DE4429156C2 - Pneumatikzylinder mit Dämpfungsmechanismus - Google Patents
Pneumatikzylinder mit DämpfungsmechanismusInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Pneumatik
zylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Pneumatikzylinder bekannt, die einen Dämpfungsmecha
nismus zum Bremsen und Stoppen eines Kolbens am Hubende
aufweisen. Ein derartiger Pneumatikzylinder enthält im
allgemeinen ein Zylinderrohr, ein Paar von Abdeckungen für das
Verschließen beider Enden des Zylinderrohres, einen sich
innerhalb des Zylinderrohres hin- und herbewegenden Kolben,
eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange, eine Versorgungs- und
Auslaßöffnung für die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu
und von Zylinderkammern auf beiden Seiten des Kolbens und ein
Entlastungsventil zur Begrenzung der Durchflußrate von
Auslaßgas, das von den Zylinderkammern durch die Versorgungs- und
Auslaßöffnung abgelassen wird, wobei der Kolben durch
Betätigung des Entlastungsventils und Begrenzung der Durch
flußrate der Auslaßluft abgebremst wird, wenn der Kolben sich
dem Hubende nähert, und am Hubende gestoppt wird.
Dieser oben beschriebene herkömmliche Pneumatikzylindertyp ist
jedoch insoweit nachteilig, als das Entlastungsventil direkt
in die Abdeckung integriert ist und dies zu einer kom
plizierteren Aufbau der Abdeckung und zu Schwierigkeiten bei
der Herstellung führt.
Außerdem ist das Entlastungsventil derart ausgebildet, daß es
durch Druck der von den Zylinderkammern durch die Zufuhr- und
Auslaßöffnung ausgelassenen Auslaßluft geöffnet wird, und daß
der Druck (Entlastungsdruck) beim Öffnen eingestellt werden
kann. Da das Entlastungsventil an einer festgelegten Position
in der Abdeckung vorgesehen ist, ist es oft schwierig oder
sogar unmöglich, den Entlastungsdruck in Abhängigkeit von der
Anordnung und Position des Pneumatikzylinders einzustellen.
Dies führt auch zu Schwierigkeiten und Problemen bei der
Wartung oder dem Austausch von Teilen.
Außerdem ist es, da das Entlastungsventil durch Auslaßdruck
geöffnet wird, sehr wahrscheinlich, daß es durch den Auslaß
luftstrom oder durch Druckschwankungen der Auslaßluft
beeinflußt wird. Dadurch sind die Öffnungs- und Schließbedin
gungen weniger stabil und die Durchflußrate der Auslaßluft
schwankt. Dies führt zu Begrenzungen des Kolbens während der
Bewegung und zu einer Beeinträchtigung des stabilen Dämpfungs
effekts.
Aus der DD-PS 1 19 292 ist eine Einrichtung zur Endlagen
bremsung in pneumatischen Arbeitszylindern mit Scheibenkolben
bekannt, bei der nach dem Beginn des Bremsvorgangs der
gegenüber einer mit dem Entlüftungsanschluß verbundenen
Bohrung im Zylinderdeckel abgeschlossene Zylinderraum über ein
einstellbares Druckbegrenzungsventil entlüftet und infolgedes
sen eine Verminderung der Hubgeschwindigkeit bewirkt wird. Zum
Zwecke der Verhinderung eines Rückpralls aus der Endlage
heraus ist im Zylinderdeckel ein mittels des Kolbens oder der
Kolbenstange zu betätigendes Öffnungsventil angeordnet, durch
dessen Betätigung eine Verbindung des Zylinderraumes mit dem
Entlüftungsanschluß herstellbar ist. Auch hier wird das
Entlastungsventil durch den Auslaßdruck des Arbeitszylinders
geöffnet, so daß es durch den Auslaßluftstrom oder durch
Druckschwankungen der Auslaßluft beeinflußt wird.
Ein ähnliches Problem ergibt sich bei der DE-AS 12 06 561, die
eine Vorrichtung zum Dämpfen der Hubbewegung des Kolbens eines
Hubzylinders am Ende des Hubweges mit Hilfe eines mit dem
Kolben verbundenen zylindrischen Ansatzes beschreibt, der die
gleiche Form wie eine im Zylinderboden eingelassene Vertiefung
hat, wobei die Vertiefung an ihrem Grund mit einer freien
Ableitung und der Zylinder an seinem Grund mit einer Ableitung
über ein Überdruckventil versehen ist. Um die Dämpfwirkung zu
erhöhen, ist das Überdruckventil einstellbar und zugleich als
Drosselventil ausgebildet, wobei die Einstellung des Öffnungs
druckes und die Einstellung der Drosselwirkung unabhängig
voneinander durchführbar sind.
Aus der DE 41 19 465 A1 ist es ähnlich wie aus der
US 33 81 590 bekannt, einen hydraulischen Druck von einem
feststehenden Außenteil auf eine drehbare Welle zu übertragen.
Hierzu sind im Außenteil zwei hydrostatische Lager angeordnet,
zwischen denen ein Ringkanal vorgesehen ist, in dessen Bereich
in der Welle eine Einführbohrung für ein hydraulisches
Druckmedium angebracht ist. Zur Anpassung an unterschiedliche
Betriebsbedingungen müssen kapillare Drosseln, durch die das
Druckmedium in Drucktaschen der hydrostatischen Lager
eingeführt wird, in ihrer Drosselwirkung verändert werden. Zu
diesem Zweck besteht das Außenteil aus einem inneren Ring und
einer konzentrischen äußeren Hülse, zwischen denen variable
Drosseln dadurch gebildet sind, daß Ausnehmungen in den beiden
einander zugewandten Zylinderflächen des Ringes und der Hülse
durch deren gegenseitiges Verdrehen variiert werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Pneumatikzylinder
mit Dämpfungsmechanismus zu schaffen, der ein Entlastungs
ventil aufweist, das weniger einfach durch den Auslaßluftstrom
oder Druckveränderungen der Auslaßluft beeinflußt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Pneumatikzylinder mit
einem Dämpfungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Dadurch ist es sehr unwahrscheinlich, daß das Ventilelement
durch Durchfluß- oder Druckveränderungen der durch den
Entlastungsdurchgang fließenden Auslaßluft beeinflußt wird,
und dies sichert stabile Öffnungs- und Schließvorgänge des
Entlastungsventils und das Erreichen eines weichen Abbremsen
des Kolbens. Auch wird durch eine derartige Anordnung
ermöglicht, das Stützelement um die Achse der Abdeckung in
Abhängigkeit von dem Ort und der Position des Pneumatik
zylinders zu drehen und seine Richtung einzustellen, und so
die Einstellung des Entlastungsdruckes zu vereinfachen oder
den Wartungsvorgang zu erleichtern.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Um noch stabilere Öffnungs- und Schließvorgänge des Entla
stungsventils zu gewährleisten, werden vorzugsweise einander
gegenüberliegende Bereiche von druckaufnehmenden Flächen des
Ventilelements in etwa ausgeglichen mit Ausnahme des Berei
ches, der direkt der Druckkammer gegenüberliegt, so daß die
Betriebs kraft durch den auf das Ventilelement in Öffnungs- und
Schließrichtung aufgebrachten Pneumatikdruck auf die durch
Druckluft innerhalb der Druckkammer erzeugte Betriebskraft
beschränkt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung öffnen
sich zwei Entlastungsdurchgänge, die mit Bereichen stromauf
wärts und stromabwärts des Ventilsitzes in Verbindung stehen,
separat aufinnere Umfangsflächen der Befestigungsöffnung,
wobei zwei Umfangsnuten ausgebildet sind, die unabhängig mit
den beiden Entlastungsdurchgängen in Verbindung stehen, und
wobei die mit den Zylinderkammern und den Zufuhr- und
Auslaßöffnungen in Verbindung stehenden Durchgänge unabhängig
voneinander in die Umfangsnuten geöffnet sind.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt eines er
findungsgemäßen Pneumatikzylinders mit
Ausnahme des Mittelabschnitts,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Stützelements
mit einem darauf befestigten Ent
lastungsventil,
Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines
wesentlichen Teils von Fig. 2,
Fig. 4 ein Diagramm, das das Dämpfungsverhalten
des erfindungsgemäßen Pneumatikzylinders
darstellt,
Fig. 5 ein Diagramm, das das Dämpfungsverhalten
eines herkömmlichen Pneumatikzylinders
darstellt,
Fig. 6 einen Querschnitt eines wesentlichen
Teils einer zweiten Ausführungsform des
Entlastungsventils,
Fig. 7 einen Querschnitt eines wesentlichen
Teils einer dritten Ausführungsform des
Entlastungsventils,
Fig. 8 eine vergrößerte Vorderansicht eines
wesentlichen Teils eines in Fig. 7 ver
wendeten Führungselements,
Fig. 9 einen Querschnitt eines wesentlichen
Teils einer vierten Ausführungsform des
Entlastungsventils, und
Fig. 10 einen Querschnitt eines wesentlichen
Teils einer fünften Ausführungsform des
Entlastungsventils.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Pneumatikzylinders
gemäß der vorliegenden Erfindung, der ein Zylinderrohr 1,
eine Kopfabdeckung 2 und eine Stangenabdeckung 3 aufweist,
die an jedem Ende des Zylinderrohres 1 angeschraubt sind. An
Abschnitten 2a und 3a mit geringem Durchmesser an diesen
Abdeckungen sind Stützelemente 4 jeweils mit einem Entla
stungsventil 23 über Befestigungselemente 5 befestigt, und
das Entlastungsventil stellt einen Teil des Dämpfungsmecha
nismus dar.
Das Zylinderrohr 1 ist aufgeteilt in Zylinderkammern 8a und
8b. Eine Stange 9 des Kolbens 7 ragt aus dem Zylinder hervor,
nachdem sie unter luftdichter Abdichtung die Stangenabdeckung
3 durchtreten hat.
Die Abdeckungen 2 und 3 weisen jeweils einen Absatz 11 auf,
der in Axialrichtung verläuft und zu den Zylinderkammern 8a
bzw. 8b geöffnet ist, einen Dämpfungsdurchgang 12, dessen
eines Ende zu den Zylinderkammern 8a bzw. 8b geöffnet ist und
dessen anderes Ende zu der äußeren Umfangsfläche der Ab
schnitte 2a und 3a mit geringem Durchmesser geöffnet ist,
eine Zufuhr- und Auslaßöffnung 13 für Druckluft und geöffnet
zu dem Absatz 11, und einen Durchgang 14, dessen eines Ende
zu dem Absatz 11 geöffnet ist und dessen anderes Ende zu der
äußeren Umfangsfläche der Abschnitte 2a und 3a mit geringem
Durchmesser geöffnet ist. Die Abschnitte 2a und 3a mit gerin
gem Durchmesser der Durchgänge 12 und 14 öffnen sich in Um
fangsnuten in Umfangsrichtung. Eine Dämpfungspackung 15 ist
an der inneren Umfangsfläche der Öffnung des Absatzes 11
befestigt und Dämpfungsringe 16, die in engem Eingriff mit
der Dämpfungspackung 15 stehen, sind an jeder der Stangen 9
auf beiden Seiten des Kolbens 7 befestigt.
Wie in den Fig. 2 und 3 im Detail gezeigt, weist das Stütz
element 4 eine Befestigungsöffnung 17 auf, die luftdicht und
drehbar mit den Abschnitten 2a und 3a mit geringem Durch
messer der Abdeckungen 2 und 3 im Eingriff steht, und eine
Ventilbefestigungsöffnung 18, die rechtwinklig zu der Be
festigungsöffnung 17 ausgebildet ist. Zwei Ventilkammern 19a
und 19b mit unterschiedlichen Querschnittsflächen sind vor
gesehen und ein Ventilsitz 20 ist zwischen diesen Ventilkam
mern angeordnet. Die Ventilkammer 19a steht über einen Ent
lastungsdurchgang 21a stromaufwärts von dem Ventilsitz 20 in
Verbindung mit dem Dämpfungsdurchgang 12, und die Ventilkam
mer 19b steht über einen Entlastungsdurchgang 21b stromab
wärts des Ventilsitzes 20 in Verbindung mit dem Durchgang 14.
Ein Entlastungsventil 23, das an der Ventilbefestigungsöff
nung 18 angebracht ist, stellt eine Dämpfungsdruckeinstell
einrichtung in einem Dämpfungsmechanismus dar und weist ein
Ventilelement 24 zum Öffnen und Schließen des Ventilsitzes 20
auf, einen Entlastungdruckeinstellmechanismus 25 zum Drücken
des Ventilelements 24 in eine solche Richtung, daß eine Ven
tilabdichtungseinheit 24a den Ventilsitz 20 verschließt,
sowie eine Druckkammer 26 zum Aufbringen von Pneumatikdruck
auf eine Kolbeneinheit 24b des Ventilelements 24 und zum
Drücken des Ventilelements 24 in eine Richtung zum Öffnen des
Ventilsitzes 20.
Der Entlastungsdruckeinstellmechanismus 25 weist ein Paar von
Federaufnahmen 28, eine Druckeinstellfeder 29, die zusammen
drückbar zwischen den Federaufnahmen befestigt ist und das
Ventilelement 24 in eine Richtung drückt, um den Ventilsitz
20 zu schließen, sowie eine Einstellschraube 30 zum Einstel
len der Druckkraft der Druckeinstellfeder 29. Die Ein
stellschraube 30 greift bewegbar in eine Ventilführung 31
ein, die in ein Ende der Ventilbefestigungsöffnung 18 einge
schraubt ist, und ist an einer festgelegten Position durch
eine Sicherungsmutter 32 befestigt.
Damit kann durch Bewegen der Einstellschraube 30 vor und
zurück relativ zu der Ventilführung 31 und durch Einstellen
der Druckkraft der Druckeinstellfeder 29 der Entlastungsdruck
des Entlastungsventils 23 eingestellt werden, und der Dämp
fungsdruck kann außerdem durch Einstellen des Entlastungs
druckes eingestellt werden.
Da die Druckkammer 26 unabhängig an einer von dem Ent
lastungsdurchgang 21 entfernten Position vorgesehen ist, wird
sie außerhalb des Einflusses des durch den Entlastungsdurch
gang 21a fließenden Luftstroms und der Druckschwankungen der
Luft gehalten. Die Druckkammer 26 ist zwischen einer O-Ring
aufnahme 34, die durch einen Rückhaltering befestigt ist, und
einer Kolbeneinheit 24b des Ventilelements 24 an einer Seite
angeordnet, die der Seite, wo der Entlastungsdruckeinstell
mechanismus 25 an der Ventilbefestigungsöffnung 18 befestigt
ist gegenüberliegt, und beide Seiten der Druckkammer sind
Axialrichtung luftdicht durch den äußeren Umfang der Ventil
einheit 24b des Ventilelements 24 und durch O-Ringe 36, die
an der O-Ringaufnahme 34 befestigt sind, abgedichtet. Die
Druckkammer steht mit dem Entlastungsdurchgang 21a durch
einen Luftdrucksignaldurchgang 37, der in dem Stützelement 4
vorgesehen ist, in Verbindung.
An einem Ende des Ventilelements 24, das der Ventilkammer 19b
näher liegt, ist ein über den O-Ring 36 gleitend in einem
Trennelement 39 aufgenommener Stab 38 einstückig befestigt.
Durch in etwa ausgeglichene äußere Durchmesser D1 des Stabes
38 mit dem inneren Durchmesser D2 der Ventilkammer 19a werden
Bereiche der einander gegenüberliegenden druckaufnehmenden
Flächen in dem Ventilelement 24 mit Ausnahme der äußeren
Endfläche der Kolbeneinheit 24b in etwa ausgeglichen, so daß
die Betriebskraft durch auf das Ventilelement 24 in Öffnungs- und
Schließrichtung aufgebrachten Luftdruck nur auf die Be
triebskraft durch den Luftdruck in der Druckkammer 26 begrenzt
wird. Als Folge kann das Ventilelement 24 allein durch die
Betriebskraft des in der Druckkammer 26 herrschenden Luft
drucks und die Druckeinstellfeder 29 geöffnet und geschlossen
werden, wodurch der Öffnungs- und Schließvorgang stabilisiert
wird. Wie sich in Testversuchen ergeben hat, kann das Öff
nungs- und Schließverhalten des Ventilelements 24 zusätzlich
stabilisiert werden, wenn der äußere Durchmesser D1 des Sta
bes 38 etwas größer als der innere Durchmesser D2 der Ventil
kammer 19a ausgebildet wird.
Das Bezugszeichen 41 in Fig. 3 bezeichnet eine Hülse, die
zwischen der Ventilführung 31 und dem Trennelement 39 an
geordnet ist. In dem Pneumatikzylinder gemäß Fig. 1 erreicht
der Kolben 7 das Hubende und wird gestoppt, nachdem er sich
nach rechts bewegt hat. Wenn er gestoppt wird, arbeitet der
Dämpfungsmechanismus wie folgt: Wenn sich der Kolben 7 nach
rechts bewegt und der rechte Dämpfungsring 16 noch nicht in
Eingriff mit der Dämpfungspackung 15 steht, wird die Luft in
der Zylinderkammer 8a aus der Zufuhr- und Auslaßöffnung 13
über den Absatz 11 der Kopfabdeckung 2 abgelassen.
Wenn sich der Kolben 7 dem Hubende nähert und der Dämpfungs
ring 16 in Eingriff mit der Dämpfungspackung 15 gerät, wird
der Absatz 11 von der Zylinderkammer 8a getrennt. Dadurch
wird Auslaßluft in der Zylinderkammer 8a zeitweise einge
schlossen und dadurch die Bewegung des Kolbens 7 verlangsamt.
Die so eingeschlossene Auslaßluft fließt, wie sich aus Fig.
3 ergibt, von dem Dämpfungsdurchgang 12 über den Entlastungs
durchgang 21a und den Luftdrucksignaldurchgang 37 in die
Druckkammer 26. Sie übt eine Wirkung auf die Kolbeneinheit
24b des Ventilelements 24 aus und drückt das Ventilelement 24
nach rechts in Fig. 3 gegen die Druckkraft der Druckeinstell
feder 29. Als Folge öffnet das Ventilelement 24 den Ventil
sitz 29 so weit, daß die Kraft durch den Auslaßluftdruck und
die Druckkraft der Druckeinstellfeder 29 im Gleichgewicht
stehen. Die Auslaßluft in dem Entlastungsdurchgang 21a wird
allmählich aus der Zufuhr- und Auslaßöffnung 13 durch den
Entlastungsdurchgang 21a und den Absatz 11 abgelassen und die
Durchflußrate wird entsprechend dem Öffnungsgrad des Ventil
sitzes 20 begrenzt. Wenn die Auslaßluft abgelassen wird,
bewegt sich der Kolben 7 allmählich vorwärts und erreicht das
Hubende, während er gebremst wird, und wird gestoppt.
Da die Druckkammer 26 unabhängig von dem Entlastungsdurchgang
21a ausgebildet ist und über den Luftdrucksignaldurchgang 37
mit dem Entlastungsdurchgang 21 verbunden ist, wird das Ven
tilelement 24 außerhalb des Einflusses der Durchfluß- und
Druckschwankungen der in dem Entlastungsdurchgang 21a flie
ßenden Auslaßluft gehalten. Als Folge wird der Öffnungs- und
Schließvorgang des Entlastungsventils 23 stabilisiert und ein
allmähliches Abbremsen und Stoppen des Kolbens 7 gewährlei
stet.
Der äußere Durchmesser D1 des Stabes 38 in dem Ventilelement
24 ist etwa entsprechend dem inneren Durchmesser D2 der Ven
tilkammer 19a ausgebildet, und die Fläche der nach rechts
weisenden druckaufnehmenden Oberflächen sowie die Fläche der
nach links weisenden druckaufnehmenden Oberfläche der Berei
che des Ventilelements 24 mit Ausnahme der Kolbeneinheit 24b
sind einander entsprechend ausgebildet, so daß die Betriebs
kraft durch in Öffnungs- und Schließrichtung des Ventilele
ments 24 aufgebrachten Luftdruck durch die Betriebskraft
durch den in der Druckkammer 26 herrschenden Druck begrenzt
wird. Dies gewährleistet stabilere Öffnungs- und Schließ
vorgänge des Ventilsitzes 20 durch das Ventilelement 24.
Die Fig. 4 und 5 stellen jeweils ein Diagramm dar, das die
Versuchsergebnisse von Dämpfungsverhaltenscharakteristiken
des erfindungsgemäßen Pneumatikzylinders und eines herkömm
lichen Pneumatikzylinders zeigt. Fig. 4 zeigt das Dämpfungs
verhalten des erfindungsgemäßen Pneumatikzylinders und Fig.
5 zeigt das eines herkömmlichen Zylinders.
In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen v die Bewe
gungsgeschwindigkeit des Kolbens, x die Verschiebung des
Kolbens, PC den Dämpfungsluftdruck stromaufwärts des Ventil
sitzes 20 (Luftdruck in dem Entlastungsdurchgang 21a), und PD
den Luftdruck in dem Entlastungsdurchgang 21a stromabwärts
des Ventilsitzes 20.
Wie sich aus diesen Figuren ergibt, gibt es bei dem herkömm
lichen Zylinder stärkere Schwankungen bei dem Dämpfungsluft
druck und damit verbundene Sprünge des Kolbens (Pfeil A), und
ein weicher und stabiler Dämpfungseffekt kann nicht erwartet
werden. Im Gegensatz dazu sind gemäß der vorliegenden Erfin
dung keine Nachteile wie hohe Schwankungen des Dämpfungsluft
druckes und damit verbundene Sprünge des Kolbens wie bei dem
herkömmlichen Zylinder vorhanden, und der Kolben kann weich
und stabil bewegt und an dem Hubende gestoppt werden.
Bei dem Pneumatikdruckzylinder gemäß der oben beschriebenen
Ausführungsform ist das Stützelement 4 mit dem daran angeord
neten Entlastungsventil 23 drehbar an den Abdeckungen 2 und 3
angeordnet, und die Einstellschraube 30 des Entlastungsven
tils 23 kann in jeder beliebigen Richtung um die Abdeckung
ausgerichtet werden. Als Folge davon wird es durch Einstellen
ihrer Ausrichtung in Abhängigkeit von der Lage und der An
ordnung des Pneumatikzylinders ermöglicht, das Einstellen des
Entlastungsdruckes zu vereinfachen und die Wartung zu er
leichtern. In diesem Fall sind Umfangsnuten in den Bereichen
ausgebildet, wo der Dämpfungsdurchgang 12 und der Durchgang 14
an der äußeren Umfangsfläche der Abdeckungen 2 und 3 geöffnet
sind, und die Entlastungsdurchgänge 21a und 21b des Stützel
ements 4 stehen mit den Umfangsnuten in Verbindung. Somit
stehen, selbst wenn das Stützelement 4 gedreht wird, der
Dämpfungsdurchgang 12 und der Entlastungsdurchgang 21a immer
in Verbindung mit dem Dämpfungsdurchgang 21b und dem Durch
gang 14.
Wird der Kolben 7 in entgegengesetzter Richtung bewegt, er
füllt der in Fig. 1 auf der linken Seite vorgesehene Dämp
fungsmechanismus eine ähnliche Funktion.
Der oben beschriebene Dämpfungsmechanismus kann auf jeder
Seite vorgesehen sein.
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform des Entlastungs
ventils in dem Dämpfungsmechanismus. Bei diesem Entlastungs
ventil 43 ist die Ventilbefestigungsöffnung 45 als Sackloch
ausgebildet, das das Stützelement 4 nicht durchtritt, und
eine Druckkammer 46 ist zwischen der Bodenwand der Ventilbe
festigungsöffnung 45 und dem Ende des Ventilelements 24 vor
gesehen.
Durch Ausbilden der Ventilbefestigungsöffnung 45 als Sackloch
ist es möglich, die Zahl der Einzelteile zu reduzieren, da
weder eine O-Ringaufnahme noch ein Rückhaltering für das
Stoppen der O-Ringaufnahme erforderlich ist. Außerdem ist es
möglich, die Sicherheit zu erhöhen, da keine Gefahr besteht,
daß der Haltering sich löst.
Die weitere Anordnung und Betrieb der zweiten Ausführungsform
sind im wesentlichen die gleichen wie bei der ersten Aus
führungsform gemäß Fig. 3. Entsprechend werden gleiche Kompo
nenten durch dasselbe Bezugszeichen bezeichnet und auf eine
erneute detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Die Fig. 7 und 8 zeigen jeweils eine dritte Ausführungsform
des Entlastungsventils des Dämpfungsmechanismus. An einem
Ventilelement 49 eines Entlastungsventils 48 greift ein ring
förmiges breites Führungselement 51 aus Kunstharz am äußeren
Umfang einer Kolbeneinheit 49b an, und eine Lippendichtung 53
ist an einem Stab 52 befestigt. Beide Enden 51a des Führungs
elements 51 sind mit einer derart geringen Dicke ausgebildet,
daß die Dicke etwa die gleiche ist wie der andere mittlere
Bereich, wenn er überlappt wird, und beide Enden der über
lappten Bereiche überlappen einander diagonal.
In dem Entlastungsventil gemäß der dritten Ausführungsform
wird mehr Augenmerk auf die Führungsfunktion des Ventilele
ments 49 und die Reduzierung der Reibung gerichtet als auf
die Dichtfunktion der Druckkammer 46 und das Ventilelement 49
ist nicht durch das Führungselement 51 mit größerer Breite
anstelle des O-Rings gekippt, und wird mit geringerer Kraft
geführt. Die Luftleckage von der Druckkammer 46 zu der Ven
tilkammer 19a kann jedoch minimiert werden, da die beiden
Enden des Führungselements 51 sich diagonal überlappen.
Außerdem wird, da der äußere Umfang des Stabes 52 über die
Lippendichtung 53 abgedichtet wird, der Gleitwiderstand des
Ventilelements 49 stärker reduziert als bei Abdichtung mit
tels eines O-Ringes.
Die weitere Anordnung und Funktion des Entlastungsventils 48
gemäß der dritten Ausführungsform sind im wesentlichen die
selben wie bei der zweiten Ausführungsform. Entsprechend sind
gleiche Komponenten mit demselben Bezugszeichen bezeichnet
und auf eine erneute detaillierte Beschreibung wird ver
zichtet.
Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform des Entlastungs
ventils in dem Dämpfungsmechanismus. Das Ventilelement 56 des
Entlastungsventils 55 ist als Steuerventil zur Absperrung der
Verbindung zwischen den Entlastungsdurchgängen 21a und 21b
ausgebildet.
Die weitere Anordnung und Funktion des Entlastungsventils
gemäß der vierten Ausführungsform entspricht im wesentlichen
der der dritten Ausführungsform. Entsprechend werden gleiche
Komponenten wie in der dritten Ausführungsform mit demselben
Bezugszeichen bezeichnet und auf eine weitere detaillierte
Beschreibung wird verzichtet.
Fig. 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Entlastungs
ventils in dem Dämpfungsmechanismus. In dem Entlastungsventil
58 gemäß dieser Ausführungsform ist der Luftdruck
signaldurchgang 60 für die Verbindung des Ventils und der
Druckkammer 46 in dem Ventilelement 59 angeordnet.
Durch Ausbildung des Luftdrucksignaldurchgangs 60 an dem
Ventilelement 59 ist es leichter herzustellen.
Die weitere Anordnung und Funktion des Entlastungsventils
gemäß der fünften Ausführungsform entspricht im wesentlichen
der vierten Ausführungsform. Daher werden gleiche Komponenten
wie in der vierten Ausführungsform mit demselben Bezugszei
chen bezeichnet und auf eine weitere detaillierte Beschrei
bung wird verzichtet.
Wie oben beschrieben, ist es bei einem Pneumatikzylinder mit
einem Dämpfungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich, das Entlastungsventil in leichter einstellbarer
Ausrichtung abhängig von der Anordnung und Position des Pneu
matikzylinders zu befestigen, da das als Dämpfungsdruckein
stelleinrichtung in dem Dämpfungsmechanismus dienende Entla
stungsventil an einem Stützelement unabhängig von der Abdeckung
vorgesehen ist, und das Stützelement drehbar an der
Abdeckung befestigt ist. Als Folge ist es möglich, die Ein
stellung des Entlastungsdruckes zu vereinfachen und die War
tung zu erleichtern, unabhängig von der Ausrichtung des Zy
linders. Da keine Notwendigkeit besteht, das Entlastungs
ventil an der Abdeckung vorzusehen, wird die Gestaltung der
Abdeckung vereinfacht, was zu einer einfacheren Produktion
führt.
Außerdem wird das Ventilelement in dem Entlastungsventil
außerhalb des Einflusses der Durchfluß- und Druckschwankungen
der in dem Entlastungsdurchgang fließenden Ablaßluft gehal
ten. Dies führt zu stabilen Öffnungs- und Schließvorgängen
des Ventilelements und gewährleistet einen weichen und stabi
lisierten Dämpfungseffekt. Somit kann der Kolben am Hubende
stabil gestoppt werden.
Bezugszeichenliste
1 Zylinderrohr
2 Kopfabdeckung
2a Abschnitt mit geringem Durchmesser
3 Stangenabdeckung
3a Abschnitt mit geringem Durchmesser
4 Stützelement
5 Befestigungselement
7 Kolben
8a Zylinderkammer
8b Zylinderkammer
9 Stange
11 Absatz
12 Dämpfungsdurchgang
13 Zufuhr- und Auslaßöffnung
14 Durchgang
15 Dämpfungspackung
16 Dämpfungsringe
17 Befestigungsöffnung
18 Befestigungsöffnung
19a Ventilkammer
19b Ventilkammer
20 Ventilsitz
21a Entlastungsdurchgang
21b Entlastungsdurchgang
23 Entlastungsventil
24 Ventilelement
24a Ventilabdichtungseinheit
24b Kolbeneinheit
25 Entlastungsdruckeinstellmechanismus
26 Druckkammer
28 Federaufnahme
29 Druckeinstellfeder
30 Einstellschraube
31 Ventilführung
32 Sicherungsmutter
34 O-Ringaufnahme
36 O-Ringe
37 Luftdrucksignaldurchgang
38 Stab
39 Trennelement
41 Hülse
43 Entlastungsventil
45 Ventilbefestigungsöffnung
46 Druckkammer
48 Entlastungsventil
49 Ventilelement
49b Kolbeneinheit
51 Führungselement
51a Ende von 51
52 Stab
53 Lippendichtung
55 Entlastungsventil
56 Ventilelement
58 Entlastungsventil
59 Ventilelement
60 Luftdrucksignaldurchgang
D1 äußerer Durchmesser
D2 innerer Durchmesser
v Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens
x Verschiebung des Kolbens
PC Dämpfungsluftdruck stromaufwärts des Ventilsitzes
PD Luftdruck stromabwärts des Ventilsitzes
2 Kopfabdeckung
2a Abschnitt mit geringem Durchmesser
3 Stangenabdeckung
3a Abschnitt mit geringem Durchmesser
4 Stützelement
5 Befestigungselement
7 Kolben
8a Zylinderkammer
8b Zylinderkammer
9 Stange
11 Absatz
12 Dämpfungsdurchgang
13 Zufuhr- und Auslaßöffnung
14 Durchgang
15 Dämpfungspackung
16 Dämpfungsringe
17 Befestigungsöffnung
18 Befestigungsöffnung
19a Ventilkammer
19b Ventilkammer
20 Ventilsitz
21a Entlastungsdurchgang
21b Entlastungsdurchgang
23 Entlastungsventil
24 Ventilelement
24a Ventilabdichtungseinheit
24b Kolbeneinheit
25 Entlastungsdruckeinstellmechanismus
26 Druckkammer
28 Federaufnahme
29 Druckeinstellfeder
30 Einstellschraube
31 Ventilführung
32 Sicherungsmutter
34 O-Ringaufnahme
36 O-Ringe
37 Luftdrucksignaldurchgang
38 Stab
39 Trennelement
41 Hülse
43 Entlastungsventil
45 Ventilbefestigungsöffnung
46 Druckkammer
48 Entlastungsventil
49 Ventilelement
49b Kolbeneinheit
51 Führungselement
51a Ende von 51
52 Stab
53 Lippendichtung
55 Entlastungsventil
56 Ventilelement
58 Entlastungsventil
59 Ventilelement
60 Luftdrucksignaldurchgang
D1 äußerer Durchmesser
D2 innerer Durchmesser
v Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens
x Verschiebung des Kolbens
PC Dämpfungsluftdruck stromaufwärts des Ventilsitzes
PD Luftdruck stromabwärts des Ventilsitzes
Claims (3)
1. Pneumatikzylinder mit Dämpfungsmechanismus,
in dem ein Zylinderrohr (1), ein Paar von
Abdeckungen (2, 3) zum Verschließen beider Enden des Zylinder
rohres (1), ein sich innerhalb des Zylinderrohres (1) hin- und
herbewegender Kolben (7), eine mit dem Kolben (7) verbundene
Kolbenstange (9) und eine Zufuhr- und Auslaßöffnung (13) für
die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu und von Zylinderkammern
(8a, 8b) auf beiden Seiten des Kolbens (7) sowie wenigstens
eine Gruppe von Dämpfungsmechanismen vorgesehen sind, durch
die der Kolben (7) abgebremst und am Hubende gestoppt wird,
wobei der Dämpfungsmechanismus ein Entlastungsventil (23; 43;
48; 55; 58) aufweist, das durch Auslaßluftdruck von der
Zylinderkammer geöffnet wird und die Auslaßluft begrenzt von
den Zylinderkammern (8a, 8b) zu der Zufuhr- und Auslaßöffnung
(13) führt, wobei das Entlastungsventil (23; 43; 48; 55; 58)
an einem Stützelement (4) befestigt ist, das sich von der
Abdeckung (2, 3) unterscheidet, und wobei das Entlastungsventil
(23) einen Ventilsitz (20) aufweist, der in einem Entlastungs
durchgang (21a, 21b) angeordnet ist, der die Zylinderkammern
(8a, 8b) jeweils mit der Zufuhr- und Auslaßöffnung (13) verbindet, ein
Ventilelement (24; 49; 56; 59) zum Öffnen und Schließen des
Ventilsitzes (20), eine Druckkammer (26; 46) zur Aufbringung
der Auslaßluft auf ein Ende des Ventilelements (24), sowie
Entlastungsdruckeinstelleinrichtungen (25) zur Einstellung der
Druckkraft, um eine Betriebskraft in umgekehrter Richtung zu
der Betriebskraft durch den Auslaßluftdruck auf das andere
Ende des Ventilelementes (24) aufzubringen, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckkammer (26; 46) unabhängig an einem von
dem Entlastungsdurchgang (21a, 21b) getrennten Ort vorgesehen
und mit dem Entlastungsdurchgang (21a, 21b) über einen
Signaldurchgang (37, 60) verbunden ist, daß das Stützelement
(4) luftdicht mit der äußeren Umfangsfläche der Abdeckung (2,
3) in Eingriff steht und über eine Befestigungsöffnung (17)
um die Achse des Zylinders drehbar an der Abdeckung (2, 3)
befestigt ist.
2. Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß Flächen der einander gegenüberliegenden
druckaufnehmenden Oberflächen des Ventilelements (24; 49; 56;
69) mit Ausnahme des Bereiches, der der Druckkammer (26; 46)
gegenüberliegt, in etwa gleich zueinander ausgebildet sind,
so daß die durch Luftdruck in Öffnungs- und Schließrichtung
auf das Ventilelement (24; 49; 56; 69) aufgebrachte Betriebs
kraft nur durch die Betriebskraft begrenzt wird, die durch
Luftdruck in der Druckkammer (26; 46) erzeugt wird.
3. Pneumatikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei Entlastungsöffnungen (21a, 21b), die
mit stromaufwärts bzw. stromabwärts des Ventilsitzes (20)
liegenden Abschnitten verbunden sind, unabhängig auf eine
innere Umfangsoberfläche der Befestigungsöffnung (17) öffnen,
daß zwei Umfangsnuten, die unabhängig mit den beiden Entla
stungsdurchgängen (21a, 21b) in Verbindung stehen, auf einer
äußeren Umfangsoberfläche der Abdeckung (2, 3) ausgebildet
sind, und daß mit den Zylinderkammern (8a, 8b) und der Zufuhr- und
Auslaßöffnung (13) verbundene Durchgänge unabhängig in die
Umfangsnuten öffnen.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5242073A JP2631078B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | クッション機構を有する空気圧シリンダ |
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---|---|
DE4429156A1 DE4429156A1 (de) | 1995-03-09 |
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---|---|---|---|
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US8875881B2 (en) * | 2005-09-27 | 2014-11-04 | Covidien Ag | Method and apparatus for collecting sharps |
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US8578837B1 (en) | 2010-05-12 | 2013-11-12 | John C. A. Burhoe | Pressure unloading valve to cushion a pneumatic cylinder |
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CN105020203B (zh) * | 2015-06-30 | 2017-04-05 | 华南理工大学 | 一种内置气动缓冲装置的高速气缸 |
CN106438572B (zh) * | 2016-12-01 | 2018-03-02 | 无锡市创恒机械有限公司 | 气缸缓冲限位结构 |
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CN114607672B (zh) * | 2022-03-18 | 2024-08-16 | 杭州青流液压设备制造有限公司 | 一种油缸用的缓释阀 |
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US2949096A (en) * | 1957-09-13 | 1960-08-16 | Gen Dynamics Corp | Pneumatic actuator |
FR1343760A (fr) * | 1962-10-13 | 1963-11-22 | Cie Parisienne Outil Air Compr | Vérins à amortissement |
US3196753A (en) * | 1963-05-21 | 1965-07-27 | Tomkins Johnson Co | Cushion control and surge relief |
DE1232912B (de) * | 1965-08-05 | 1967-01-26 | Gewerk Eisenhuette Westfalia | Hydraulische Rueckeinrichtung fuer Strebfoerdermittel |
US3727518A (en) * | 1970-12-08 | 1973-04-17 | Parker Hannifin Corp | Choke-check valve |
DD119292A2 (de) * | 1975-04-30 | 1976-04-12 | ||
DE4119465A1 (de) * | 1991-06-13 | 1992-12-17 | Leidenfrost Reinhold | Einrichtung zur uebertragung eines hydraulischen drucks von einem feststehenden aussenteil auf eine drehbare welle |
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1993
- 1993-09-02 JP JP5242073A patent/JP2631078B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1994-08-16 US US08/291,029 patent/US5423243A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-17 DE DE4429156A patent/DE4429156C2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1994-09-01 CN CN94115619A patent/CN1036675C/zh not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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CN1107947A (zh) | 1995-09-06 |
US5423243A (en) | 1995-06-13 |
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JP2631078B2 (ja) | 1997-07-16 |
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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R071 | Expiry of right |