DE4428648C2 - Stangenloser Zylinder mit Geschwindigkeitssteuermechanismus - Google Patents
Stangenloser Zylinder mit GeschwindigkeitssteuermechanismusInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen stangenlosen Zylinder mit Ge
schwindigkeitssteuermechanismus mit einem Zylinderrohr und ei
nem hohlen Dämpfungsring, der sich an einem Ende des Zylinder
rohrs befindet und der so beschaffen ist, daß er in einen hoh
len Abschnitt eines Kolbens eingeschoben werden kann.
Bei einem aus der EP 0 377 529 A1 bekannten stangenlosen Zylin
der dieser Gattung sind in dem hohlen Dämpfungsring drei radia
le Durchgänge ausgebildet, die die jeweilige Kolbenkammer mit
dem axialen hohlen Abschnitt des Dämpfungsrings verbinden. Fer
ner ist in dem Dämpfungsring ein federbelastetes Ventil vorge
sehen, das einzelne Durchgänge verschließen kann. Die Bewegun
gen des Kolbens von einer Seite zur anderen Seite erfolgt zu
nächst mit einer ersten hohen Geschwindigkeit, da die geraden
Durchgänge des Dämpfungsrings genutzt werden. Durch Verschie
bung des Kolbens werden einige der Durchgänge verschlossen, so
daß die Bewegung nur noch mit einer geringeren zweiten Ge
schwindigkeit erfolgt.
In der FR 24 25 008 A1 ist ein zweiseitig wirkender Zylinder
mit einer Stange beschrieben. Der Zylinder hat in seiner Quer
schnittsfläche eine mittig hervorragende Nase. Das Endstück des
Zylinders hat eine Bohrung, so daß ihre Form im Querschnitt der
Form zum Aufnehmen der Zylinderfläche mit Nase geeignet ist.
Die Bohrung für die Nase weist einen Hauptauslaß auf. Ferner
ist die Bohrung über einen Seitenkanal mit der geraden Zylin
derfläche verbunden. Wenn der Zylinder auf das Endstück zube
wegt wird, so strömt das Fluid zunächst über den Hauptausgang
in der Bohrung. Wenn die Nase beginnt in die Bohrung einzutre
ten und diese zu verschließen, wird die Geschwindigkeit des
Kolbens etwas vermindert. Wenn die Nase die Bohrung vollständig
verschließt, so fließt Fluid durch den Nebenkanal in die Boh
rung und dann durch den Hauptauslaß, so daß der Zylindervor
schub weiter gebremst wird.
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
Luftzuführanschluß 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 stangenlösen 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 einer ersten Alternative der vorliegenden Erfindung wird diese
Aufgabe gelöst durch einen stangenlosen Zylinder, der die im An
spruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.
Gemäß einer weiteren Alternative 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 Abschnitt 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 (3 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 (3 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 Geschwindigkeitssteuermechanismus, 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 Rillen mit einer
variablen, nach einer Sinusfunktion verlaufenden Tiefe ausgebildet sind und die axiale
Position des Dämpfungsrings (15) von außerhalb des stangenlosen Zylinders eingestellt
werden kann.
2. Stangenloser Zylinder mit Geschwindigkeitssteuermechanismus, 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 gekennzeichnete
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
Rillen (81, 82) mit einer variablen, nach einer Sinusfunktion verlaufenden Tiefe 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.
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