-
Anwendungsbereich der
Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein mit Druckmittel angetriebene Vorrichtung,
um eine Hin- und HerBewegung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1
zu erzeugen. Sie betrifft auch ein pneumatisches Werkzeug, das eine
derartige Vorrichtung miteinschließt.
-
Beschreibung des Stands
der Technik
-
Eine
derartige Vorrichtung ist aus der US-A-50 82 067 bekannt. Eine Ausführungsform
in dem Dokument umfasst eine Arbeitskammer zwischen zwei zueinander
beweglichen Teilen, jedes mit einem Kanal oder Leitung für Zufuhr
oder Abfuhr des Druckflüssigkeits-Antriebsmittels,
passend komprimierte Luft. Eine axiale Bewegung eines rohrförmigen Pfostens
nimmt das Ventilelement aus seiner Aufnahme, dadurch öffnet sich
eine Flüssigkeitsbahn,
um Antriebsmittel in die Arbeitskammer zu liefern.
-
Die
Unter-Druck-Setzung der Arbeitskammer versetzt die beweglichen Teile
in gegenüberliegende
Richtungen, und wenn die beweglichen Teile genügend weit auseinander liegen,
schließt
sich der Zuflusskanal, und der Abflusskanal in dem Pfosten öffnet sich
zur Entladung des Antriebsmittels, so dass die zueinander beweglichen
Teile sich einander wieder nähern,
um das oben beschriebene Verfahren zu wiederholen. Eine Hin- und
HerBewegung wird durch Verwendung eines Federsystems oder anderer
Mittel erhalten, damit die Teile nach der Druckentlastung zueinander
zurückkehren.
-
Die
Verwendung der beschriebenen Ausführungsform wäre sehr
nützlich
in einer Anordnung, bei der die beiden beweglichen Teile gegenseitig
diskret sind und hintereinander in demselben Gehäuse angeordnet sind. Diese
Anordnung wäre
sehr attraktiv, da der Werkzeugdurchmesser kleiner gemacht werden
kann, und sie schüfe
daher Werkzeuge, die leichter handzuhaben sind, weniger Ansprüche an Toleranzen
haben, niedrigere Produktionskosten, weniger tragende Oberflächen und
daher weniger Vibrationen. Jedoch hat eine Vorrichtung, die in der
beschriebenen Art gebaut worden ist, eine Ist-Leistung, die zu niedrig
ist, um von praktischem Nutzen zu sein.
-
Ziel und Hauptmerkmal
der Erfindung
-
Es
ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Lösung der Probleme des Standes
der Technik vorzusehen und eine Lösung vorzuschlagen, mit der
man eine bessere Ist-Leistung
erreicht, unter Aufrechterhaltung der Vorteile des Standes der Technik.
-
Es
ist ein weiteres Ziel, eine Lösung
vorzusehen, die eine vorteilhaftere Größe und einfache und wirtschaftliche
Herstellung erlaubt, dank einer Vorrichtung mit verringerten Ausmaßen bei
derselben Leistung, im Vergleich zum Stand der Technik. Es ist noch
ein weiteres Ziel, diese Verbesserungen nützlich für Vorrichtungen zu machen,
die als pneumatische Werkzeuge arbeiten, einschließlich Systeme zur
Vibrationsreduzierung.
-
Diese
Ziele werden erfindungsgemäß durch die
Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Weitere Ausführungsformen werden in den
abhängigen
Patentansprüchen
2–13 offenbart.
-
Durch
Steuermittel, verbunden mit mindestens einem der Ventilelemente,
so dass die Ventilelemente der
-
Ventilanordnung
axial getrennt werden, so dass der Flüssigkeitseintritt in die Arbeitskammer vom
Flüssigkeitsauslass
getrennt ist, werden mehrere Vorteile erreicht. Die Positionen und
Ausmaße
des Ein- und Auslasses sind unabhängig voneinander. Daher kann
jeder unabhängig
optimiert werden, je nach Funktion und Strömungsmerkmalen, die für die spezifische
Anwendung wünschenswert
sind, für
die die Vorrichtung angewandt werden soll.
-
Dadurch,
dass die Ventilelemente beweglich in bezug auf die Teile sind, werden
mehrere Vorteile erhalten, wie zum Beispiel Selbsteinstellung der
Ventilanordnung. Dies macht die Anordnung verhältnismäßig unempfindlich gegen Toleranzen,
was wirtschaftliche Herstellung erlaubt.
-
Gemäß einem
besonders bevorzugten Aspekt sind die Ventilelemente miteinander
durch das Steuermittel verbunden (z.B. einen Schaft), um einen Ventilkörper zu
bilden. Dies sorgt für
hervorragende Selbsteinstellungs-Eigenschaften.
-
Wenn
man den Ventilelementen eine beschränkte Bewegung in bezug aufeinander
während des
Betriebs auferlegt, kann der Arbeitszyklus weiter optimiert werden.
Diese Möglichkeit
sorgt für
eine vorteilhafte Steuerung des Arbeitszyklus und daher verbesserte Leistung.
Zum Beispiel, die Zeit während derer
Druckmittel aktiv in der Arbeitskammer vor dem Auslass ist, kann
verlängert
werden.
-
Diese
Funktion kann durch die Verbindung zwischen den Ventilelementen
erhalten werden, die elastisch flexibel sind.
-
Der
Arbeitszyklus kann auch vorteilhafterweise dadurch geändert werden,
dass mindestens eines der Ventilelemente flexibel ist.
-
Ein
entsprechender funktioneller Vorteil wird dagegen dadurch erreicht,
dass mindestens einer der Ventilsitze elastisch flexibel ist.
-
Der
Flüssigkeitsdruck
kann auch auf eines oder beide Ventilelemente einwirken, um sicherzustellen,
dass das Element oder die Elemente in der beabsichtigten Position
oder Positionen ist oder sind, um die gewünschte Funktion auszuführen.
-
Wenn
man die beiden beweglichen Teile in einem gemeinsamen Gehäuse derart
plaziert, dass sie gegenseitig diskret sind und nacheinander angeordnet
und jedes Teil gegen das Gehäuse
abdichtet, ermöglicht
dies nicht nur, Vorrichtungen mit kleineren Durchmessern zu bauen,
sondern auch mit kleineren Dichtflächen und weniger Auflageflächen. Dies
senkt die Produktionskosten und beeinflusst mehrere andere wichtige
Variablen positiv und sorgt für
höhere Leistung
und weniger Lärm
und Vibrationen.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird jetzt im einzelnen mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben werden, wobei
-
1 zeigt,
in einem Axialschnitt, eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten
Position,
-
2 und 3 zeigen,
in Axialschnitten und in größerem Maßstab, die
Ventilanordnung in verschiedenen Positionen,
-
4 zeigt,
in einem Axialschnitt, eine zweite Ausführung der Erfindung, und
-
5 zeigt,
in einem Axialschnitt, eine dritte Ausführung der Erfindung.
-
Beschreibung von Vorzugslösungen
-
In
dieser Beschreibung haben gleiche Elemente in verschiedenen Ausführungsformen
dieselben Bezugszeichen.
-
In 1 bezieht
sich Bezugszeichen 1 auf eine mit Druckmittel angetriebene
Vorrichtung, um eine Hin- und HerBewegung zu erzeugen. Die Vorrichtung
umfasst ein Gehäuse 2,
das ein erstes bewegliches Teil 5 mit einem ersten Kanal
oder einen Flüssigkeitsdurchlass 6 enthält. Auch
ein zweites bewegliches Teil 3 liegt im Gehäuse 2.
Das Teil 3 ist mit einem Ergänzungsteil 4 entworfen
(in diesem Fall ein Stift, aber andere Entwürfe mit Feilen, Messern, Sägen, Meißeln etc.
können
auch verwendet werden oder es kann ein Kolben sein, der auf einen
Meißel trifft,
Amboss, Nadeln oder ähnliches)
zum Arbeiten an einem Werkstück
(nicht gezeigt). Die beweglichen Teile begrenzen eine Arbeitskammer 7 zusammen mit
dem Gehäuse 2.
-
Die
Vorrichtung kann angepasst werden, um eine Hin- und HerBewegung
zu erzeugen, die auch für
andere Anwendungen mit Antriebsgliedern für eine Pendelbewegung verwendet
werden kann.
-
Druckmittel
von einer Druckflüssigkeitsquelle (nicht
gezeigt) wird über
einen Einlass 14 in das Gehäuse 2 gelassen und
strömt
durch den Flüssigkeitsdurchlass 6 in
die Arbeitskammer 7 und wird von dieser Arbeitskammer 7 in
einem zweiten Kanal oder einem Auslassdurchtritt 15 zu
einem Auslass geführt. Der
Auslass ist im Falle der gezeigten Ausführung Kanäle durch die Wand des Gehäuses 2.
-
Die
Druckflüssigkeitsströmung durch
die Vorrichtung 1 wird durch eine Ventilanordnung kontrolliert,
die einen Ventilkörper 8 mit
einem ersten Ventilelement 10 umfasst, das mit dem ersten
beweglichen Teil 5 zusammenarbeitet, und ein zweites Ventilelement 9,
das mit dem zweiten beweglichen Teil 3 zusammenarbeitet.
-
Dies
ist detaillierter in 2 und 3 dargestellt. 2 zeigt
die Position des Ventilkörpers 8, wenn
die beiden beweglichen Teile weit weg voneinander sind und der Auslassdurchtritt 15 offen
ist.
-
2 zeigt
insbesondere das erste Ventilelement 10 zusammenarbeitend
mit einer Oberfläche, die
auf einer vorgeschalteten Seite des ersten Teils 5 liegt,
und mit einem ersten Ventilsitz 13. Das zweite Ventilelement 9 arbeitet
mit einem zweiten Ventilsitz 12 zusammen, der auf dem zweiten
Teil 3 (3) vorgesehen ist.
-
Dies
bedeutet, dass Druck in der Flüssigkeit, die
von dem Druckflüssigkeitseinlass 14 in 1 kommt,
das erste Ventilelement 10 gegen den ersten Ventilsitz 13 in
der Position laut 2 drängt. Auf ähnliche Weise wird das zweite
Ventilelement 9, durch Flüssigkeitsdruck, der in der
Arbeitskammer 7 vorhanden ist, in einer Richtung gegen
den zweiten Ventilsitz 12 gedrückt, um den Durchgang von der
Arbeitskammer zum Auslassdurchtritt 15 zu schließen, wie
in 3.
-
2 und 3 zeigen
auch, dass der Ventilkörper 8 ein
Steuermittel umfasst, in diesem Fall einen Schaft 11, um
das erste und das zweite Ventilelement 9 und 10 zu
verbinden. Die Ventilelemente sind daher um einen gewählten Abstand
voneinander axial beabstandet. Der Schaft 11 ist groß genug,
um einen gewählten
Abstand zwischen den Teilen 3 und 5 zu gestatten,
zur Trennung der Ein- und Auslassbereiche. Dieses Merkmal bietet
erfindungsgemäß vorteilhafte
Strömungsmerkmale
in bezug auf die Strömung
von Flüssigkeit
in die und aus der Arbeitskammer, ohne dass die Strömung gestört oder
durch Elemente eingeschränkt
wird, die der anderen Ein- oder Auslassfunktion angehören. Der
Schaft ist steif in der gezeigten Ausführungsform, aber er kann auch
flexibel sein, was später
besprochen wird. Der Bau mit den Ventilelementen und dem Steuermittel
ist eine vollständige
Einheit, die frei ist, so dass beide Ventilelemente beweglich in
bezug auf die Teile sind, und ist vorteilhaft dadurch, dass er Selbsteinstellung
erlaubt und die Vorrichtung verhältnismäßig unempfindlich
gegen Toleranzen macht.
-
Des
weiteren ist in 1 dargestellt, dass das erste
Teil 5 mit einem ersten Kraftakkumulator verbunden ist,
in diesem Fall einer Feder 18. Dieser Feder 18 wird
erhöhte
Last auferlegt, wenn das erste bewegliche Teil sich in eine erste
Richtung bewegt, d. h. vorwärts
oder nach rechts in 1.
-
Da
das Druckflüssigkeits-Antriebsmittel
in die Arbeitskammer 7 durch den Einlasskanal 6 eintritt,
an dem Ventilelement 10 vorbei, werden die beiden Teile 5, 3 in
entgegengesetzte Richtungen angetrieben, das erste Teil 5 nach
links in 1, unter gleichzeitiger Abnahme
der Last auf seiner angeschlossenen Feder, und das zweite Teil 3 nach
rechts unter gleichzeitigem Anstieg der Last auf seinen angeschlossenen
Kraftakkumulator, in diesem Fall eine Feder 17.
-
Die
Gesamtsumme der Reaktionskräfte,
die durch die beiden Federn direkt oder indirekt auf das Gehäuse 2 aufgebracht
werden, bleibt daher im wesentlichen konstant über den ganzen Bewegungszyklus,
so dass die Vibrationen des Gehäuses
abnehmen. Natürlich
können
andere Kraftakkumulatoren als Federn verwendet werden, z.B. Zugfedern,
Balg, Gasfedern, Gummischläuche
usw.
-
Bei
der Ausführungsform
von 4 sind die Ventilelemente getrennte Elemente,
und das zweite Ventilelement 9 ist mit einem Steuermittel 20 in
Form eines Schafts ausgestattet, der im ersten Teil geführt wird,
um eine beschränkte
Bewegung in bezug darauf zu erlauben. Zu diesem Zweck ist es mit
einer Vergrößerung 21 gegenüber dem
zweiten Ventilelement ausgestattet das mit Halteelementen in dem ersten
Teil 5 zusammenwirkt, um zu verhindern, dass das Steuermittel
aus dem ersten Teil 5 herausfallt. Das Steuermittel 20 ist
angebracht, um ein erstes Ventilelement 23 in eine offene
Position zu drängen, wenn
die Arbeitskammer 7 sich zusammenzieht, d. h. die Teile
sich einander nähern,
und das zweite Ventilelement 9 in eine offene Position
zu drängen,
wenn die Arbeitskammer 7 sich ausdehnt, d. h. die Teile voneinander
abrücken.
Der Bau von 4 kann so umgekehrt werden,
dass das erste Ventilelement an dem Steuermittel angebracht werden
könnte,
das in diesem Fall in dem zweiten Teil geführt würde. Die Ventilelemente würden dann ähnlich dem
obigen Fall beeinflusst werden.
-
Bei
der Ausführungsform
von 5 ist eine Anordnung dargestellt, die im Prinzip
auf dieselbe Art wirkt wie die Anordnungen in den 1–3.
Jedoch ist ein Ventilkörper 8' mit Ventilelementen 9' und 10' mit einer Leitung 24 ausgestattet,
die eine Druckflüssigkeitsverbindung
zwischen Volumen (nicht gezeigt) auf jeder Seite der Teile 3 und 5 herzustellen. Dies
ist vorteilhaft z.B. wenn Hochdruckmittel zum sauberen Blasen benutzt
wird, um ein Werkzeug (z.B. einen Meißel) in einer spezifischen
Position zu halten, um die Kraft zum Öffnen des Ventils für ankommende
Flüssigkeit
zu reduzieren etc. In der gezeigten Ausführung hat der Ventilkörper 8' eine Verlängerung 25 mit
einer Vergrößerung 26 an
seinem freien Ende, das in den Kanal 27 passt und zum Führen und
Abdichten dient. Abgehende Flüssigkeit
wird durch einen Abflusskanal 28 entladen, die sich unterhalb
des Ventilsitzes für
das Ventilelement 9' öffnet. Die
Ausdehnung 24 und die Vergrößerung 26 sind jedoch
optional, was das Prinzip der Druckflüssigkeitsverbindung durch die
Leitung 8' betrifft.
-
Die
Erfindung kann im Rahmen der angehängten Patentansprüche abgeändert werden.
Die Erfindung kann auch in jeglicher Ausrüstung anwendbar sein, unter
Verwendung der Hin- und HerBewegung, neben Werkzeugen.
-
Der
Arbeitszyklus kann abgeändert
werden, indem man den Ventilelementen eine relative Bewegung zueinander
gestattet, z.B. dadurch, dass man den Schaft 11 flexibel
macht. Der Arbeitszyklus kann auch durch Verwendung von Ventilelementen
abgeändert
werden, die flexible Zusammenwirkung mit den beweglichen Teilen
vorsehen.
-
Eine
weitere Art, den Arbeitszyklus abzuändern, besteht darin, Ventilaufnahmemittel
zu verwenden, wie zum Beispiel Sitze, was flexibel ist, da es flexible
Zusammenwirkung mit den Ventilelementen bietet.
-
Die
Ventilanordnung kann auf viele verschiedene Arten gemacht werden,
einschließlich
bestehend aus Schieberventilelementen, die in den betreffenden Teilen
positioniert sind.
-
Jedes
der beweglichen Teile kann als aktives arbeitendes Teil verwendet
werden, aber beide Teile können
auch verwendet werden, um die nützliche
Arbeit auszuführen.
Sie können
z.B. auf verschiedenen Teile eines Ambosses einwirken.
-
Die
Ausführung
von 1 kann derart korrigiert werden, dass eines der
Teile fest an einer Tragkonstruktion angebracht ist. Daher ist in
diesem Fall nur das eine der Teile frei, sich zu bewegen. Das Gehäuse kann
getrennt von, einstückig
mit oder an jedem beliebigen der Teile befestigt sein.
-
Statt
Komprimierungsfedern zu verwenden, um die beweglichen Teile zueinander
zurückzuführen, gibt
es viele andere Möglichkeiten
einschließlich der
Verwendung von Druckmittel von der Druckflüssigkeitsquelle.