DE4120455A1

DE4120455A1 - Schubkolbengetriebe mit formschluessiger endlagenverriegelung

Info

Publication number: DE4120455A1
Application number: DE19914120455
Authority: DE
Inventors: Josef Schmeing; Herbert Timmer
Original assignee: Timmer Pneumatik GmbH
Current assignee: Timmer Pneumatik GmbH
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1991-06-21
Publication date: 1992-12-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Schubkolbengetriebe mit formschlüssiger Endlagenverriegelung unter Verwendung wenigstens einer Verriegelungszange, wobei die Endlagenverriegelung und Endlagenentriegelung wahlweise von Hand oder kraftschlüssig durch Druckluft oder Druckflüssigkeit erfolgt.

Derartige Schubkolbengetriebe, die im Regelfall als Pneumatikzylinder arbeiten, finden überall dort Verwendung, wo nur ggf. ein Arbeitsmittel wie Druckluft zur Verfügung steht, so daß der Zylinder in seiner Betriebsstellung von Hand verriegelt werden können muß. Dies gilt auch für das Entriegeln der Betriebsstellung. Anwendungsbereiche sind pneumatische Positio niersysteme, Andocksysteme und dgl. Die Verriegelung in der Endstellung erfolgt durch mechanische Spannelemente.

Ein Beispiel hierfür ist in der deutschen Patentschrift 10 61 362 beschrieben, auf die insoweit Bezug genommen wird. Die dort beschriebene Vorrichtung verwendet einen in einer Endlage verriegelbaren Pneumatikzylinder, der dem Anlegen bzw. Ablegen eines Stromabnehmers für die zogenannte dritte Schiene dient. In diesem Anwendungsfall ergibt sich die Problematik, daß vor dem Anlegen des Stromabnehmers keine Druckluft zur Verfügung steht, so daß das Anlegen von Hand erfolgen muß, wobei die Kolbenstange gegenüber dem Zylindermantel in einer Endlagenposition automatisch verriegelt wird. Hierzu sind bei der bekannten Vorrichtung zwei ineinandergleitende Kolbenstangen vorgesehen, die durch eine Feder in Axialrichtung getrennt sind. Seitlich ausspreizbare Spannelemente rasten bei Axialbewegung der Kolbenstange in eine entsprechende Nut des Zylindermantels ein. Zum Lösen aus der gespreizten Stellung ist einerseits eine mit der Kolbenstange verbundene, mit entsprechenden konischen Flächen versehene Hülse erforderlich; zum anderen eine Keilkupplung, in die die Spreizelemente eingedrückt werden. Durch die ineinandergleitenden Kolbenstangen mit dazwischen angeordneter Distanzierungsfeder ergibt sich ein komplizierter und aufwendiger Aufbau, was zusätzlich für die radial ineinandergleitenden Arretierungsteile gilt. Die Ringnut in der Zylinderwandung bildet eine zusätzliche Schwachstelle.

Es sind weiter pneumatisch beaufschlagbare bzw. hydro-mechanische Spannelemente bei Spannzangenverriegelungen bekannt geworden, die jedoch zur sicheren Verriegelung in der Endlagenstellung relativ hohe Drücke bzw. bei manueller Bedienung relativ hohe Zugkräfte verlangen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Verwendung relativ geringer Zug- bzw. Druckkräfte und technisch einfachem Bauaufwand, d. h. insbesondere bei Verwendung von Druckluft als Druckmedium eine zuverlässige, formschlüssige Endlagenverriegelung der Kolbenstange im Zylinder zu erreichen. Dies soll sowohl für einfach wirkende als auch doppelt wirkende Zylinder als auch für solche Zylinder gelten, bei denen eine Endlagenverriegelung nur an einem oder auch an beiden Enden zweckmäßig ist. Die vorstehende Aufgabe wird durch die Lehre nach Anspruch 1 gelöst.

Es ist ersichtlich, daß die verschiebliche Anordnung des Schubkolbens relativ zur Verriegelungszange es ermöglicht, der Verriegelungszange zwei Wegimpulse zu vermitteln, nämlich zum einen einen Impuls, der die Verriegelungszange in ihre Verriegelungsposition verbringt und zum zweiten einen in der gleichen Richtung wirkenden, manuell oder durch Druckmittel ausgelösten Impuls, der die Verriegelungszange aus ihrer Verriegelungsposition herausführt. Dies erfolgt im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen Verriegelungsflansch und dem, dem jeweiligen Verriegelungsflansch zugeordneten Entriegelungskolben, der hierzu in seinem Abstand gegenüber dem Verriegelungsflansch veränderbar ist.

Da bei dem erfindungsgemäßen Schubkolbengetriebe mit beidseitiger Endlagenverriegelung die wesentlichen Bauteile, nämlich insbesondere der Entriegelungskolben sowie der Verriegelungsflansch symmetrisch oder nahezu symmetrisch ausgeführt werden können, ergibt sich ein relativ geringer Bauaufwand. Die an den miteinander zu verriegelnden Bauteilen, nämlich am Verriegelungsflansch, am Entriegelungskolben und an der Verriegelungszange angeordneten Riegelflächen sind so ausge bildet, daß nur geringe Drücke bzw. nur ein geringer manueller Kraftaufwand erforderlich sind, um die Verriegelungsposition zu erreichen bzw. den Entriegelungsvorgang zu bewirken.

Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Die zwischen dem Verriegelungsflansch und dem Entriegelungskolben angeordneten Druckfedern bewirken in vorteilhafter Weise, daß sich der Entriegelungskolben in seiner Ruhestellung grundsätzlich selbstätig vom Verriegelungsflansch distanziert, so daß zwischen diesen beiden Bauteilen jeweils der gewünschte Freiraum besteht, der für das Einrasten der wirksamen Riegelflächen der Verriege lungszange zwischen diesen beiden Bauteilen erforderlich ist.

Bevorzugt ist der Schubkolben gleitend auf der unverschieblich mit der Kolbenstange verbundenen Verriegelungszange geführt, wobei dieser gleitfähig durch entsprechende Anschläge am Schubkolben so begrenzt ist, daß manuell oder durch Druckmedium die Verriegelungszange aus der Verriegelungsposition herausgedrückt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schubkolbengetriebe mit oberer Endlagenverriegelung,

Fig. 2 ein Schubkolbengetriebe mit unterer Endlagenverriegelung,

Fig. 3 ein Schubkolbengetriebe mit oberer und unterer Endlagenverriegelung, - jeweils im Längsschnitt -.

Der vorstehend gewählte Begriff "oberer" geht davon aus, daß es sich um stehend angeordnete Zylinder handelt, wobei das jeweils in der linken Bildhälfte dargestellte freie Ende der Kolbenstange nach oben aus dem Zylinder aufragt.

In den drei Ausführungsbeispielen wurden - soweit die Übersichtlichkeit dies zuläßt - gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im folgenden wird die Erfindung zunächst anhand des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3 erläutert:

Das Schubkolbengetriebe 1 besteht in seinen wesentlichen Bautelementen aus einem Zylinderboden 2, einem Zylinderdeckel 3, dem in diesem Fall dreiteilig (s. Trennstellen 19) ausgebildeten Zylindermantel 4, der Kolbenstange 5 mit Schubkolben 6, den Verriegelungsflanschen 7 und 7′, den Entriegelungskolben 8 und 8′ sowie den Verriegelungszangen 10 und 10′.

Die Arbeitsweise des Schubkolbengetriebes 1 ist wie folgt:

Mechanisches Entriegeln der unteren Endlagenverriegelung

Ausgehend von der in der Fig. 3 dargestellten Verriegelungssituation wird mechanisch Druck auf die Kolbenstangen 5 in Pfeilrichtung 27 gegeben. Da die Verriegelungszangen 10 und 10′ über die ihnen zugeordneten Kragen 23, den Haltering 22 und die Schraube 21 in der Sackbohrung 24 der Kolbenstange 5 unverschieblich an der Kolbenstange 5 festgelegt sind, wird ihnen eine Bewegung in der Bildebene nach rechts aufgezwungen. Dabei durchfährt der Zentrierring 30 die Nut 29 nach rechts, wobei die Verriegelungszangen mit ihrer Riegelfläche 15′ auf die Riegelfläche 14 des Entriegelungskolbens 8′ bzw. eines entsprechend verschleißfesten Einsatzes 25 aus geeignetem Material aufgleitet. Die Verriegelungszange 10′ wird dabei zusammengedrückt, d. h. in ihrem Durchmesser verkleinert. Bei Beendigung dieser Bewegung legt sich die Riegelfläche 15 der Verriegelungszange 10′ satt auf die Riegelfläche 14 des Entriegelungskolbens 8′ mit einer Haltekraft auf, die größer ist als die Reibung der Dichtung 20 an der Innenwandung des Zylindermantels 4. Bei der anschließend vorzunehmenden Bewegung (manuell) in der Bildebene nach links, d. h. beim Hochziehen der Kolbenstange 5 wird der Entriegelungskolben 8′ entgegen dem Druck der relativ schwachen Druckfeder 9 in der Bildebene nach links mitgenommen, so daß die Riegelfläche 15 und 15′ den Vorsprung 31 des Verriegelungsflansches 7′ berührungslos oder nahezu berührungslos überfahren.

Mechanisches Verriegeln in der linken Endlagenposition

Bei der weiteren manuellen Bewegung der Kolbenstange 5 in der Bildebene nach links wird die Verriegelungszange 10 mit ihrer der Riegelfläche 15′ entsprechenden Riegelfläche auf die Riegelfläche 14 des linken Verriegelungsflansches 7 aufgleiten und schließlich mit ihrer Riegelfläche 16 hinter die Riegelfläche 13 des Verriegelungsflansches 7 fassen. Es versteht sich, daß die Länge der Verriegelungszange 10, bzw. der Weg des Schubkolbens 6 und insbesondere die Länge der durch die Anschläge 17 und 18 begrenzten Nut 29 so bemessen bzw. daß diese Bauteile so aufeinander abgestimmt werden müssen, daß bei der Bewegung in der Bildebene nach links die Verriegelung einrastet.

Das mechanische Entriegeln der nunmehr in der Verriegelungsposition befindlichen Verriegelungszange 10 erfolgt sinngemäß, d. h. durch weitere Bewegung (manuell der Kolbenstange 5 in der Bildebene nach links, wobei die der Riegelfläche 15′ entsprechende Riegelfläche der Verriegelungszange 10 die Riegelfläche 14 des linksseitigen Entriegelungskolbens 8 überfährt, so daß anschließend sinngemäß in der Bildebene nach rechts zurückgefahren werden kann.

Bei dem vorbeschriebenen Vorgang ist der Entriegelungskolben 8′ aufgrund des Druckes der Druckfeder 9 in seine dargestellte Position zurückgekehrt.

Pneumatisches Entriegeln der rechten Endlagenverriegelung

Wiederum ausgehend von der dargestellten Verriegelungsposition wird gleichzeitig Druck auf die Luftanschlüsse 12 und 12′ gegeben. Dabei bewegt sich der über den Kragen 26 an dem Verriegelungsflansch 7′ geführte Entriegelungskolben 8′ in der Bildebene nach links und drückt dabei in vorbeschriebener Weise die Verriegelungszange zusammen. Die gleichzeitig hinter dem Schubkolben 6 anstehende Druckluft bewegt das ganze System in der Bildebene nach links, wobei der Anschlag 18 den Zentrierring 30 mitnimmt und damit die Verriegelungszange 10 in die linke Verriegelungsposition verbringt, wobei wie vorbeschrieben die Länge der Verriegelungszange 10, der Weg des Schubkolbens 6 und die Länge der Nut 29 so aufeinander abgestimmt sein müssen, daß die Riegelfläche 16 die Riegelfläche 13 hinterfaßt.

Pneumatisches Entriegeln der linken Endlagenverriegelung

Die Entriegelung der linken Endlagenposition erfolgt sinngemäß durch Beaufschlagen der Luftanschlüsse 11 und 11′, wobei durch Beaufschlagen des Luftanschlusses 11 der Entriegelungskolben 8 die Verriegelungszange 10 wiederum zusammendrückt und der nunmehr in der Bildebene nach rechts wandernde Schubkolben 6 die rechte Verriegelungszange 10′ in die dargestellte Verriegelungsposition verbringt. Die Abmessungen können jeweils so getroffen sein, daß der Schubkolben 6 sich in seiner rechten oder linken Endlage jeweils gegen die mit dem Zylindermantel 4 verbundenen Verriegelungsflansche 7 und 7′ legt.

Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich, sind die einzelnen Bauteile an den entsprechenden Stellen mit Dichtungen 20 versehen.

Die obere Endlagenverriegelung nach Fig. 1 bzw. die untere Endlagenverriegelung nach Fig. 2 arbeiten nach dem gleichen Prinzip. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß auf die Doppelanordnung der Verriegelungszangen verzichtet wurde. Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß der wirksame Weg, den die Kolbenstange gegenüber dem Kolben zurücklegen kann und der durch die Länge der Nut 29 bestimmt wird, so groß sein muß, daß die Verriegelungszange 10 aus ihrer Verriegelungsposition (untere Darstellung der Fig. 1) in ihre Entriegelungsposition (obere Darstellung der Fig. 1) verbracht werden kann.

Mit 28 sind Befestigungsbohrungen bezeichnet, die der Befestigung des Schubkolbengetriebes beispielsweise an dem Lagerbock eines Stromabnehmers für eine dritte Schiene dienen können.

Es vesteht sich, daß der Ausbildung der Riegelflächen an der Verriegelungszange einerseits bzw. an den Verriegelungsflanschen bzw. dem Entriegelungskolben andererseits eine andere Konfiguration zugeordnet sein kann ohne die Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Schubkolbengetriebe
2 Zylinderboden
3 Zylinderdeckel
4 Zylindermantel
5 Kolbenstange
6 Schubkolben
7 Verriegelungsflansch
7′ Verriegelungsflansch
8 Entriegelungskolben
8′ Entriegelungskolben
9 Druckfeder
10 Verriegelungszange
10′ Verriegelungszange
11 Luftanschluß
11′ Luftanschluß
12 Luftanschluß
12′ Luftanschluß
13 Riegelfläche am Verriegelungsflansch
14 Riegelfläche am Entriegelungskolben
15 Riegelfläche an der Verriegelungszange
15′ Riegelfläche an der Verriegelungszange
16 Riegelfläche an der Verriegelungszange
17 Anschlag
18 Anschlag
19 Trennstelle
20 Dichtung
21 Schraube
22 Haltering
23 Kragen der Verriegelungszange
24 Sackbohrung
25 Einsatz
26 Kragen
27 Pfeilrichtung
28 Befestigungsbohrung
29 Nut
30 Zentrierung
31 Vorsprung

Claims

1. Schubkolbengetriebe (1) mit formschlüssiger Endlagenverriegelung unter Verwendung wenigstens einer Verriegelungszange (10, 10′), wobei die Endlagenverriegelung und Endlagenentriegelung wahlweise von Hand oder kraftschlüssig durch Druckluft oder Druckflüssigkeit erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Schubkolben (6) ist in Achsrichtung der Kolbenstange (5) mittelbar oder unmittelbar begrenzt gleitend auf dieser geführt;
b) die Kolbenstange (5) trägt wenigstens eine mit ihr unverschieblich verbundene Verriegelungszange (10, 10,);
c) im Endlagenbereich ist ein mit dem Zylindermantel (4) verbundener Verriegelungsflansch (7, 7′) angeordnet;
d) zwischen dem Zylinderboden (2) bzw. Zylinderdeckel (3) und dem Verriegelungsflansch (7, 7′) ist ein Entriegelungskolben (8, 8′) angeordnet;
e) der Verriegelungsflansch (7, 7′) und der Entriegelungskolben (8, 8′) weisen von Teilen der Verriegelungszange (10, 10,) durchfaßbare oder überfaßbare Riegelflächen (13, 14) auf.

2. Schubkolbengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verriegelungsflansch (7, 7′) und dem Entriegelungskolben (8, 8′) die Bauteile distanzierende Druckfedern (9) vorgesehen sind.

3. Schubkolbengetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubkolben (6) gleitend auf der unverschieblich mit der Kolbenstange (5) verbundenen Verriegelungszange (10, 10′) geführt ist.

4. Schubkolbengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitweg des Schubkolbens (6) durch Anschläge (17, 18) begrenzt ist.

5. Schubkolbengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schubkolbengetriebe (1) als doppeltwirkender Zylinder ausgebildet ist und in jeder der beiden Endlagen Endlagenverriegelungen aufweist.

6. Schubkolbengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kolbenstange (5) in spiegelbildlicher oder etwa Spiegelbildlicher Anordnung zwei Verriegelungszangen (10, 10′) mit von einander wegweisenden Riegelflächen (15, 16) unverschieblich angeordnet sind.

7. Schubkolbengetriebe nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsflansche (7, 7′) und/oder Entriegelungskolben (8, 8′) symmetrisch oder im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnet sind.