DE4428648A1 - Stangenloser Zylinder mit Geschwindigkeitssteuermechanismus - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die in vielen verschiedenen Maschi­ nen verwendeten stangenlosen Zylinder und insbesondere einen stan­ genlosen Zylinder mit einem Geschwindigkeitssteuermechanismus, der einem im Zylinder beweglichen Kolben während der Anfangsphase des Hubs eine gleichmäßige Beschleunigung und während der Endphase des Hubs eine gleichmäßige Verzögerung ermöglicht.

In der JP 63-96305-A ist ein typisches Beispiel eines stangenlosen Zylinders offenbart. Bei diesem stangenlosen Zylinder ist ein Kolben in ein Zylinderrohr so eingeschoben, daß der Kolben im Zylinder gleiten kann, ferner ist an jedem Ende des Zylinderrohrs eine Kopfabdeckung befestigt. Der Kolben ist mit einem Verbindungselement versehen, das aus einem Schlitz im Zylinderrohr nach außen vorsteht und an dem etwa ein Werktischelement fest angebracht ist. Endblöcke an beiden Enden des Kolbens sind mit konkaven Abschnitten versehen, die an diesen beiden Enden offen sind. In den einzelnen Kopfabdeckungen, die sich an den jeweiligen konkaven Abschnitten gegenüber befindli­ chen Positionen befinden, ist ein säulenförmiger konvexer Abschnitt (Dämpfungsring) vorgesehen, der in den konkaven Abschnitt eingepaßt ist. Der Bereich um den Scheitelpunkt des konvexen Abschnitts ist mit einer Bohrung versehen, die mit einem Luftzufuhranschluß in Verbin­ dung steht und in der ein Rückschlagventil angeordnet ist. In dem Bereich um den Scheitelpunkt des konkaven Abschnitts befindet sich eine Düsenbohrung zur Umgehung des Rückschlagventils. Die Kopfab­ deckung ist mit einer engen Nebenleitung versehen, die zwischen dem Luftzufuhranschluß und dem an die Außenoberfläche des Rohrs an­ grenzenden Innenabschnitt derselben angeordnet und mit einem Nadel­ ventil versehen ist.

Wenn in dem obenbeschriebenen herkömmlichen stangenlosen Zylinder der Kolben in den Endbereich des Hubs bewegt wird, in dem der kon­ kave Abschnitt des Kolbens mit dem konvexen Abschnitt der Kopfab­ deckung in Eingriff ist, wird die Entleerung von Luft durch das Rück­ schlagventil angehalten, so daß der Raum um den konkaven Abschnitt durch das Nadelventil allmählich druckentlastet wird. Durch das mit dem Kolben verbundene Werktischelement, die kinetische Energie der Last und die Antriebsenergie wird die in der Ausstoßkammer befindli­ che Luft mit Druck beaufschlagt und komprimiert, so daß der Kolben mit einer gegebenen Rate verzögert werden kann. Wenn sich der Kol­ ben andererseits im Anfangsbereich des Hubs befindet, wird die Menge der einströmenden Luft durch das Nadelventil und die Düse reduziert, so daß der Kolben mit einer gegebenen Rate beschleunigt werden kann. Da jedoch der konvexe Abschnitt (Dämpfungsring) mit der Kopfab­ deckung einteilig ausgebildet ist, ist es nicht möglich, den zeitlichen Verlauf und die Größe der Beschleunigung und der Verzögerung des Kolbens zu verändern.

Es ist daher die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem herkömmlichen stangenlosen Zylinder die Position des Dämpfungsrings und daher die Strömungsrate der um den Dämpfungsring sich bewe­ genden Luft zu verändern, um dadurch den zeitlichen Verlauf und die Größe der Beschleunigung und der Verzögerung des Kolbens zu steu­ ern.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen stangenlosen Zylinder, der die im An­ spruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen stangenlosen Zylinder, der die im An­ spruch 2 angegebenen Merkmale besitzt.

Wenn in dem erfindungsgemäßen stangenlosen Zylinder mit Ge­ schwindigkeitssteuermechanismus der Kolben in den Verzögerungsbe­ reich am Ende des Hubs eintritt, wird der hohle Dämpfungsring am Ende des Zylinderrohrs in den Hohlabschnitt des Kolbens eingeschoben und wird die Menge der ausgelassenen Luft durch Leiten der Luft zwischen dem Hohlabschnitt des Kolbens und der sinuswellenförmigen Rille so gesteuert, daß der Kolben allmählich und kontrolliert verzögert werden kann. Andererseits wird die Menge der zugeführten Luft im Beschleunigungsbereich am Anfang des Kolbenhubs so gesteuert, daß der Hohlkolben allmählich und kontrolliert beschleunigt werden kann.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines stangenlosen Zylinders mit Ge­ schwindigkeitssteuermechanismus gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Teils der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines stangenlosen Zylinders gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4(a) eine Draufsicht eines Teils einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4(b) eine Schnittansicht eines Teils der dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4(c) eine Seitenansicht der Hohlwelle der dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5(a), (b), (c) eine Ansicht zur Erläuterung des Drehwinkels der Hohlwelle und der Öffnungsgröße der axialen Rille im Gehäusering in der dritten Ausführungsform der Erfindung.

In der folgenden Beschreibung haben die Adjektive "groß", "mittel" und "klein" die Bedeutung großer, mittlerer bzw. kleiner Durchmesser.

Zunächst wird mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungs­ form des stangenlosen Zylinders mit Geschwindigkeitssteuermechanis­ mus gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht des allgemeinen Aufbaus der ersten Aus­ führungsform, während Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils der ersten Ausführungsform ist. An den beiden Enden eines Zylinderrohrs 4 aus nichtmagnetischem Material ist jeweils eine Kopfabdeckung 2 bzw. 2′ befestigt. In das Zylinderrohr 4 ist ein Kolben 5 so eingeschoben, daß er darin gleiten kann. An beiden Enden des Kolbens 5 sind ringförmige Stirnplatten 40 bzw. 40′ aus nichtmagnetischem Material angeordnet, während zwischen den Kolben-Stirnplatten 40 und 40′ abwechselnd Magnetjoche 8 und Magneten 10 für den Kolben angeordnet sind. Durch Mittelbohrungen in den Kolben-Stirnplatten 40 und 40′, den Magnetjochen 8 und den Magneten 10 ist eine Hohlwelle 6 aus nicht­ magnetischem Material eingeschoben und an ihren beiden Enden mit den Innenseiten von Dämpfungsdichtungshaltern 14 bzw. 14′ ver­ schraubt sind, wobei die Dämpfungsdichtungshalter 14 und 14′ große Durchmesser besitzen, so daß die Magnetjoche 8, die Magneten 10 und die Stirnplatten 40 und 40′ durch die Dämpfungsdichtungshalter 14 und 14′ zusammengehalten werden. In äußere ringförmige Rillen in den jeweiligen Dämpfungsdichtungshaltern 14 und 14′ sind Dämpfer 13 und 13′ eingepaßt, während in ringförmige Rillen kleineren Durchmessers in den Dämpfungsdichtungshaltern 14 und 14′ Dämpfungsdichtungen 26 bzw. 26′ eingepaßt sind. In der Hohlwelle 6 wird an einer in Längsrichtung mittleren Position mittels eines Stifts 29 ein Verschluß­ stopfen 18 gehalten. Der Verschlußstopfen 18, der mit dem Stift 29 in Eingriff ist, welcher seinerseits so beschaffen ist, daß er axiale Schlitze in der longitudinalen Mitte der Welle 6 und des Verschlußstopfens 18 miteinander verbindet, teilt den Raum zwischen den ringförmigen Rillen kleineren Durchmessers der Dämpfungsdichtungshalter 14 und 14′ einerseits und der Hohlwelle 6 andererseits in eine linke Kolben­ kammer 57 und in eine rechte Kolbenkammer 58. Durch die Hohlwelle 6 ist ein Dämpfungsring 15, 15′ eingeschoben, der an der Kopfab­ deckung 2 bzw. 2′ befestigt ist. Ferner sind an der Kolben-Stirnplatte 40 bzw. 40′ eine Kolbendichtung 24 bzw. 24′, ein Schleißring 22 bzw. 22′ sowie ein O-Ring 27 befestigt.

Über dem Zylinderrohr 4 ist ein äußeres Bewegungselement 1 gleitend angeordnet, außerdem sind in dem das Bewegungselement 1 bildenden nichtmagnetischen Körper 3 abwechselnd Magnetjoche 9 und Magneten 11 für das bewegliche Element 1 angeordnet. An beiden Seiten der abwechselnden Anordnung sind Schleißringhalter 12 und 12′ angeord­ net. Zwischen den Magneten 11 und 10 des beweglichen Elements 1 bzw. des Kolbens 5 ist eine gegenseitige Anziehung vorhanden, wobei die Magneten 11 und 10 im wesentlichen gleiche Dicken besitzen und die Magnetjoche 9 und 8 ebenfalls gleiche Dicken besitzen. In inneren ringförmigen Rillen an beiden Enden des nichtmagnetischen Körpers 3 sind Anschlagringe 21 und 21′ eingepaßt, während an den Schleißring­ haltern 12 und 12′ Schleißringe 23 und 23′ sowie Abstreifer 25 und 25′ angebracht sind. Das äußere bewegliche Element 1 mit den obigen Aufbau folgt der Bewegung des Kolbens 5 kraft der Anziehung zwi­ schen den Magneten.

Die rechte und die linke Kopfabdeckung 2 bzw. 2′ besitzen den glei­ chen inneren Aufbau, weshalb deren Erläuterung nur mit Bezug auf die in Fig. 2 gezeigte rechte Kopfabdeckung 2 erfolgt. Die Kopfabdeckung 2 besitzt eine gestufte Bohrung, die beginnend auf seiten des Zylinder­ rohrs 4 aus einer großen Bohrung 35 mit Innengewinde, einer mittleren Bohrung 36, einer kleinen Bohrung 32 und einer Bohrung 33 mit Au­ ßengewinde besteht. Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt der Dämpfungsring­ halter 41 einen großen und einen kleinen Abschnitt 37 bzw. 38, wobei letzterer in die mittlere Bohrung 36 der Kopfabdeckung 2 eingepaßt ist. Dann wird das Außengewinde des großen Abschnitts 37 des Dämp­ fungsringhalters 41 mit dem Innengewinde der großen Bohrung 35 in der Kopfabdeckung 2 verschraubt. Der Dämpfungsringhalter 41 ist an einer Seite, d. h. der dem Zylinderrohr 4 zugewandten Seite mit einer gestuften Bohrung versehen, die aus einer großen Bohrung 44 und einer mittleren Bohrung 45 besteht, während er an seiner anderen Seite mit einer Bohrung 46 mit Innengewinde versehen ist. Zwischen der mittleren Bohrung 45 und der Gewindebohrung 46 des Dämpfungsring­ halters 41 sind eine Bohrung 42 und eine Gewindebohrung 43 ausgebil­ det. Zwischen der Bohrung 42 und einer in der Außenfläche des klei­ nen Abschnitts 38 des Dämpfungsringhalters 41 vorgesehenen ring­ förmigen Rille ist ein Verbindungsdurchlaß 51 ausgebildet. An beiden Seiten der ringförmigen Rille im kleinen Abschnitt 38 des Dämpfungs­ ringhalters 31 sind ringförmige Rillen für die Aufnahme von O-Ringen 28 und 28a vorgesehen. Die Kopfabdeckung 2 (2′) ist in radialer Rich­ tung mit einem Anschluß 48 (48′) und mit einer Gewindebohrung 52 versehen, wobei der Anschluß 48 über eine Verbindungsbohrung 49 mit der ringförmigen Rille 50 in Verbindung steht und wobei die Ge­ windebohrung 52 einen Anschlagbolzen 17 (17′) aufnimmt, bis das vordere Ende auf den Boden der ringförmigen Rille 50 preßt, so daß der Dämpfungsringhalter 41 (41′) drehfest gehalten wird. Mit einer Stirnfläche der Gewindebohrung 46 im Dämpfungsringhalter 41 ist eine Einstellschraube 16 (siehe Fig. 1) mit Sechskantloch 34 verschraubt; optional kann als Haltemittel ein Klebstoff aufgebracht werden. Die Eingriffposition des Dämpfers 13′ (siehe Fig. 1) des Kolbens 5 am großen Abschnitt des Dämpfungsringhalters 41 wird durch Einschieben eines Sechskantschlüssels in das Sechskantloch 34 zum Drehen des Dämpfungsringhalters 41 in der Weise verändert, daß der Hub des Kolbens 5 eingestellt werden kann. Nachdem die Position des Dämp­ fungsringhalters 42 eingestellt worden ist, wird der Anschlagbolzen 17 (17′) in die Gewindebohrung 52 eingeschraubt, bis die ringförmige Rille 50 durch das vordere Ende des Kolbens 17 (17′) eingeklemmt ist, so daß der Dämpfungsringhalter 41 an seinem Ort befestigt werden kann. Wenn eine stärkere Befestigung erforderlich ist, können ein Federring 30 und eine Verriegelungsmutter 19 dazu verwendet werden, die Einstellschraube 16 stärker festzuklemmen.

Der hohle Dämpfungsring 15 ist aus einem großen Endabschnitt, der in die Bohrung 42 eingepaßt ist, sowie aus einem kleinen Gewindeab­ schnitt 53 hergestellt, das in die Gewindebohrung 43 im Dämpfungs­ ringhalter 41 eingeschraubt ist. Der Dämpfungsringhalter 41 ist in dem Bereich, in dem der Verbindungsdurchlaß 51 in die Bohrung 42 mün­ det, mit einer ringförmigen Rille 54 versehen, die ihrerseits mit einer Querbohrung 55 im Dämpfungsring 15 in Verbindung steht. In ring­ förmige Rillen, die auf beiden Seiten einer ringförmigen Rille 54 in der Bohrung 42 ausgebildet sind, sind O-Ringe 20 und 20′ eingepaßt. Der große Abschnitt des Dämpfungsrings 15 ist mit einer axialen Bohrung 56 versehen, deren vorderes Ende am Dämpfungseintrittsende (dem linken Ende in Fig. 2) des Dämpfungsrings 15 geöffnet ist und deren hinteres Ende mit der Querbohrung 55 in Verbindung steht. An der Außenfläche des großen Abschnitts des Dämpfungsrings 15 ist eine sinuswellenförmige Rille (nicht gezeigt, jedoch ähnlich den sinuswel­ lenförmigen Rillen 81 und 82 in Fig. 3) ausgebildet, deren Tiefe sich in axialer Richtung verändert. Es wird darauf hingewiesen, daß die Tiefe der sinuswellenförmigen Rille auf seiten des Dämpfungseintritts ein Maximum besitzt und bis zum Erreichen des Hubendes abnimmt. Am hinteren Ende (dem rechten Ende in Fig. 2) des Dämpfungsrings 15 befindet sich ein Schlüsseleingriffabschnitt, derart, daß der Dämp­ fungsring 15 gedreht werden kann, indem mit diesem Abschnitt ein entsprechender Schlüssel in Eingriff gebracht wird. Da der Gewindeab­ schnitt 53 mit der Gewindebohrung 43 verschraubt ist, wird der Dämp­ fungsring 15 durch Drehen in axialer Richtung bewegt, so daß die Anschlagposition des Kolbens 5 eingestellt werden kann. Danach wird eine Verriegelungsmutter 7 auf den Gewindeabschnitt 53 geschraubt, wobei auf diesen ein Klebstoff aufgebracht wird (z. B. Locktight 262). Alternativ kann dies durch Herstellen eines Eingriffs zwischen der Verriegelungsmutter 7 und dem Ende des Dämpfungsringhalters 16 nach Abschluß der Einstellung erzielt werden, wobei der Dämpfungs­ ringhalter 16 gedreht wird, um den Gewindeabschnitt 53 mit der Ver­ riegelungsmutter 7 in Eingriff zu bringen, wobei auf dem Dämpfungs­ ringhalter 16 ein Federring 30 angebracht wird und wobei eine Verrie­ gelungsmutter 9 auf die mit Gewinde versehene Bohrung 33 geschraubt wird.

Nun wird die Funktionsweise der ersten Ausführungsform beschrieben.

Wenn sich der Kolben 5 am linken Ende in Fig. 1 befindet, wird An­ triebsluft vom Anschluß 48′ zum Anschluß 48 geschickt. Die Antriebs­ luft tritt über den Anschluß 48′, den Verbindungsdurchlaß 51 im Dämpfungsringhalter 41′, die axiale Bohrung und die Querbohrung im Dämpfungsring 15′ und den Spalt zwischen der Dämpfungsdichtung 26′ und der sinuswellenförmigen Rille in der Außenfläche des Dämpfungs­ rings 15′ in die linke Kolbenkammer 57 ein und erzeugt für den Kolben 5 eine Antriebskraft. Die Luft wird aus der rechten Kolbenkammer 58 durch die axiale Bohrung 56 und die Querbohrung 55 im Dämpfungs­ ring 15, den Verbindungsdurchlaß 51 und die ringförmige Rille 50 im Dämpfungsringhalter 41, die Verbindungsbohrung 49 und den An­ schluß 48 entlassen. Wenn der Druck in der linken Kolbenkammer 57 den Betätigungsdruck des Kolbens 5 übersteigt, beginnt der Kolben 5 sich nach rechts zu bewegen, wobei aufgrund dieser Bewegung der Spalt zwischen der Dämpfungsdichtung 26′ und der sinuswellenförmi­ gen Rille in der Außenfläche des Dämpfungsrings 15′ allmählich weit (tief) wird, so daß die Menge der Antriebsluft, die der linken Kolben­ kammer 57 zugeführt wird, allmählich ansteigen kann; das bedeutet, daß die Antriebskraft erhöht werden kann, um den Kolben 5 langsam zu beschleunigen. Daher nimmt die Menge der zugeführten Antriebs­ luft wegen der sinuswellenförmigen Rille, die jegliche plötzliche Ände­ rung der Volumenausdehnung (Geschwindigkeit) aufgrund der Ge­ schwindigkeit des Kolbens 5 verhindert, allmählich zu. Wenn die Dämpfungsdichtung 26′ ihren Eingriff mit dem Dämpfungsring 15′ durch eine Bewegung des Kolbens 5 nach rechts gelöst hat, wird der Kolben 5 normal angetrieben.

Bei mit dem Dämpfungsring 15 in Eingriff befindlicher Dämpfungs­ dichtung 26 des Kolbens 5 wird die Luft aus der rechten Kolbenkam­ mer 58 durch den Spalt zwischen dem Dämpfungsring 26 und der sinuswellenförmigen Rille in der Außenfläche des Dämpfungsrings 15, die axiale Bohrung 56 und die Querbohrung 55 im Dämpfungsring 15, den Verbindungsdurchlaß 51, die ringförmige Rille 50 und die Verbin­ dungsbohrung 49 im Dämpfungsringhalter 41 sowie durch den An­ schluß 48 in der Kopfabdeckung 2 entlassen. Da die sinuswellenförmi­ ge Rille in der Außenfläche des Dämpfungsrings 15 auf seiten des Dämpfungseintritts tief ist, wird zu Beginn des Eintritts der Dämp­ fungsdichtung 26 in den Dämpfungsring 15 eine große Luftmenge ausgelassen, so daß der Kolben 5 keine plötzliche Bremsung erfährt. Wenn sich dann der Kolben 5 bewegt, wird der Spalt zwischen der Dämpfungsdichtung 26 und der sinuswellenförmigen Rille in der Außenfläche des Dämpfungsrings 15 allmählich schmal (flach), so daß die Menge der von der rechten Kolbenkammer 58 ausgelassenen Luft reduziert werden kann. Folglich wird der Kolben 5 nicht plötzlich gebremst, sondern allmählich verzögert, und erreicht dann das Ende des Hubs. In einigen Fällen wird wegen einer Genauigkeitsschwankung der sinuswellenförmigen Rillen in den Dämpfungsringen 15 und 15′ und wegen Abmessungsschwankungen der darauf bezogenen Teile keine gewünschte Verzögerung erhalten. Jede beliebige Verzögerung ist dann dadurch erzielbar, daß die Positionen der Dämpfungsringe 15 und 15′ wie oben erwähnt eingestellt werden.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 3 die zweite Ausführungsform des stan­ genlosen Zylinders mit Geschwindigkeitssteuermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche Teile wie in der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nur kurz erläutert.

An den beiden Enden eines Zylinderrohrs 4 ist jeweils eine Kopfab­ deckung 2 bzw. 2′ befestigt. Zwischen den Kopfabdeckungen 2 und 2′ sind zwei Führungsstangen 60 und 61 im wesentlichen parallel zum Zylinderrohr 4 angekoppelt. Ein in der zweiten Ausführungsform verwendeter Kolben 5 besitzt den gleichen Aufbau wie der Kolben 5 der ersten Ausführungsform. Auch ein in der zweiten Ausführungsform verwendetes bewegliches Element 1 besitzt den gleichen Aufbau wie das äußere bewegliche Element 1 der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der Struktur des nichtmagnetischen Körpers 3. Der nicht­ magnetische Körper 3 ist an seinen beiden Seiten mit Schlitzen 62 und 63 versehen, die die Führungsstangen 60 und 61 aufnehmen. Genauer werden die Führungsstangen 60 durch die Schlitze 62 und 63 einge­ schoben, wenn in ringförmige Rillen in den Schlitzen 62 und 63 Lager eingepaßt worden sind. Am linken Seitenabschnitt der Kopfabdeckung 2′ ist eine Aussparung 65 ausgebildet, die sich vom mittleren Abschnitt zu einer Seite (in Fig. 3 nach unten) erstreckt. Auf der Mittellinie des Zylinderrohrs 4 ist ein Schlitz 64 vorgesehen, der die Aussparung 65 mit dem Zylinderrohr 4 verbindet. In der Führungsstange 60 ist ein Durchlaß 67 vorgesehen, der mit dem Schlitz 64 über einen Verbin­ dungsdurchlaß 66 in Verbindung steht.

Auf einer Seite der Kopfabdeckung 2′ ist im wesentlichen parallel zum Zylinderrohr 4 eine Gewindebohrung 69 vorgesehen. In die Gewinde­ bohrung 69 ist ein Anschlagbolzen 70 geschraubt und am rechten Ende mit dem nichtmagnetischen Körper 3 des äußeren beweglichen Ele­ ments 1 in Eingriff. In den Schlitz 64 ist ein Dämpfungsring 15′ mit dem gleichen Aufbau wie der Dämpfungsring 15′ der ersten Ausfüh­ rungsform eingeschoben, während ein mit Gewinde versehener Ab­ schnitt 53′ des Dämpfungsrings 15′ in eine Bohrung im Verbindungs­ element 72 für den Eingriff mit einer Mutter 71 eingepaßt ist. Der An­ schlagbolzen 70 ist mit einer Gewindebohrung im Verbindungselement 72 in der Weise verschraubt, daß der Dämpfungsring 15′ durch Drehen des Anschlagbolzens 70 durch das Verbindungselement 72 in axialer Richtung bewegt werden kann. Wie bei der ersten Ausführungsform werden nach der Ausführung der Feineinstellung der Position des Dämpfungsrings 15′ eine Beschleunigung und eine Verzögerung des Kolbens 5 festgestellt, wobei die Beschleunigung und die Verzögerung die jeweils gewünschten Beträge besitzen. Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform ist gleich derjenigen der ersten Ausführungs­ form mit Ausnahme der Einrichtung zum Einstellen der Position des Dämpfungsrings 15′.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 eine dritte Ausführungsform des stangenlosen Zylinders mit Geschwindigkeitssteuermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein Teil der dritten Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt, in der gleiche Teile wie in der ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen besitzen.

In der dritten Ausführungsform ist der Dämpfungsring 75 aus zwei Elementen, d. h. aus einem Gehäusering 76 und aus einer Hohlwelle 77 gebildet. Die Hohlwelle 77 ist in eine Bohrung 78 des Gehäuserings 76 drehbar eingeschoben. Der Gehäusering 76 ist an seiner Außenfläche mit axialen Schlitzen 79 und 80 versehen, deren Winkelabstand im wesentlichen 180° beträgt. Die Hohlwelle 77 ist beginnend beim vorde­ ren Ende (dem rechten Ende in Fig. 4) mit einem großen Abschnitt 83, einem mittleren Abschnitt 84 und einem Gewindeabschnitt 85 versehen. Der große Abschnitt 83 ist am hinteren Ende mit einer ringförmigen Rille 86 versehen, ferner ist zwischen dem mittleren Abschnitt 84 und dem Gewindeabschnitt 85 eine ringförmige Auslaufrille 87 ausgebildet. An der Außenfläche der Hohlwelle 77 sind sinuswellenförmige Rillen 81 und 82 ausgebildet, die im wesentlichen die gleiche Länge wie die axialen Schlitze 79 und 80 besitzen und mit einem Winkelabstand von im wesentlichen 180° angeordnet sind. Die sinuswellenförmigen Rillen 81 und 82 besitzen eine gemäß einer Sinusfunktion (sin²α) veränderli­ che Tiefe sowie eine konstante Breite. An der Außenfläche der Hohl­ welle 77 sind auf beiden Seiten der sinuswellenförmigen Rillen 81 und 82 ringförmige Rillen ausgebildet, zwischen denen in axialer Richtung geradlinig verlaufende Rillen ausgebildet sind, die mit einem Phasenun­ terschied von im wesentlichen 90° in bezug auf die sinuswellenförmi­ gen Rillen 81 und 82 angeordnet sind. Durch Verbinden von zwei ringförmigen Abschnitten 89 und 90 mit zwei geradlinigen Abschnitten 91 und 92 in der Weise, daß ein Phasenunterschied von im wesentlichen 180° erzielt wird, wird eine dreidimensionale Dichtung 88 erhalten. Dann werden die ringförmigen Abschnitte 89 und 90 der Dichtung 88 in die zwei ringförmigen Rillen in der Außenfläche der Hohlwelle 77 eingepaßt, während die geradlinigen Abschnitte 91 und 92 der Dich­ tung 88 in die zwei geradlinigen Rillen in der Außenfläche der Hohl­ welle 77 eingepaßt werden. In der Hohlwelle 77 ist ein Wellen-Verbin­ dungsloch 93 ausgebildet, das das vordere Ende mit der ringförmigen Rille 86 verbindet. Der Dämpfungsring 75 wird durch drehendes Ein­ passen des Gehäuserings 76 in die Hohlwelle 77 zusammengefügt, wobei die sinuswellenförmigen Rillen 81 und 82 der Hohlwelle 77 in den axialen Schlitzen 79 und 80 im Gehäusering 76 übereinander ange­ ordnet sind. Die Kopfabdeckung 2 besitzt eine im wesentlichen mittig angeordnete, axial sich erstreckende gestufte Bohrung 100, die begin­ nend am Zylinderrohr 4 (der rechten Seite in Fig. 4) eine große Boh­ rung 94, eine mittlere Bohrung 95, eine kleine Bohrung 96 und eine Gewindebohrung 97 umfaßt. Der Dämpfungsring 75 ist in die gestufte Bohrung 100 der Kopfabdeckung 2 durch das Zylinderrohr 4 einge­ schoben, während der Gehäusering 76 des Dämpfungsrings 75 in der großen Bohrung 94 durch Preßpassung oder durch eine andere Befesti­ gung angebracht ist. Nachdem der Gewindeabschnitt 85 der Hohlwelle 77 in die Gewindebohrung 77 in der gestuften Bohrung 100 einge­ schraubt ist, wird das hintere Ende (das linke Ende in Fig. 4) des gro­ ßen Abschnitts 83 der Hohlwelle 77 mit dem hinteren Ende des Zwi­ schenabschnitts 95 der gestuften Bohrung 100 in Eingriff gebracht. In der Kopfabdeckung 2 ist ein Verbindungsdurchlaß 98 ausgebildet, um zwischen dem mittleren Abschnitt 95 der gestuften Bohrung 100 und dem Anschluß 48 eine Verbindung herzustellen, wobei der Anschluß 48 seinerseits mit der linken Kolbenkammer 57 des Zylinderrohrs 4 über die ringförmige Rille 86 und die Wellenverbindungsbohrung 93 in der Hohlwelle 77 in Verbindung steht. Auf beiden Seiten der Öffnung des Verbindungsdurchlasses 98 im mittleren Abschnitt 95 der gestuften Bohrung 100 sind ringförmige Rillen ausgebildet, die ihrerseits ring­ förmige Dichtungen 103 und 104 aufnehmen, um zwischen dem mittle­ ren Abschnitt 95 der gestuften Bohrung 100 und dem großen Abschnitt 83 der Hohlwelle 77 eine Dichtung zu schaffen. Zwischen dem Gehäu­ sering 76 und der Hohlwelle 77 ist eine dreidimensionale Dichtung 88 vorgesehen, wodurch die sinuswellenförmigen Rillen 81 und 82 aus­ schließlich mit den axialen Schlitzen 79 und 80 verbunden werden können. Die Hohlwelle 77 ist am hinteren Ende (dem linken Ende in Fig. 4) mit einem axialen Schlitz 101 versehen, mit dem ein geeignetes Werkzeug wie etwa ein Schraubendreher in Eingriff gebracht wird, um die Hohlwelle 77 zu drehen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, bewirkt die Drehung der Hohlwelle 77 um den Winkel β, daß die Position der axialen Schlitze 79 und 80 in bezug auf die Position der sinuswellen­ förmigen Rillen 81 und 82 geändert wird, so daß sich die Öffnungs­ größe der sinuswellenförmigen Rillen 81 und 82 ändert; dadurch ändert sich die Menge der zwischen der Dämpfungsdichtung 26 des Kolbens 5 und den sinuswellenförmigen Rillen 81 und 82 sich bewegenden Luft, wenn die Dämpfungsdichtung 26 mit dem Dämpfungsring 75 in Ein­ griff gebracht wird. Folglich kann die Beschleunigung und die Verzö­ gerung des Kolbens 5 durch Drehen der Hohlwelle 77 eingestellt wer­ den. Wenn diese Einstellung erfolgt ist, wird die Verriegelungsmutter 99 mit dem Gewindeabschnitt 85 der Hohlwelle 77 verschraubt, um die Hohlwelle 77 zu befestigen.

Nun wird die Funktionsweise der dritten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung erläutert.

Um den Kolben 5 nach rechts zu bewegen, wird Antriebsluft durch den Anschluß 48, den Verbindungsdurchlaß 98, die ringförmige Rille 86 und die Wellenverbindungsbohrung 93 in der Hohlwelle 77 des Dämp­ fungsrings 75 in den Kolben 5 eingelassen, anschließend wird diese Luft durch die äußere Öffnung des Dämpfungsrings 75 in die axialen Schlitze 79, 80 und in die sinuswellenförmigen Rillen 81, 82 eingelas­ sen; schließlich wird die Luft durch den Zwischenraum zwischen der Dämpfungsdichtung 26 einerseits und den axialen Schlitzen 79, 80 und den sinuswellenförmigen Rillen 81, 82 andererseits sowie durch die äußere Öffnung des Dämpfungsrings 75 in die linke Kolbenkammer 57 eingelassen, wodurch die Antriebskraft für den Kolben 5 erzeugt wird. Die Luft wird von der rechten Kolbenkammer durch einen (nicht gezeigten) Durchlaß ausgelassen. Wenn der Druck in der linken Kol­ benkammer 57 den Betätigungsdruck im Kolben 5 übersteigt, beginnt der Kolben 5 sich nach rechts zu bewegen, wobei durch die Bewegung des Kolbens 5 die Tiefen der sinuswellenförmigen Rillen 81 und 82 allmählich ansteigen. Da die Menge der der linken Kolbenkammer 57 zugeführten Antriebsluft allmählich zunimmt, wird dann die Antriebs­ kraft weiter erhöht, so daß der Kolben 5 allmählich beschleunigt wer­ den kann. Diese Beschleunigung kann durch den Winkel β bestimmt werden, den die axialen Schlitze 79 und 80 mit den sinuswellenförmi­ gen Rillen 81 und 82 bilden; die Einstellung der Beschleunigung kann durch Ändern des Winkels β erzielt werden, wie in den Fig. 5(a) bis 5(c) gezeigt ist. Wenn die Dämpfungsdichtung 26 ihren Eingriff mit dem Dämpfungsring 75 durch eine Bewegung des Kolbens 5 nach rechts gelöst hat, wird der Kolben 5 normal angetrieben.

Um den Kolben 5 nach links zu bewegen, wird die Antriebsluft in einer Richtung zugeführt, die der obenerwähnten Richtung entgegengesetzt ist. Die Einstellung der Verzögerung kann auf die gleiche Weise wie die Einstellung der Beschleunigung erzielt werden. Diese Einstellungen können durch Lösen der Klemmung der Verriegelungsmutter 99, durch Drehen der Hohlwelle 77, durch Bestimmen der in Fig. 5 gezeigten Öffnungsgröße und durch erneutes Festklemmen der Verriegelungsmut­ ter 99 erfolgen.

In dem erfindungsgemäßen stangenlosen Zylinder mit Geschwindig­ keitssteuermechanismus, in dem die axiale Position des Dämpfungs­ rings von außen eingestellt werden kann, ist es möglich, die Verzöge­ rung des Kolbens an jeder gewünschten Position zu beginnen, bis er an jeder gewünschten Position angehalten wird, ferner ist der Beginn der Beschleunigung an jeder gewünschten Position selbst dann möglich, wenn der Dämpfungsring und zugehörige Teile nur eine geringe Bear­ beitungsgenauigkeit aufweisen und einige Abmessungsfehler nach dem Einbau des stangenlosen Zylinders entstanden sind.

Der stangenlose Zylinder mit Geschwindigkeitssteuermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem der Dämpfungsring durch drehbare Anordnung des Gehäuserings auf der Hohlwelle gebildet ist, ist die Hohlwelle an ihrer Außenfläche mit einer oder mehreren sinus­ wellenförmigen Rillen versehen, ist der Gehäusering mit einem oder mehreren axialen Schlitzen versehen und wird die Öffnungsgröße der sinuswellenförmigen Rillen durch Ändern des Winkels eingestellt, den der Gehäusering mit der Hohlwelle bildet, wobei es möglich ist, den Winkel, den der Gehäusering mit der Hohlwelle bildet, von außen zu verändern und somit die Öffnungsgröße der sinuswellenförmigen Rille einzustellen, wodurch die gewünschte Beschleunigung oder Verzöge­ rung des Kolbens selbst dann erhalten wird, wenn der Dämpfungsring und zugehörige Teile eine geringe Bearbeitungsgenauigkeit und einige bei der Montage des stangenlosen Zylinders entstandene Abmessungs­ fehler vorhanden sind.

Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen be­ schrieben worden ist, kann der Fachmann selbstverständlich viele Änderungen und Abwandlungen vornehmen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (2)

1. Stangenloser Zylinder mit Geschwindigkeitssteuermechanis­ mus, mit
einem Zylinderrohr (4) und einem hohlen Dämpfungsring (15), der sich an einem Ende des Zylinderrohrs (4) befindet und der so beschaffen ist, daß er in einen hohlen Abschnitt eines Kolbens (5) eingeschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenfläche des Dämpfungsrings (15) eine oder mehrere sinuswellenförmige Rillen ausgebildet sind und die axiale Position des Dämpfungsrings (15) von außerhalb des stangenlosen Zylinders eingestellt werden kann.

2. Stangenloser Zylinder mit Geschwindigkeitssteuermechanis­ mus, mit
einem Zylinderrohr (4) und einem hohlen Dämpfungsring (75), der sich an einem Ende des Zylinderrohrs (4) befindet und der so beschaffen ist, daß er in einen hohlen Abschnitt eines Kolbens (5) eingeschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dämpfungsring (75) durch drehbares Anordnen eines Gehäuserings (76) auf einer Hohlwelle (77) gebildet ist,
die Hohlwelle (77) an ihrer Außenfläche mit einer oder mehreren sinuswellenförmigen Rillen (81, 82) versehen ist,
der Gehäusering (76) mit einem oder mehreren axialen Schlitzen (79, 80) versehen ist und
die Öffnungsgröße der sinuswellenförmigen Rillen (81, 82) durch Ändern des Winkels (β), den der Gehäusering (76) mit der Hohlwelle (77) bildet, verändert wird.