DE3705190C2 - Druckmittelbetätigte Zylinder/Kolben-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Zylinder/ Kolben-Anordnung, mit einem in einem Arbeitszylinder geführ­ ten Arbeitskolben und einem entlang eines verstellbaren Vor­ hubes mit einer Kolbenstange auf den Arbeitskolben einwir­ kenden, in einem Vorhubzylinder geführten Vorhubkolben.

Derartige Anordnungen, die auch als "3-Stellungs-Zy­ linder" bezeichnet werden, sind im Zusammenhang mit hydrau­ lischen oder pneumatischen Anlagen bekannt und ermöglichen auf einfache Weise eine Unterteilung des Gesamthubes des Ar­ beitskolbens in zwei mit unterschiedlichen Parametern des Druckmittels betreibbare bzw. auch zeitlich versetzte Hub­ bereiche, wobei die axiale Lage des Anfanges des Arbeitshu­ bes über eine Änderung des zugelassenen Vorhubes des Vorhub­ kolbens verändert werden kann.

Eine ähnliche Anordnung ist z. B. aus DE-29 18 506 A1 bekannt, wobei dort der Gesamthub durch mehrere hinterein­ ander angeordnete entsprechende Stufen sogar mehrfach unter­ teilt ist.

Nachteilig bei den bekannten Anordnungen der ge­ nannten Art ist, daß die Größe des zugelassenen Vorhubes entweder bereits mit der Konstruktion bzw. Montage der Zy­ linder/Kolben-Anordnung festgelegt und damit nur durch einen aufwendigen teilweisen Umbau der gesamten Anordnung verän­ dert werden kann, oder aber nur über ziemlich aufwendige und auf jeden Fall einen längeren Stillstand der Anordnung er­ fordernde Einstellarbeiten mit verschiedenen Werkzeugen und Austauschteilen oder dergleichen geändert werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zy­ linder/Kolben-Anordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile der bekannten Anord­ nungen nicht auftreten und daß insbesondere auf einfache und zuverlässige Art eine Verstellung der axialen Lage des Ar­ beitshubanfanges ohne zusätzliche Austauschteile durchführbar ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Vorhubkolben an seiner der Kolbenstange abgewandten Seite eine aus dem Vorhubzylinder herausgeführte Verstellstange aufweist, auf der ein axial verstellbarer, mit einer Begrenzungsfläche am Vorhubzylinder zusammenwirkender Verstellanschlag angeordnet ist. Der maxi­ mal mögliche Hub des Vorhubzylinders ist damit unmittelbar durch die axiale Stellung des Verstellanschlages von außen auf einfache und schnelle Weise veränderbar. Bei Druckbe­ aufschlagung des Vorhubzylinders bewegt sich der Vorhubkol­ ben samt Verstellstange bis zum Anliegen des Verstellan­ schlags an der Begrenzungsfläche des Vorhubzylinders, wobei der Arbeitskolben vorerst über die Kolbenstange des Vorhub­ kolbens mitgenommen wird. Sobald der Verstellanschlag zur Wirkung kommt, ist die mittlere Stellung der Anordnung er­ reicht; ab hier kann - wie üblich - der Arbeitskolben durch separate Beaufschlagung des Arbeitszylinders allein weiter­ bewegt werden. Zur Rückstellung beider Kolben in ihren Zy­ lindern genügt eine Druckbeaufschlagung der Vorderseite des Arbeitskolbens, da dieser ab der genannten Mittelstellung wieder mit dem Vorhubkolben zusammenwirkt und diesen in sei­ ne Anfangslage zurückbringt.

Eine variable Hubbegrenzung ähnlicher Art ist dabei an sich z. B. aus DE-26 51 398 A1 bekannt, wobei dort der Hub des einzelnen Arbeitskolbens selbst auf beschriebene Weise begrenzt wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ver­ stellanschlag hülsenförmig ausgebildet und mit einem Innen­ gewinde versehen, welches mit einem Außengewinde an der Ver­ stellstange zusammenwirkt. Dies ermöglicht eine sehr ein­ fache und genaue Verstellung des maximal möglichen Vorhubes, wobei keinerlei zusätzliche Sicherungen oder dergleichen notwendig sind, sofern nur das genannte Gewinde zwischen Verstellanschlag und Ver­ stellstange selbstsichernd ausgeführt wird.

Der zwischen Begrenzungsfläche am Vorhubzylinder und Verstellanschlag auf der Verstellstange liegende Bereich kann gemäß einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung von einer den Verstellanschlag übergreifenden und mit dem Vor­ hubzylinder verbundenen Abdeckhülse überdeckt sein, womit einer­ seits die Gefahr von Verletzungen ausgeschlossen und anderer­ seits ein sicheres Funktionieren der Anordnung ermöglicht wird, da keine den Bewegungsablauf hemmenden oder behindernden Fremd­ körper zwischen den Verstellanschlag und die Begrenzungsfläche kommen können.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere im Zusammenhang mit der letztgenannten Ausgestal­ tung noch vorgesehen sein, daß der Verstellanschlag an seinem, dem Vorhubzylinder abgewandten, äußeren Ende eine Handhabe, vorzugsweise einen gerändelten Griffbereich, aufweist, weiche in allen Verstellpositionen aus der Abdeckhülse vorragt, und daß zwischen dieser Handhabe und dem inneren Ende des Verstell­ anschlages eine zusammen mit einer Bezugskante an der Abdeck­ hülse den Vorhub angebende Skala vorgesehen ist. Damit kann der eingestellte Vorhub unmittelbar an der Handhabe des Verstellan­ schlags abgelesen werden, was die reproduzierbare Einstellung eines bestimmten Vorhubes sehr erleichtert.

Die Erfindung wird in folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen axialen Mittel schnitt durch eine erfindungsgemäße Zylinder/-Kolben-Anordnung und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Vorhubzylinders einer praktischen Ausführungsform.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht im we­ sentlichen aus einem in einem Arbeitszylinder 1 geführten Arbeitskolben 2 und einem entlang eines verstellbaren Vorhu­ bes mit einer Kolbenstange 3 auf den Arbeitskolben 2 einwir­ kenden, in einem Vorhubzylinder 4 geführten Vorhubkolben 5. Der Arbeitskolben 2 ist an der dem Angriff der Kolbenstange 3 des Vorhubkolbens 5 abgewandten Seite mit einer Kolbenstange 6 versehen, die durch den Deckel 7 des Arbeitszylinders herausgeführt ist und zur Betätigung eines nachgeschalteten, nicht weiter dargestellten Aggregats dient. Im Ausführungs­ beispiel ist die Kolbenstange 3 mit dem Vorhubkolben 5 ver­ bunden und liegt am Arbeitskolben 2 lose an. Die Kolbenstange 3 könnte aber auch mit dem Arbeitskolben 2 verbunden sein, wobei die Trennstelle am Vorhubkolben 5 oder auch zwischen den beiden Kolben 2 und 5 vorgesehen sein könnte. Zur Ver­ einfachung der Darstellung sind Befestigungselemente, Dich­ tungen, Führungen, Endlagendämpfungen u. dgl., soweit sie für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind, nicht dargestellt. Anderseits sind Spalte an gegeneinander beweg­ baren Bauteilen zur Verdeutlichung übertrieben groß wieder­ gegeben.

Wie auch aus Fig. 2 hervorgeht, in der lediglich der Vorhubkolben mit den auf einer Seite desselben anschließenden Bauteilen dargestellt ist, ist der Vorhubkolben 5 an der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite mit einer aus dem Vorhubzy­ linder 4 herausgeführten Verstellstange 8 verbunden, die an ihrem dem Vorhubkolben 5 abgewandten Ende einen axial ver­ stellbaren, mit einer Begrenzungsfläche 9 zusammenwirkenden Verstellanschlag 10 trägt. Der Verstellanschlag 10 ist hül­ senförmig ausgebildet und mit einem Innengewinde 11 versehen, das mit einem Außengewinde 12 an der Verstellstange 8 zusam­ menwirkt und bei Verdrehung des Verstellanschlags 10 relativ zur Achse 13 eine axiale Verschiebung desselben relativ zur Verstellstange 8 erlaubt. Für den Fall, daß die in Fig. 1 nicht gezeichneten Dichtungen am Durchtritt der Kolbenstange 3 durch den Arbeitszylinder 1, am Durchtritt der Verstell­ stange 8 durch den Vorhubzylinder 4 und zwischen dem äußeren Umfang des Vorhubkolbens 5 und der Innenwand des Vorhubzy­ linders 4 die Verstellstange 8 nicht schon ausreichend gegen Verdrehen sichern, ist in Fig. 2 ein Dichtring 10′ in einer Außennut des Verstellanschlages 10 als Verdrehsicherung gegen unbeabsichtigte Verstellung vorgesehen.

Die Begrenzungsfläche 9 ist in beiden Ausführungsbei­ spielen an einem nach innen gezogenen Bund 14 angeordnet. In der schematischen Darstellung nach Fig. 1 ist zwischen dem Bund 14 und dem Vorhubzylinder 4 eine Verbindungshülse 15 vorgesehen. Gemäß Fig. 2 ist der Bund 14 am Zylinderdeckel des Vorhubzylinders 4 angeordnet. Es sind auch andere Aus­ führungen möglich, z. B. eine Ausbildung, bei der die Begren­ zungsfläche 9 an einem einzelnen, am Vorhubzylinder 4 separat befestigten Anschlagteil angebracht ist.

Der zwischen der Begrenzungsfläche 9 am Bund 14 ei­ nerseits und dem Verstellanschlag 10 auf der Verstellstange 12 anderseits liegende Bereich ist von einer den Verstellan­ schlag 10 in jeder möglichen Stellung übergreifenden und mit dem Vorhubzylinder 4 bzw. der Verbindungshülse 15 verbundenen Abdeckhülse 16 überdeckt, die jede Verletzungsgefahr und jede Möglichkeit des Einklemmens eines Fremdkörpers zwischen der Begrenzungsfläche 9 und dem Verstellanschlag 10 ausschaltet. Am äußeren, dem Vorhubzylinder 4 abgewandten Ende des Ver­ stellanschlags 10 ist eine Handhabe 17, hier in Form eines gerändelten Griffbereichs, angeordnet, die in allen möglichen Verstellpositionen des Verstellanschlags 10 aus der Abdeck­ hülse 16 vorragt und damit eine leichte Verstellung ohne Zu­ hilfenahme von Werkzeug sicherstellt. Zwischen der Handhabe 17 und dem inneren Ende des Verstellanschlags 10 ist eine Skala 18, die hier in Form von Ringeindrehungen ausgebildet ist, am äußeren Umfang des hülsenförmigen Verstellanschlags 10 angebracht, die zusammen mit einer Bezugskante 19 an der Abdeckhülse 16 die Ablesung des jeweils eingestellten Vorhu­ bes ermöglicht und damit auch eine einfache Einstellung des­ selben erlaubt.

Mit 20 und 21 sind die Druckmittelanschlüsse an der jeweils rechten Seite des Vorhubkolbens 5 und des Arbeits­ kolbens 2 bezeichnet. Die Anschlüsse an der gegenüberliegen­ den Seite sind mit 22 und 23 bezeichnet. Abgesehen von der dargestellten Anordnung dieser Anschlüsse, die je nur sche­ matisch aufzufassen ist, sind natürlich auch andere entspre­ chende Anordnungen, insbesondere auch kombiniert mit Dämp­ fungsorganen od. dgl., möglich. Weiters könnte auch der Ar­ beitszylinder separat angeordnet sein und mit dem Vorhubzy­ linder nur über eine Kolbenstange oder ein anderes Antriebs­ gestänge in Verbindung stehen.

Von der Darstellung in Fig. 1 ausgehend wird zur Ein­ leitung der Bewegung des Arbeitskolbens 2 mit der Kolbenstan­ ge 6 vorerst dem Vorhubzylinder 4 über den Druckmittelanschluß 20 Druckmittel zugeführt. Der Vorhubkolben 5 bewegt sich hierauf nach links und verschiebt einerseits über die Kol­ benstange 3 den Arbeitskolben 2 und nimmt anderseits über die Verstellstange 8 den Verstellanschlag 10 mit. Sobald der Verstellanschlag 10 auf die Begrenzungsfläche auftrifft, ist die Mittelstellung der Anordnung erreicht und der Vorhubkol­ ben 5 kommt zum Stillstand. Während dieser Bewegungsphase wird über die Anschlüsse 22, 23 der jeweils links von den Kolben 5 bzw. 2 befindliche Zylinderinnenraum nach außen druckentlastet. Über den Anschluß 21 wird das Nachsaugen von Druckmedium ermöglicht.

Zur Weiterführung der Bewegung des Arbeitskolbens 2 bzw. zur Einleitung des eigentlichen Arbeitshubes wird nun der Anschluß 21 mit Druckmedium versorgt, das auch andere Parameter aufweisen kann als das vorher an den Anschluß 20 gelegte. Der Vorhubkolben 5 bleibt in seiner durch die Zu­ sammenwirkung des Verstellanschlags 10 mit der Begrenzungs­ fläche 9 definierten Stellung. Der Arbeitskolben 2 vollführt unter der Wirkung des am Anschluß 21 anliegenden Druckmediums den Rest des Arbeitshubes, wobei wiederum die Druckentlastung des linksseitigen Zylinderraumes über den Anschluß 23 erfolgt.

Zur Rückstellung von Arbeitskolben 2 und Vorhubkolben 5 braucht nur am Anschluß 23 Druckmedium angelegt werden, da der Arbeitskolben 2 ab der Mittelstellung den dort stehenden Vorhubkolben 5 über dessen Kolbenstange 3 wieder mitnimmt. In dieser Bewegungsphase sind die jeweils rechtsseitigen Zylin­ derräume über die Anschlüsse 21, 22 nach außen entlastet. Über den Anschluß 22 wird Druckmedium nachgesaugt.

Claims (4)

1. Druckmittelbetätigte Zylinder/Kolben-Anordnung, mit einem in einem Arbeitszylinder geführten Arbeitskolben und einem entlang eines verstellbaren Vorhubes mit einer Kolbenstange auf den Arbeitskolben einwirkenden, in einem Vorhubzylinder geführten Vorhubkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorhubkolben (5) an seiner der Kolben­ stange (3) abgewandten Seite eine aus dem Vorhubzylinder (4) herausgeführte Verstellstange (8) aufweist, auf der ein axial verstellbarer, mit einer Begrenzungsfläche (9) am Vorhubzy­ linder (4) zusammenwirkender Verstellanschlag (10) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellanschlag (10) hülsenförmig ausgebildet und mit einem Innengewinde (11) versehen ist, welches mit einem Außenge­ winde (12) an der Verstellstange (8) zusammenwirkt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Begrenzungsfläche (9) am Vorhubzylinder (4) und Ver­ stellanschlag (10) auf der Verstellstange (8) liegende Be­ reich von einer den Verstellanschlag (10) übergreifenden und mit dem Vorhubzylinder (4) verbunden Abdeckhülse (16) über­ deckt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellanschlag (10) an seinem, dem Vorhubzylinder (4) ab­ gewandten, äußeren Ende, eine Handhabe (17), vorzugsweise einen gerändelten Griffbereich, aufweist, welche in allen Verstellpositionen aus der Abdeckhülse (16) vorragt, und daß zwischen dieser Handhabe (17) und dem inneren Ende des Verstellanschlages (10) eine zusammen mit einer Bezugs­ kante (19) an der Abdeckhülse (16) den Vorhub angebende Skala (18) vorgesehen ist.