate 1 via connecting rods 7 and adjusting nuts 18th

Das Zylindergehäuse 3 weist eine Bohrung 5 auf, die den unteren Zylinderraum 4 mit dem 4 oberen Zylinderraum 8 verbindet. Die Bohrung 5 ist so ausgebildet, daß das Druckmedium sie praktisch drosselfrei durchströmt.The cylinder housing 3 has a bore 5 which connects the lower cylinder chamber 4 with the 4 upper cylinder chamber 8 . The bore 5 is designed so that the pressure medium flows through it practically without throttling.

Ein Ventilkolben 9, der mit einem Steuerkolben 15 verbunden ist, wird mit seiner mit Druckmedium beaufschlagten Wirkfläche 16 gegen einen Anschlag in seinem Gehäuse 17 gedrückt. Der Ventilkolben 9 ragt aus der unteren Fläche des oberen Kolbens 12 mit dem Abstand "A" heraus. Dies ist der mechanisch einstellbare Arbeitsweg. Die Eilgangzustellung erfolgt über einen mechanischen Antrieb 13 und bewegt den Kolben 12 nach unten, dabei wird das Duckmittel vom Zylinderraum 8 durch eine Bohrung 5 in den Zylinderraum 4 umge schichtet. Am Ende des Zustellhubes ver schließt der Ventilkolben 9 über den Ventilsitz 6 die Bohrung 5, die Verbindung zwischen Zylinderraum 4 und 8 ist unterbrochen. Gleichzeitig wird über eine Schaltstange 20 ein elektrisches Signal durch einen Endschal ter 21 erzeugt, der ein Ventil 28 von Schalt stellung 0 in Schaltstellung 1 umschaltet (Fig. 1B).A valve piston 9 , which is connected to a control piston 15 , is pressed with its active surface 16 acted upon by pressure medium against a stop in its housing 17 . The valve piston 9 protrudes from the lower surface of the upper piston 12 with the distance "A". This is the mechanically adjustable work path. The rapid traverse feed takes place via a mechanical drive 13 and moves the piston 12 downward, the pressure medium being layered from the cylinder space 8 through a bore 5 into the cylinder space 4 . At the end of the delivery stroke, the valve piston 9 closes the bore 5 via the valve seat 6 , the connection between the cylinder chamber 4 and 8 is interrupted. At the same time, an electrical signal is generated by a limit switch 21 via a switch rod 20 , which switches a valve 28 from switch position 0 to switch position 1 ( FIG. 1B).

Der Zylinderraum 8 wird über eine Leitung 27 und das Ventil 28 zum Tank druckentlastet. Da der untere Zylinderraum 4 ständig über eine Leitung 30 mit einer Druckmittelquelle 32 verbunden ist und der Zylinderraum 8 druckentlastet wurde, bewegen sich die untere Platte 1 und der Kolben 2 mit der Kraft der druckmittelbeaufschlagten Fläche 4 nach unten. Während des Arbeitshubes wird der Ventilkoben 9 in den Raum 11 des oberen Kolbens 12 gedrückt. Das Drucköl aus Kam mer 11 gelangt über Bohrung 10 in den unte ren Zylinderraum 4. Der Arbeitshub ist been det, wenn die Unterkante der oberen Platte 14 auf der oberen Fläche des Zylindergehäuses 3 aufliegt (Festanschlag 22) (Fig. 1C).The cylinder chamber 8 is relieved of pressure via a line 27 and the valve 28 to the tank. Since the lower cylinder chamber 4 is continuously connected to a pressure medium source 32 via a line 30 and the cylinder chamber 8 has been relieved of pressure, the lower plate 1 and the piston 2 move downward with the force of the surface 4 pressurized with pressure medium. During the working stroke, the valve piston 9 is pressed into the space 11 of the upper piston 12 . The pressure oil from Kam mer 11 passes through bore 10 in the unte ren cylinder space 4th The working stroke is ended when the lower edge of the upper plate 14 rests on the upper surface of the cylinder housing 3 (fixed stop 22 ) ( FIG. 1C).

Um den Rückhub einzuleiten, wird Ventil 28 in Schaltstellung 0 und ein Ventil 31 in Schaltstellung 1 geschaltet. Hierdurch wird über eine Leitung 25 die Wirkfläche 16 ent lastet. Der Ventilkolben 9 wird über die Wirk fläche der Bohrung 5 nach oben verschoben und verbindet somit die Druckräume 4 und 8. Die Eilrückhubbewegung wird durch den mechanischen Antrieb 13 ausgeführt. Die Zylinderkolbeneinheit fährt nach oben und erreicht die Ausgangsstellung, wie in Fig. 1A dargestellt.In order to initiate the return stroke, valve 28 is switched to switch position 0 and a valve 31 is switched to switch position 1. As a result, the effective surface 16 is relieved ent via a line 25 . The valve piston 9 is displaced upwards over the active surface of the bore 5 and thus connects the pressure chambers 4 and 8 . The rapid return stroke movement is carried out by the mechanical drive 13 . The cylinder piston unit moves up and reaches the starting position, as shown in Fig. 1A.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Ausführung entspricht dem in Fig. 1 beschrie benen Funktionsablauf. Statt des mecha nischen Antriebs 13 wird die Eilhubbewegung durch je einen druckmittelbeaufschlagten Zylinder 50 und 51 ausgeführt.The mode of operation of the embodiment shown in FIG. 2 corresponds to the functional sequence described in FIG. 1. Instead of the mechanical drive 13 , the rapid stroke movement is carried out by a pressure-loaded cylinder 50 and 51 , respectively.

Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführung entspricht dem in Fig. 1 beschrie benen Funktionsablauf. Der Arbeitszylinder in Fig. 3 hat zwei gleichgroße Kolben 2A und 2B, die über eine Kräftebrücke 7 mit dem Kolben 12 im Kräftegleichgewicht gehalten werden. Die Wirkflächen der Kolben 2A und 2B entsprechen der Wirkfläche des Kolbens 12.The operation of the embodiment shown in FIG. 3 corresponds to the functional sequence described in FIG. 1. The working cylinder in FIG. 3 has two pistons 2 A and 2 B of the same size, which are kept in equilibrium with the piston 12 via a force bridge 7 . The effective areas of the pistons 2 A and 2 B correspond to the effective area of the piston 12 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Untere Platte
2 Unterer Kolben (Fig. 3 Pos. 2A+2B; Fig. 1 Pos 2)
3 Zylindergehäuse
4 Unterer Zylinderraum
5 Bohrung
6 Ventilsitz
7 Verbindungsstangen mit Hubverstellung
8 Oberer Zylinderraum
9 Ventilkolben
10 Verbindungsbohrung zur hydr. Wirkfläche
11 Untere Wirkfläche des Ventilkolbens
12 Oberer Kolben
13 Mechanischer Antrieb
14 Obere Platte
15 Steuerkolben für Ventilkolben
16 Obere Wirkfläche für Ventilkolben 9
17 Verstellanschlag für Ventilkolben
18 Verstellmutter für Hubverstellung
19 Verstellgewinde auf Verbindungsstangen
20 Schaltspindel
21 Schalter
22 Anschlagfläche für obere Platte 14
23
25 Steuerleitung für Wirkfläche 16
26 Anschluß am oberen Zylinder 8
27 Leitung oberer Zylinder - Ventil 28
28 Ventil für Arbeitshub
29 Anschluß am unteren Zylinder 4
30 Leitung von Druckmittelquelle 32 zum Zylinderraum 4
31 Steuerventil für Wirkfläche 16
32 Druckmittelquelle für Arbeitshub
50 Eilgangkolben für Rückhub
51 Eilgangkolben für Vorlauf
52 Steuerventil für Eilgangsteuerung
53 Druckmittelquelle für Leerhub
54 Leitung Ventil - Eilgangkolben - Vorlauf
55 Leitung Ventil - Eilgangkolben - Rücklauf 1 lower plate
2 lower piston ( Fig. 3 Pos. 2 A + 2 B; Fig. 1 Pos 2 )
3 cylinder housings
4 Lower cylinder space
5 holes
6 valve seat
7 connecting rods with stroke adjustment
8 Upper cylinder space
9 valve pistons
10 connecting hole for hydr. Effective area
11 Lower effective surface of the valve piston
12 Upper piston
13 Mechanical drive
14 Top plate
15 control pistons for valve pistons
16 Upper effective area for valve pistons 9
17 Adjustment stop for valve pistons
18 Adjusting nut for stroke adjustment
19 adjustment thread on connecting rods
20 switching spindle
21 switches
22 stop surface for upper plate 14
23
25 control line for active surface 16
26 Connection on the upper cylinder 8
27 Upper cylinder line valve 28
28 valve for working stroke
29 Connection on the lower cylinder 4
30 Line from pressure medium source 32 to cylinder chamber 4
31 Control valve for effective area 16
32 pressure medium source for working stroke
50 rapid traverse pistons for return stroke
51 rapid traverse pistons for advance
52 Control valve for rapid traverse control
53 Pressure medium source for idle stroke
54 Valve line - rapid traverse piston - flow
55 Valve line - rapid traverse piston - return

Claims

1. Hydraulic or pneumatic cylinder with at least two opposing pistons with the same size, except for the working stroke constantly pressurized medium surfaces, characterized in that the pressurized by the pressure medium, opposing pistons ( 2 , 12 ) by an outside of Cylinder housing ( 3 ) arranged power bridge, consisting of a lower plate ( 1 ), connecting rods ( 7 ) and an upper plate ( 14 ) are held together that a first distance (C) between a stop surface ( 22 ) on the cylinder housing ( 3 ) and the upper plate ( 14 ) with a locking nuts ( 18 ) on adjusting threads ( 19 ) of the connecting rods ( 7 ) adjustable fixed stop is adjustable, and that the first distance (C) by a distance (D) was smaller than a second (B) between the surface of one piston ( 12 ) and the end face of the cylinder housing ( 3 ) is.

2. Hydraulic or pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that the empty delivery and empty return stroke movement by a mechanical drive ( 13 ), for. B. eccentric or knee lever drive is executed and that the worker is generated via at least one Druckbe impacted piston ( 2 ).

3. Hydraulic or pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that a valve piston ( 9 ), via a connecting rod with a control piston ben ( 15 ) is firmly connected and that the control piston ( 15 ) by pressurization in a room ( 16 ) is pressed against a stop in its housing ( 17 ) and that the working stroke (A) is adjustable via the stop position and, via a mechanical synchronization of the valve piston with a switching rod ( 20 ), the actuation of a limit switch ( 21 ) is controlled, which is a Signal for the changeover of a valve ( 28 ) that initiates the working stroke.

4. Hydraulic or pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that the express delivery and express return stroke movement is carried out by at least one surface acted upon with pressure medium ( 50 ) and surface ( 51 ).

5. Hydraulic or pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that the working cylinder ( Fig. 3) has two pistons of the same size ( 2 A and 2 B) which are held in equilibrium of forces via a power bridge ( 7 ) with the piston ( 12 ) become. The effective areas of the pistons ( 2 A and 2 B) correspond in total to the effective area of the piston ( 12 ).