DE4432867C2

DE4432867C2 - Pneumatically operated cylinder unit

Info

Publication number: DE4432867C2
Application number: DE19944432867
Authority: DE
Inventors: Harald Klocke
Original assignee: Kuhnke GmbH
Current assignee: Kuhnke GmbH
Priority date: 1994-09-15
Filing date: 1994-09-15
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2014-09-16
Also published as: DE4432867A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer pneumatisch betriebenen Zylin dereinheit, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a pneumatically operated cylinder unit, according to the preamble of claim 1.

Eine solche Zylindereinheit ist in der Praxis bekannt. Bei dieser Zylindereinheit ist die vom Kolben auf die Kolbenstange wirkende Druckkraft das Produkt aus der Kolbenfläche und dem Druckwert des Druckmediums, mit dem der Kolben aus dem Versorgungsnetz beaufschlagt wird. Möchte man kleine, konstante Kolbenkräfte erhalten, muß entweder der Durchmesser des Kolbens oder der Druckwert des Druckmediums oder beides klein und konstant gehalten werden. Weil die Systemdrücke im Versorgungsnetz für das Druckmedium aber im allgemeinen einen Wert von 3 bis 6 bar haben, ergeben sich auch beim Einsatz von Druckminderern noch relativ kleine Kolbendurchmesser, die aber für herkömmliche Zylin der unrealistisch sind. Dies gilt insbesondere für lange Zylinder einheiten, z. B. von 200 mm, mit denen sehr kleine Andrückkräfte erreicht werden sollen. Die genaue Einstellung von Kolbenzwi schenpositionen innerhalb des Kolbenhubes ist aufgrund der Kom pressibilität eines gasförmigen Druckmediums, in der Regel Luft, besonders erschwert. Zur genauen Zwischenpositionierung von Kolbenstellungen sind bereits externe elektronische Positions- und Kraftregelungen vorgeschlagen worden. Diese Ausrüstungen ha ben jedoch den Nachteil, daß der bauliche und kostenmäßige Mehraufwand den Preis der Zylindereinheit in der Regel um ein Mehrfaches übersteigt und daß die so ausgestattete Zylinder einheit wegen ihres erheblichen Platzbedarfs nicht auf engstem Raum einsetzbar ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Zylinder einheit besteht darin, daß die Massenkräfte der bewegten Kol benstange mit dem Kolben relativ hoch sind und sich beim Auftreffen auf einen Gegenstand negativ auswirken können bzw. in manchen Anwendungsfällen unerwünscht sind.Such a cylinder unit is known in practice. At this The cylinder unit is the one that acts on the piston rod from the piston Pressure force is the product of the piston area and the pressure value the pressure medium with which the piston from the supply network is applied. If you want small, constant piston forces must have either the diameter of the piston or the Pressure value of the print medium or both small and constant being held. Because the system pressures in the supply network for the pressure medium generally has a value of 3 to 6 bar have also arisen when using pressure reducers relatively small piston diameters, but for conventional cylin that are unrealistic. This is especially true for long cylinders units, e.g. B. of 200 mm, with which very small pressing forces should be achieved. The exact setting of Kolbenzwi position within the piston stroke is due to the com compressibility of a gaseous pressure medium, usually air, particularly difficult. For precise intermediate positioning of Piston positions are already external electronic position and Force regulations have been proposed. This equipment ha ben however the disadvantage that the structural and cost The cost of the cylinder unit usually increases by one Exceeds several times and that the so equipped cylinder unit because of its considerable space requirement Space can be used. Another disadvantage of the known cylinders unity is that the mass forces of the moving Kol rod with the piston are relatively high and when hitting can have a negative impact on an object or in some applications are undesirable.

In der DE 23 29 536 A1 ist ein hydraulisch betätigter Federspeicher zylinder als Bremszylinder für Kraftfahrzeuge beschrieben. In einem zylindrischen Gehäuse ist am inneren Ende einer hohlen Kolben stange ein Tellerkörper befestigt, der durch eine wendelförmige Druckfeder belastet wird, die sich andererseits innen am zylindri schen Gehäuse abstützt. In der hohlen Kolbenstange befindet sich ein feststehender Kolben und die Kolbenstange weist ein Zugangs- und ein Entlüftungsloch für in den Kolben einzuführende hydrau lische Druckflüssigkeit auf. Wird die Druckflüssigkeit in die Kolbens tange eingeführt, fährt die Kolbenstange aus dem Gehäuse heraus und bewirkt eine Bremskraft, wobei sich die Druckfeder spannt. Wird die Druckflüssigkeit über das Entlüftungsloch abgeführt, be wegt die gespannte Feder die Kolbenstange wieder einwärts und hebt die Bremskraft auf. Diese Zylinderkonstruktion erlaubt eben falls keine minimierte Zylinderbauweise mit genauer Zwischenposi tionierung von Kolbenstellungen bei kleinen Kolbenkräften.DE 23 29 536 A1 describes a hydraulically actuated spring accumulator cylinder described as a brake cylinder for motor vehicles. In one cylindrical housing is at the inner end of a hollow piston rod attached to a plate body by a helical Compression spring is loaded, which is located on the inside of the cylinder supported housing. In the hollow piston rod is a fixed piston and the piston rod has an access and a vent hole for hydraulic to be inserted into the piston pressure fluid. The hydraulic fluid gets into the piston inserted, the piston rod moves out of the housing and causes a braking force, whereby the compression spring tensions. If the hydraulic fluid is discharged through the vent hole, be the tensioned spring moves the piston rod back in and releases the braking force. This cylinder construction allows if not a minimized cylinder design with an exact intermediate position tioning of piston positions with small piston forces.

Eine noch weitere Kolben-Zylinder-Einheit ist in der DE 30 13 381 A1 beschrieben. Der in dem mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagte Zylinder angeordnete Kolben ist am Ende einer hohlen Kolbenstange befestigt. Der Kolben ist in seinem Inneren mit zwei entgegengesetzt wirkenden Ventilen versehen, die kurz vor Erreichen der jeweiligen Kolbenendstellung im Zylinder öffnen, um den Druck des hydraulischen Druckmittels im Zylinder abzusen ken, indem Druckmittel über das betätigte Ventil zusätzlich durch die hohle Kolbenstange abströmt. Dadurch wird die Kolbenge schwindigkeit abgebremst und ein hartes Anschlagen des Kolbens an der jeweiligen Zylinderendwand vermieden. Auch diese Zylin derkonstruktion erlaubt ebenfalls keine minimierte Zylinderbau weise mit genauer Zwischenpositionierung von Kolbenstangen bei kleinen Kolbenkräften.A still further piston-cylinder unit is in DE 30 13 381 A1 described. The one with a hydraulic pressure medium Actuated cylinder is arranged at the end of a piston hollow piston rod attached. The piston is inside provided with two oppositely acting valves, the short open before reaching the respective piston end position in the cylinder, to reduce the pressure of the hydraulic pressure medium in the cylinder by adding pressure fluid through the actuated valve the hollow piston rod flows out. This will cause the piston slowed down speed and a hard hit of the piston avoided on the respective cylinder end wall. This Zylin too The design also does not allow minimized cylinder construction as with precise intermediate positioning of piston rods small piston forces.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Zylindereinheit der einleitend angeführten Art so weiterzubilden, daß die Einheit, insbesondere wenn sie eine relativ große Länge aufweist, eine sehr geringe und konstante Andrückkraft zur Verfügung stellt und sich die Massenkräfte der beweglichen Teile der Einheit bei ihrem Auftreffen auf einen externen Widerstand im Wesentlichen nicht mehr auswirken.The object of the invention is therefore a cylinder unit of the type mentioned in the introduction so that the unit, especially if it has a relatively long length, a very long one low and constant pressure force available and itself the mass forces of the moving parts of the unit at their Impingement on an external resistor is essentially non-existent impact more.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Merkmalen des Patentanspruches 1 angeführt.The solution to this problem is set out in the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, bei Zylinder einheiten mit insbesondere relativ großer Länge, z. B. von 200 mm und mehr bei einem Kolbendurchmesser von z. B. 8 mm kleine Andruckkräfte zu erzeugen, z. B. 0,5 N, und diese Kräfte innerhalb des Kolbenhubes an beliebigen Zwischenpositionen des Kolbens zur Verfügung zu stellen. Die niedrigen, durch die Schließkraft des Betätigungselementes des Regelventils erzeugten Andruckkräfte sind für solche Anwendungsfälle nützlich, bei denen mittels der Zylinder einheit geringe Haltekräfte oder Kontaktkräfte ausgeübt werden sollen. Solche geringen Kräfte können zum Beispiel in der Ferti gungs- und Meßtechnik vorteilhaft eingesetzt werden, wenn beispiels weise empfindliche Gegenstände vor ihrer endgültigen Montage an ihrem Montageplatz auf einer Unterlage oder dergleichen, z. B. bei der Leiterplattenmontage, festgehalten bzw. Meßsignale weitergeleitet werden sollen. Durch die erfindungsgemäße Lösung können die übli chen Systemdrücke in den pneumatischen Versorgungsnetzen ohne Druckminderer verwendet werden, wobei man gleichzeitig unabhängig vom Durchmesser des Kolbens der Zylindereinheit ist. Die letztlich wirksamen und gewünschten Andrückkräfte der Zylindereinheit betra gen nur einen Bruchteil der mittels des Druckmediums auf den Kol ben wirkenden Kraft, z. B. 10%. Des weiteren wirken sich die Massenkräfte von Kolbenstange und Kolben bei deren Bewegung nicht nachteilig aus, da beim Öffnen des Regelventils beim Auftreffen von dessen Betätigungselement auf den externen Widerstand sofort ein Druckabbau in der Zylindereinheit stattfindet und sich die ge nannten Teile gegen die Kraft der Rückstellfeder des Betätigungs elementes noch ein Stück weiterbewegen können, ehe sie zum Still stand kommen. Somit wird eine Andrückkraft zwischen dem externen Widerstand und dem Betätigungselement des Regelventils geschaffen, die sehr niedrig, konstant und reproduzierbar ist und in jeder Zwi schenposition von Kolbenstange und Kolben innerhalb des Kolbenhu bes zur Verfügung steht.The solution according to the invention makes it possible for cylinders units with in particular a relatively long length, e.g. B. of 200 mm and more with a piston diameter of z. B. 8 mm small To generate pressure forces, e.g. B. 0.5 N, and these forces within of Piston stroke at any intermediate positions of the piston To make available. The low, by the closing force of the Actuator of the control valve pressure forces are generated useful for those applications where the cylinder unit low holding forces or contact forces are exerted should. Such low forces can, for example, in the Ferti tion and measurement technology can be used advantageously if, for example instruct sensitive items before final assembly their mounting location on a base or the like, e.g. B. at the PCB assembly, recorded or passed on measurement signals should be. With the solution according to the invention, the usual system pressures in the pneumatic supply networks without Pressure reducers are used, being independent at the same time is the diameter of the piston of the cylinder unit. The ultimate effective and desired pressing forces of the cylinder unit only a fraction of the pressure medium on the Kol ben acting force, e.g. B. 10%. Furthermore, they have an effect Inertial forces of the piston rod and piston during their movement not disadvantageous, since when the control valve opens when it hits it from its actuator to the external resistance immediately a pressure reduction in the cylinder unit takes place and the ge named parts against the force of the return spring of the actuation element can move a little further before they stop moving came to come. Thus, a pressing force between the external Resistance and the actuating element of the control valve, which is very low, constant and reproducible and in every intermediate position of the piston rod and piston within the piston housing bes is available.

In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Regelventil als Betätigungselement einen in seinem Gehäuse axial beweglich gelagerten Ventilstößel mit einem Kopfteil an seinem äußeren Ende auf, wobei das Kopfteil durch eine die Schließkraft des Betätigungselementes ausübende Druckfeder in seine Ausgangsstellung gedrückt wird und wobei der Ventilstößel an seinem inneren End abschnitt mit einem federbelasteten, lagegesicherten und mit einem Steuersitz des Gehäuses zusammenwirkenden Ventilkörper versehen ist, der auf dem Ventilstößel axial beweglich angeordnet ist. Hier durch ist ein einfacher und kostengünstig herstellbarer Aufbau des erfindungsgemäß vorgesehenen Regelventils geschaffen.In a preferred embodiment of the solution according to the invention the control valve as an actuator axially in its housing movably mounted valve lifter with a head part on its outer end, the head part by a the closing force of the Actuating pressure spring in its initial position is pressed and with the valve lifter at its inner end section with a spring-loaded, position-secured and with a Control seat of the housing cooperating valve body is, which is arranged axially movable on the valve lifter. here is a simple and inexpensive to manufacture structure of Control valve provided according to the invention created.

Bevorzugte Weiterbildungen des Regelventils sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.Preferred further developments of the control valve are in the others Subclaims specified.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one of the following Drawings illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch das Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is an axial section through the exemplary embodiment,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Einzelheit des Beispiels nach Fig. 1 in unbetätigtem Zustand und in größerem Maß stab, Fig. 2 is an axial section of a detail of the rod of the example of Fig. 1 in the non-actuated state and to a greater extent,

Fig. 3 die Einzelheit nach Fig. 2 in betätigtem Zustand. Fig. 3 shows the detail of FIG. 2 in the actuated state.

Die in Fig. 1 insgesamt gezeigte Zylindereinheit besteht aus einem Zylinder 1 mit den beiden Deckeln 2 und 3 an seinen beiden Enden, einer in dem Zylinder axial beweglichen Kolbenstange 4, einem am Innenende der Kolbenstange vorgesehenen Kolben 5 und aus einem Regelventil 6. Das Regelventil ist an dem äußeren Ende der Kolben stange 4 montiert. Der Zylinderdeckel 2, an dem der Kolben 5 in seiner Ausgangsstellung anliegt, weist einen Einlaß 7 für ein pneumatisches Druckmedium auf, mit dem der Kolben 5 beaufschlagt wird. Der Einlaß 7 ist z. B. durch eine Drossel 8 mit einem vorbestimmten Querschnitt versehen, so daß das in den Zylinder einströmende Druckmedium die Kolbenstange innerhalb einer bestimmten Zeit entlang des Hubweges in dem Zylinder verschiebt. Die den Kolben 5 durchdringende Kolbenstange 4 ist mit einem axialen, durchgehenden Strömungsweg 9 versehen, der mit dem äußeren Regelventil 6 kom muniziert. Der Kolben 5 besteht im dargestellten Fall aus den beiden Ringteilen 5a und 5b, die zwischen sich eine Dichtungsscheibe 10 einklemmen, die andererseits an der Zylinderinnenwandung dichtend anliegt. Die Kolbenstange 4 ist im Inneren des Zylinders 1 von einer Rückstellfeder 11 umgeben, die einerseits an dem Zylinderdeckel 3 und andererseits an dem Kolben 5 anliegt, so daß die Kolbenstange zusammen mit dem Kolben in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zurückgeschoben oder in einer Zwischenstellung gehalten wird, wenn Druckmedium aus dem Zylinder 1 über das Ventil 6 entweichen kann.The cylinder unit shown overall in FIG. 1 consists of a cylinder 1 with the two covers 2 and 3 at its two ends, a piston rod 4 axially movable in the cylinder, a piston 5 provided on the inner end of the piston rod, and a control valve 6 . The control valve is mounted on the outer end of the piston rod 4 . The cylinder cover 2 , against which the piston 5 rests in its initial position, has an inlet 7 for a pneumatic pressure medium with which the piston 5 is acted upon. The inlet 7 is e.g. B. provided by a throttle 8 with a predetermined cross-section so that the pressure medium flowing into the cylinder moves the piston rod within a certain time along the stroke in the cylinder. The piston 5 penetrating the piston rod 4 is provided with an axial, continuous flow path 9, the COM municates with the external control valve. 6 The piston 5 consists in the illustrated case of the two ring parts 5 a and 5 b, which clamp a sealing washer 10 between them, which on the other hand lies sealingly against the inner wall of the cylinder. The piston rod 4 is surrounded in the interior of the cylinder 1 by a return spring 11 , which rests on the one hand on the cylinder cover 3 and on the other hand on the piston 5 , so that the piston rod is pushed back together with the piston into the starting position shown in FIG. 1 or in an intermediate position is held when pressure medium can escape from the cylinder 1 via the valve 6 .

Der Aufbau des Regelventils 6 ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Das Regelventil besteht aus einem länglichen Gehäuse 12 mit einem zentralen, axial verlaufenden Durchgang 13, der im wesentlichen auf den Strömungsweg 9 der Kolbenstange 4 ausgerichtet ist, einem in dem Durchgang 13 axial beweglich gelagerten Ventilstößel 14 mit einem Kopfteil 15 an seinem äußeren Ende und einem Ventilkörper 16, der am inneren Endabschnitt des Ventilstößels 14 vorzugsweise axial beweglich angeordnet ist. Vorzugsweise sitzt der Ventilstößel 14 mit ausreichendem Spiel in dem Durchgang 13 des Gehäuses 12, so daß Luft aus dem Strömungsweg 9 der Kolbenstange 4 durch den Durchgang hindurch in Richtung zum Kopfteil 15 und aus dem Ventil 6 ins Freie ausströmen kann. The structure of the control valve 6 is shown in FIGS. 2 and 3. The control valve consists of an elongated housing 12 with a central, axially extending passage 13 which is essentially aligned with the flow path 9 of the piston rod 4 , a valve tappet 14 which is axially movably mounted in the passage 13 with a head part 15 at its outer end and a Valve body 16 , which is preferably arranged axially movable on the inner end portion of the valve tappet 14 . The valve tappet 14 is preferably seated with sufficient play in the passage 13 of the housing 12 , so that air can flow out of the flow path 9 of the piston rod 4 through the passage towards the head part 15 and out of the valve 6 into the open.

Der Ventilstößel 14 und dessen Kopfteil 15 bilden ein Betätigungs element, das normal durch eine Druckfeder 17 in der in Fig. 2 gezeigten Ausgangssstellung gehalten wird. Die Druckfeder 17 übt somit eine Schließkraft aus und liegt dabei einerseits am Kopfteil 15 und andererseits an einer inneren Schulter 18 einer Ausnehmung 19 des Gehäuses 12 an. Die Kraft der Druckfeder 17 ist sehr gering, z. B. 0,5 N, und um die Kraft dieser Druckfeder einstellen zu kön nen, ist an dem Ventilstößel 14 eine Einstelleinrichtung 20 vorgese hen (Fig. 2). Diese Einrichtung 20 kann eine Mutter sein, die auf einem Gewinde 21 des Stößels 14 sitzt und in Richtung zum Ventil gehäuse 12 eingestellt werden kann, um die Kraft der Druckfeder 17 zu erhöhen.The valve lifter 14 and its head part 15 form an actuating element which is normally held in the starting position shown in FIG. 2 by a compression spring 17 . The compression spring 17 thus exerts a closing force and is on the one hand on the head part 15 and on the other hand on an inner shoulder 18 of a recess 19 of the housing 12 . The force of the compression spring 17 is very low, e.g. B. 0.5 N, and in order to adjust the force of this compression spring, an adjusting device 20 is provided on the valve lifter 14 ( FIG. 2). This device 20 may be a nut which sits on a thread 21 of the plunger 14 and housing 12 can be adjusted in the direction of the valve in order to increase the force of the compression spring 17 .

Der auf dem inneren Endabschnitt des Ventilstößels 14 sitzende, axial bewegliche Ventilkörper 16 weist eine schlanke Kegelform oder eine Paraboloidform auf, um feine Öffnungsstellungen des Ventilkörpers zuzulassen, wie noch klar wird. Der Ventilkörper 16 arbeitet mit einem Steuersitz 22 des Ventilgehäuses 12 zusammen, um je nach Beaufschlagung des Kolbens 5 mit pneumatischem Druckmedium dementsprechende Durchströmungsöffnungen zwischen dem Ventilkör per 16 und dem Steuersitz 22 zu ermöglichen. Der Ventilkörper wird durch eine Anschlagschulter 23 des Ventilstößels 14 aus seiner am Steuersitz 22 befindlichen Position herausbewegt, wodurch das Regel ventil 6 öffnet. Eine rückwärtige Druckfeder 24 liegt einerseits an einem Ringkörper 25 des Ventilstößels 14 an und drückt den Ventil körper 16 andererseits auf den Steuersitz 22 bzw. gegen die An schlagschulter 23, die auf der dem Kopfteil 15 des Ventilstößels 14 zugekehrten Seite des Ventilkörpers 16 vorgesehen ist.The axially movable valve body 16 seated on the inner end portion of the valve lifter 14 has a slender cone shape or a paraboloid shape to allow fine opening positions of the valve body, as will become clear. The valve body 16 cooperates with a control seat 22 of the valve housing 12 in order, depending on the action of the piston 5 with pneumatic pressure medium, to allow corresponding flow openings between the valve body 16 and the control seat 22 . The valve body is moved out of its position on the control seat 22 by a stop shoulder 23 of the valve tappet 14 , whereby the control valve 6 opens. A rear compression spring 24 rests on the one hand on an annular body 25 of the valve tappet 14 and presses the valve body 16 on the other hand on the control seat 22 or against the impact shoulder 23 , which is provided on the head part 15 of the valve tappet 14 facing side of the valve body 16 .

Das Regelventil 6 bzw. dessen Gehäuse 12 ist mittels einer Gewinde verbindung 26 mit dem äußeren Ende der Kolbenstange 4 verbunden, wie es die Fig. 1, 2 und 3 deutlich zeigen. The control valve 6 or its housing 12 is connected by means of a threaded connection 26 to the outer end of the piston rod 4 , as clearly shown in FIGS. 1, 2 and 3.

In alternativer Ausbildung kann der Ventilstößel 14 auch zweiteilig ausgebildet sein. Hierzu besteht er aus einem ersten Stangenteil 14a, welches an seinem äußeren Ende das Kopfteil 15 trägt, und aus einem zweiten Stangenteil 14b, welches im Durchmesser kleiner ist als das erste Stangenteil, z. B. in das erste Stangenteil eingeschraubt ist und den Ventilkörper 16 axial beweglich trägt. Bei einer solchen Ausbildung des Ventilstößels 14 wird auf einfache Weise die innere Anschlagschulter 23 für den Ventilkörper 16 an dem ersten Stangen teil 14a ausgebildet.In an alternative embodiment, the valve lifter 14 can also be formed in two parts. For this purpose, it consists of a first rod part 14 a, which carries the head part 15 at its outer end, and a second rod part 14 b, which is smaller in diameter than the first rod part, for. B. is screwed into the first rod part and carries the valve body 16 axially movable. With such a configuration of the valve tappet 14 , the inner stop shoulder 23 for the valve body 16 is formed on the first rod part 14 a in a simple manner.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Zylindereinheit ist folgen de. Wenn die Zylindereinheit über den Einlaß 7 und die Drossel 8 mit Druckluft beaufschlagt wird, bewegt sich die Kolbenstange 4 zusammen mit dem Regelventil 6 aus dem Zylinder 1 in Richtung auf einen externen Widerstand 27, wie es Fig. 2 zeigt. Dabei gelangt ein Teil der Druckluft über den zentralen Strömungsweg 9 der Kolben stange 4 auch zu dem Regelventil 6, welches aufgrund der Druckfe der 17 am Ventilstößel 14 noch geschlossen ist (Fig. 2). Wenn das Kopfteil 15 des Ventilstößels 14 gegen den Widerstand 27 zur Anlage gekommen ist, hebt sich der Ventilkörper 16 durch die Anlageschul ter 23 sofort von dem Steuersitz 22 des Ventilgehäuses 12 ab, so daß Druckmedium aus dem Strömungsweg 9 über den zentralen Durch gang 13 des Ventils 6 aus diesem Ventil z. B. ins Freie abströmen kann. Hierdurch wird das Druckniveau im Zylinder bis auf einen bestimmten Wert sofort abgebaut. Dieser Wert bestimmt sich durch die Öffnungsquerschnitte der Drossel 8 in dem Zylinderdeckel 2 und zwischen dem Ventilkörper 16 und Steuersitz 22 des Regelventils 6.The function of the cylinder unit described above is de. When compressed air is applied to the cylinder unit via the inlet 7 and the throttle 8 , the piston rod 4 moves together with the control valve 6 out of the cylinder 1 in the direction of an external resistor 27 , as shown in FIG. 2. Part of the compressed air passes through the central flow path 9 of the piston rod 4 to the control valve 6 , which is still closed due to the Druckfe 17 on the valve lifter 14 ( Fig. 2). If the head part 15 of the valve tappet 14 has come into contact with the resistor 27 , the valve body 16 immediately rises through the contact shoulder 23 from the control seat 22 of the valve housing 12 , so that pressure medium from the flow path 9 via the central passage 13 of the Valve 6 from this valve z. B. can flow outside. As a result, the pressure level in the cylinder is immediately reduced to a certain value. This value is determined by the opening cross sections of the throttle 8 in the cylinder cover 2 and between the valve body 16 and the control seat 22 of the control valve 6 .

Beim Öffnen des Ventils 6, das heißt durch Abheben des Ventilkör pers 16 von dem Steuersitz 22, wird sich die Kolbenstange 4 gegen über dem bereits stillstehenden Ventilstößel 14 zunächst noch eine kleine Strecke in Richtung zum Widerstand 27 bewegen, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das Druckmedium in dem Zylinder 1 noch einen erheblichen Druckwert hat. Dadurch entsteht auch ein relativ großer Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Ventilkörper 16 und dem Steuersitz 22. Wenn die Bewegung der Kolbenstange 4 in Richtung zum Widerstand 27 beendet ist, wird aufgrund der Wir kung der Druckfeder 17 eine gewisse Rückbewegung der Kolben stange 4 stattfinden, wodurch sich der ringförmige Strömungsquer schnitt zwischen dem Ventilkörper 16 und dem Steuersitz 22 wieder etwas verringert. Je nach dem Druckwert des durch die Drossel 8 einströmenden Druckmediums wird sich dieser Einschwingvorgang wiederholen, bis der Beharrungszustand der Kolbenstange 4 und damit des Regelventils 6 nach kurzer Zeit eingetreten ist. In diesem Zustand ist der Ventilkörper 16 vom Steuersitz 22 abgehoben und es besteht eine gleichbleibende Durchströmungsöffnung zwischen diesen beiden Teilen. Die sich automatisch einstellende Größe dieser Durch strömungsöffnung führt zu einem Kräftegleichgewicht am Kolben 5 in seiner gerade eingenommenen Stellung, in welcher Stellung er nun zusammen mit der Kolbenstange 4 stehenbleibt. Das Kräftegleichge wicht ist bestimmt durch das Druck-Flächen-Produkt einerseits des Kolbens und die Kraft der Rückstellfeder 11 andererseits des Kol bens.When opening the valve 6 , that is, by lifting the Ventilkör pers 16 from the control seat 22 , the piston rod 4 will initially move a small distance towards the resistor 27 against the valve valve 14 , which is already stationary, due to the fact that the pressure medium in the cylinder 1 still has a considerable pressure value. This also creates a relatively large flow cross-section between the valve body 16 and the control seat 22 . When the movement of the piston rod 4 in the direction of the resistor 27 has ended, a certain return movement of the piston rod 4 will take place due to the effect of the compression spring 17, as a result of which the annular flow cross section between the valve body 16 and the control seat 22 is somewhat reduced again. Depending on the pressure value of the pressure medium flowing through the throttle 8 , this transient process will repeat itself until the steady state of the piston rod 4 and thus of the control valve 6 has reached after a short time. In this state, the valve body 16 is raised from the control seat 22 and there is a constant flow opening between these two parts. The automatically adjusting size of this through flow opening leads to an equilibrium of forces on the piston 5 in its just assumed position, in which position it now stops together with the piston rod 4 . The equilibrium of forces is determined by the pressure area product on the one hand of the piston and the force of the return spring 11 on the other hand of the piston.

Je nachdem, in welcher Entfernung sich der externe Widerstand 27 zu der Zylindereinheit befindet, nehmen der Kolben 5 und die Kol benstange 4 eine dementsprechende Zwischenstellung entlang des Gesamthubes ein. Aufgrund des sich in dem Zylinder 1 automatisch einstellenden, geringeren Druckwertes und in Abhängigkeit davon wird der Kolben bei geöffnetem Regelventil 6 letztlich mit einer geringeren Kraft von der Druckmedienseite her belastet, die von der Rückstellfeder 11 ausgeglichen wird. In dieser Zwischenstellung des Kolbens wirkt im wesentlichen die Kraft der Druckfeder 17 auf das Kopfteil 15 des Regelventils 6. Diese Kraft kann zum Beispiel 0,5 N betragen und wird auch bei Zylindereinheiten erreicht, die eine sehr große Länge aufweisen, zum Beispiel 200 mm.Depending on the distance at which the external resistor 27 is located to the cylinder unit, the piston 5 and the piston rod 4 take a corresponding intermediate position along the entire stroke. Because of the lower pressure value that automatically sets in the cylinder 1 and, depending on this, the piston is ultimately loaded with a lower force from the pressure medium side when the control valve 6 is open, which force is compensated by the return spring 11 . In this intermediate position of the piston, the force of the compression spring 17 acts essentially on the head part 15 of the control valve 6 . This force can be, for example, 0.5 N and is also achieved with cylinder units which have a very long length, for example 200 mm.

Solche geringen Andrückkräfte oder Kontaktkräfte werden zum Beispiel bei Vorrichtungen benötigt, die zum Beispiel in der Meß technik und in der Fertigungstechnik eingesetzt werden. In der Ferti gungstechnik, zum Beispiel bei der Bestückung und Montage von Leiterplatten, ist es oft erforderlich, die Bestückungsteile in Position zu halten, bevor sie endgültig mit der Leiterplatte verbunden werden. Auch in der Meßtechnik gibt es Situationen, bei denen zur Über tragung von elektrischen Signalen sehr geringe Andrückkräfte zur Kontaktherstellung benötigt werden, beispielsweise um Leiterbahnen nicht zu beschädigen.Such low pressure or contact forces become Example needed for devices, for example in the measuring technology and in manufacturing technology. In the ferti engineering, for example in the assembly and assembly of Printed circuit boards, it is often necessary to position the components in place hold before they are finally connected to the circuit board. There are also situations in measurement technology in which over transmission of electrical signals very low pressure forces Contact production are required, for example around conductor tracks not to damage.

Claims

1. Pneumatically operated cylinder unit, comprising a cylinder, a cover at both ends of the cylinder, a piston rod with a piston pressurized by a pneumatic pressure medium, a piston and the piston rod axially by an urgent flow path and a return spring provided in the cylinder for the piston rod, the piston rod extending through one cover to the outside and the other cover having a flow passage with a predetermined cross-section for the pressure medium, characterized in that at the end of the piston ( 1 ) located outside the piston rod ( 4 ) a with its flow path ( 9 ) in flow connection control valve ( 6 ) is arranged, the system operating against a low closing force operating element ( 14 , 15 ) on an external resistor ( 27 ) to create a force equilibrium weight on the loaded piston ( 5 ) Print media out can flow out of the cylinder ( 1 ).

2. Cylinder unit according to claim 1, characterized in that the control valve ( 6 ) as an actuating element in its housing ( 12 ) axially movably mounted valve tappet ( 14 ) having a head part ( 15 ) provided at its outer end, which by a said closing force exerting compression spring ( 17 ) is pressed into its initial position, and that on the inner end portion of the valve tappet ( 14 ) a spring-loaded, positionally secured and with a control seat ( 22 ) of the housing cooperating valve body ( 16 ) is provided.

3. Cylinder unit according to claim 2, characterized in that the valve body ( 16 ) on the valve tappet ( 14 ) is arranged to be axially movable.

4. Cylinder unit according to claim 2 or 3, characterized in that the valve tappet ( 14 ) has a stop shoulder ( 23 ) for contacting the valve body ( 16 ), which on the head part ( 15 ) of the valve tappet facing the side of the valve body ( 16 ) is provided.

5. Cylinder unit according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the valve body ( 16 ) has a slim cone shape or a paraboloid shape.

6. Cylinder unit according to one of claims 2 to 5, characterized in that the valve tappet ( 14 ) from a first rod part ( 14 a) which carries the head part ( 15 ) at the outer end, and from a second rod part smaller in diameter ( 14 b), on which the valve body ( 16 ) is axially displaceable, and that the inner end of the first rod part ( 14 a) forms the stop shoulder ( 23 ) for the valve body ( 16 ).

7. Cylinder unit according to one of claims 2 to 6, characterized in that an adjusting device ( 20 , 21 ) for the force of the compression spring ( 17 ) for the head part ( 15 ) of the valve tappet is provided on the valve tappet ( 14 ).