DE7624119U - Pneumatisch oder hydraulisch und einseitig oder doppelt beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Vorrichtung - Google Patents

Description

D 5197 - f 11.12.1975

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 73 Esslingen a.N.

Pneumatisch oder hydraulisch und einseitig oder doppelt beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatisch oder hydraulisch und einseitig öder doppelt beaufschlagbare KoIrben-Zylinder-Vorrichtung, deren bewegbares !De.il mittels eines oder mehrerer Elementes bzw. Elemente axial feststellbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist ein von der Kolbenstange getrennt ausgeführter Kolben mittels Elemen-

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ten am Arbeitszylinder feststellbar, die mechanisch durch Stifte voreingestellt und durch weitere Betätigungsgliederin Klemmstellung an den Innenumfang des Arbeitszylinders gepreßt werden« Diese Vorrichtung ist relativ aufwendig hinsichtlich der Vielzahl der vorzusehenden Einzelelemente und ist wegen der Betätigungsglieder hinsichtlich ihres Durchmessers relativ großbauend. Darüber hinaus wirkt bei dieser bekannten Vorrichtung die axiale Feststellung nur einseitig.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eins Kolben-Zylinder-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Vorrichtung vermeidet und die insbesondere einfach in ihrem Aufbau und relativ kleinbauend ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das oder die Feststelleiement(e) innerhalb eines die Kolbenstange umgebenden, druckdichten Stoppzylinders derart von einem Druckmedium beaufschlagbar sind, daß sie die Kolbenstange bei anstehendem Druckmedium freigeben und bei abgeschaltetem Druckmedium feststellen.

Durch die hydraulische oder pneumatische Betätigung der axialen Feststellung, also beispielsweise der Kolbenstange relativ zum Arbeitszylinder, kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit wenigen Einzelteilen aus, so daß sie hinsicht-

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lieh ihres Durchmessers relativ schmal gebaut werden kann. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann die kolbenstange gegen eine Verschiebung sowohl in die eine als auch in die andere Richtung festhalten. Dabei erfolgt das axiale Peststellen dann, wenn das verwendete Druckmedium abgeschaltet ist, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn als Druckmedium dasArbeitsmedium Verwendung findet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das oder die die Kolbenstange umgebende(n) Feststellelement(e) bei abgeschaltetem Druckmedium durch Druckfedern, vorzugsweise Tellerfedern radial beaufschlagbar. Es ist dann, wenn das Druckmedium und die Druckfedern axial wirken zweckmäßig, wenn zwischen den Druckfedern und dem oder den Feststellelement(en) eine Druckusilsnkvcrrichtung angeordnet ist= Auf diese Weise können sowohl die Zuführung für das Druckmedium als auch die Druckfedern axial angeordnet sein, so daß man in radialer Richtung Platz spart. Ein weiterer Vorteil besieht darin, daß das oder die Feststellelement(e) im wesentlichen nur einseitig durch die Druckfeder beaufschlagt werden, während das Lösen der Feststellelemente von der Kolbenstange im wesentlichen durch den Gegendruck auf die Druckfedern und damit durch die Entlastung der Feststellelemente erfolgt. Es muß also keine zweite Angriffsfläche an den Feststellelementen zu ihrem Lösen vorgesehen sein.

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Die Druckumlenkvorrichtung weist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung einen an den Druckfedern anliegenden Abstützring und einen axial gegenüberliegenden Gegenring auf, die an ihren einander zugewandten Seiten konisch aufeinander zu verlaufen und sich nach außen hin verjüngende Schrägflächen besitzen, zwischen denen und der Außenfläche der oder des Feststellelemente(s) Rollen

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richtung ist konstruktiv sehr einfach und robust und besteht aus nur wenigen Teilen. Um ein gleichmässiges Feststellen über die Umfangsflache der Kolbenstange zu erreichen, können über den Umfang der Ringe mehrere Rollen, Kugeln od.dgl. vorgesehen sein. Lasten auf der Kolbenstange während des Feststeilens relativ große Kräfte, so ist es zweckmäßig, das oder die feststehende(n) Element(e) relativ lang auszubilden, so daß es günstig ist, zwischen dem Abstützring und dem Gegenring mindestens einen weiteren Zwischenring mit an beiden Seiten angeordneten Schrägflächen, an denen die Rollen oder Kugeln od.dgl. anliegen, vorzusehen.

Die Feststellelemente können beispielsweise Riegel besitzen, die formschlüsig in entsprechende Ausnehmungen an der Kolbenstange eingreifen. Dies würde jedoch bedeuten, daß die Kolbenstange nur stufenweise festklemmbar ist. Bei einsr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt deshalb das Feststellen reibschlüssig, indem die feststehenden Elemente

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Klemmbacken aufweisen, die der Kolbenstange zugewandt mit ? einem Brems- bzw. Reibbelag versehen sind und die relativ zueinander radial bewegbare Segmente einer Büchse sein können. Auf diese Weise ist die Kolbenstange in jeder beliebigen Lage stufenlos feststellbar bzw. festklemmbar. Es ist ferner über den gesamten Umfang der Kolbenstange eine gleichmäßige und sichere Klemmung gewährleistet.

Die zwischen den Klemmbacken und/oder den Ringen angeordneten Schiitsse können dabei vorteilhafterweise gleichzeitig als Kanäle für das zum Lösen zuzuführende Druckmedium dienen, so daß dieses ohne daß zusätzliche Bohrungen od.dgl. vorgesehen sein müssen, zum Abstützring gelangen kann und diesen zumLösen der Klemmbacken entgegen der Wirkung der Druckfeder bzw. der Tellerfedern zurückdrängen kann.

Eine besonders kompakte Anordnung ergibt sich dann, wenn der Stoppzylinder am Arbeitszylinder angeflanscht ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie les näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Kolben-Zylinder-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsberigael vorliegender Erfindung in Klemmstellung und

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Fig, 2 einen radialen Querschnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Kolben-Zylinder- Vorrichtung 11, die einen Arbeitszylinder 12, einen nicht dargestellten, im Zylinder verschiebbarenKolben und eine mit diesem Kolben verbundene Kolbenstange 13 aufweist, ist zum Einsatz bei solchen zu bewegenden Einrichtungen, Gegenstände od.dgl. geeignet, die in einer oder mehreren, auch unterschiedlichen Stellungen zumindest vorübergehend feststellbar sein sollen. Der Kolben im Arbeitszylinder 12 kann dabei einseitig oder doppelt beaufschlagt sein, wobei als Arbeitsmedium eine Hydraulikflüssigkeit oder ein inkompressibles Gas, wie beispielsweise Luft, in Frage kommt.

In den Arbeitszylinder 12 ist ein mit einer gestuften axialen Bohrung versehener im Querschnitt etwa quadratischer Stoppzylinder 16 mit seinem ringförmigen Ende 14- druckdicht eingesetzt«, In der in einem Teil 21 des Stoppzylinders 16 angeordneten kleineren, etwa dem Durchmesser der Kolbenstange 13 entsprechenden Bohrung sind am einen Ende eine Dichtmanschette 17 und im Bereich der Stufe zwei in Gegenrichtung wirkende Manschettendichtringe 18 und 19 eingesetzt, von denen die Manschetten I7 und 18 den Raum im Arbeitszylinder 12 und die Manschette 19 den Raum im Stoppzylinder abdichtet. Das freie Ende des anderen, hülsenförmigen [Teiles 22 des Stopp-

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zylinder3 16, dessen Außendurchmesser nur wenig größer ist als derjenige des Arbeitszylinders 12, ist durch einen Abdeckring mit einer konzentrisch dazu angeordneten, axialen Lagerbüchse 23 druckdicht verschlossen.

In das dem Arbeitszylinder 12 zug-, wandte Teil 21 des Stoppzylinders 46 ist mindestens eine radiale Saoklochbohrung 26 zur Zuführung eines Druckmediums eingelassen, von deren Grund ein vorzugsweise ringförmiger, axialer Kanal 27 abgeht, der an einer ringförmigen Stirnfläche 28 in die Hülse 22 des Stoppzylinders 16 mündet. An der Stirnfläche 28 liegen "ier über den Umfang verteilt angeordnete segmentfÖrmige Klemmbacken 31, die eine Büchse 32 bilden, die sich axial erstrecken und dergleichen linkelbereich überdecken. Zwischen den einzelnen Klemmbacken 31 sind schmale axiale Schlitze 33 vorgesehen. An ihren der Kolbenstange 13 zugewandten Innenflächen besitzt jede der Klemmbacken 31 eine radiale Nut 34-» in die ein büchsenartiger Brems- bzw_o Reibbelag 36 eingesetzt ißt, der in axialer Richtung unverschiebbar und zwar formschlüssig gehalten ist. Auch die vier über den Umfang verteilt angeordneten Bremsbeläge 36 sind durch die Schlitze 33 getrennt und bilden wie die Klemmbacken 31 einenKroisring (Fig» 2). Die Bremsbeläge 36 verlaufen jedoch, wie aus Fig. 1 ersichtlich, nicht über die gesamte axiale Länge der Klemmbacken 31» so

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chen der Klemmbacken 31 und der Umfangsfläche der Kolbenstange

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An dem dem Ringkanal 27 abgewandten Ende der Klemmbacken 31 ist ein Abstützring 38 angeordnet, der zur Hülse 22 und zur Kolbenstange 13 hin mit einem Dichtring 39 bzw. 4-1 versehen ist und zwischen diesen Teilen in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist. In der in Fig. 1 dargestellten Klemmstellung ist der Abstützring 38 mit seiner denElemmbacken 31 abgewandten Stirnfläche 4-2 in einem Abstand zur Stirnfläche 4-3 des Abdeckringes 24 angeordnet. In einer Vertiefung 44- de^Stirnfläche 43 stützt sich eine ringförmige Tellerfeder 46 ab, an der eine zweite ringförmige Tellerfeder 47 anliegt, die sich an der Stirnfläche 42 des Abstützringes 38 abstützt. Die der Stirnfläche 42 abgewandte Ringkolbenfläche 48 des Stützringes 38 übergreift die Enden der Klemmbacken 31 in einem Abstand, so daß sich em üanal yi bildet. I>ie itingkolbenflache 4ö besitzt ferner etwa über den Klemmbackenenden eine Schrägfläche 52, der gegenüberliegend ein Zwischenring 53 axial verschiebbar angeord net ist, der an seinen beiden Seiten im wesentlichen gleiche Schrägflächen 54 und 56 besitzt. Diesem Zwischenring 53 benachbart ist ein Gegenring ^ mit einer im wesentlichen gleichen Schrägfläche 58, der sich mit seiner dieser Schrägfläche 58 gegenüberliegenden Stirn an der ringförmigen Stirnfläche 28 des Teils 21 abstützt und dabei diepingansätze an den Klemmbacken 31 übergreift. Die jeweils einander gegenüberliegenden Schrägflächen 52,54,56,58 sind symmetrisch

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zu einem gedachten Radiusstrahl angeordnet und verlaufen nach außen hin aufeinander zu, so daß sich etwa haubenförmige Räume 61 ergeben. In diesen Ringräumen 61, die durch die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Ringe 58 und 53 bzw. 53 und 57 und die Außenfläche der Klemmbacken 51 gebildet sind, sind Kugeln 62 gelagert, die in kleinen Eindellungen 65 am Außenumfang der Klemmbacken 51 beim Ausführungsbeispiel 8 über denllmfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Auch in den Ringen 58»5^»57 können die Kugeln 62 derart, jedoch mit erheblichem Spiel, gehalten sein· Zwischen dem Innenumfang des Zwischenringes 53 und dem Außenumfang der Klemmbacken 51 besteht ebenfalls ein Kanal 64.

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In der Fig. 1 ist diejenige Stellung dargestellt, in der die Klemmbacken 51 mit ihrem Reibbelag 56 unter der Wirkung der Tellerfedern 46,47 die Kolbenstange 15 allseitig reibschlüssig klemmend umgeben. Dies rührt davon her, daß die Tellerfedern 46,47 indem sie sich am Abdeckring 24 abstützen, den Abstützring 58 in Richtung des Pfeiles A zum Zwischenring 55 und diesen letzteren zum Gegenring 57 axial verschoben haben. Dies bedeutet, daß sich jeweils die beiden einander gegenüberliegenden Schrägflächen 52, 54 bzw. 56, 58 der mit ihrer Außenfläche an der Hülse 22 anliegenden Ringe 38,55,57 aufeinander zu bewegt haben und zwar so weit,daß die betref-

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fenden Kugeln 62 gemäß Pfeil B auf die einzelnen Klemmbakken 31 drücken, welche wiederum ihre Beläge 36 an den Aussenumfang der Kolbenstange 13 pressen. Die die Klemmung bewirkende Druckkraft wird also aus ihrer axialen in die radiale Richtung umgelenkt. In dieser Klemmstellung steht an der Bohrung 26 zur Zuführung 26 kein Druckmedium an. Soll die Klemmung gelöst werden, so wird über die Bohrung 26 und den Kanal 27 Druckmedium, das beispielsweise das Arbeitsmedium sein kann, zugeführt, so daß es durch die Schlitze bzw. Kanäle 33 »51 »64- zwischen den Klemmbacken 31 und den Ringen 53, 57 auch an die Ringkolbenfläche 48 des Abstützringes 38 gelangt, wodurch dieser entgegen der Wirkung der Tellerfedern 46,4-7» also entgegen Pfeil A, zurückverschoben wird, da der anstehende Druck des Druckmediums größer ist als der Gegen- ΛνηΛηΛτ Λατι ΓΡο21βτ»·ΡοΛβτ»-η _ "Declrirpfth werden die Kuceln 62 bzw« die Klemmbacken 3I entlastet, so daß sie gegebenenfalls unter Mitwirkung des einfließenden oder einströmenden Druckmediums von der Kolbenstange I3 freikommen. Es versteht sich, daß alsDruckmedium auch ein anderes als das Arbeitsmedium verwendet werden kann. Die Klemmung bzw. das Feststellen und Lösen der Kolbenstange kann in beliebigen Stellungen und stufenlos erfolgen. Es ist ferner möglich, mehr und/oder andere Druckfedern und/oder weitere Zwischenringe vorzusehen.

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   Ansprüche

   1. Pneumatisch oder hydraulisch und einseitig oder doppelt beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Vorrichtung, deren bewegbares Teil mittels eines Elementes oder mehrerer Elemente axial feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß das oder die .Feststellelement(e) (31) innerhalb eines die Kolbenstange (13) umgebenden druckdichten StoppZylinders (16) derart von einem Druckmedium beaufschlagbar ist bzw. sind, daß sie die Kolbenstange (13) bei anstehendem Druckmedium freigeben und bei abgeschaltetem Druckmedium feststellen.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die die Kolbenstange (13) umgebende(n) Feststellelement^) (31) bei abgeschaltetem Druckmedium durch Druckfedern (46,47), vorzugsweise Tellerfedern, radial beaufschlagt sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium und die Druckfedern (46,47) axial wirken und daß zwischen den Druckfedern (46,47) und dem oder den .Feststellelement(en) (31,36) eine Druckumlenkvorrjchtung angeordnet ist.

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   4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckumlenkvorrichtung einen an den Druckfedern (46, 47) anliegenden Abstützring (38) und einen axial gegenüberliegenden Gegenring (57) aufweist, die an ihren einander zugewandten Seiten konisch aufeinander zu verlaufen und sich nach außen hin verjüngende Schräg-Flachen (52,58) besitzen, zwischen denen und der Außenfläche der Feststellelemente (31) Rollen, Kugeln (62) od.dgl. angeordnet sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abstützring (38) und dem Gegenring (57) mindestens ein weiterer Zwischenring (53) mit an beiden Enden angeordneten Schrägflächen (54,56), an denen Rollen, Kugeln (62) od.dgl. anliegen, vorgesehen ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang der Ringe (38,53,57) mehrere Rollen, Kugeln (62) od.dgl. vorgesehen sind.

   7β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützring (38) den Druckfedern (46, 47) abgewandt eine Ringkolbenfläche (48) aufweist, die über Kanäle in den Feststellelementen (31) mit der Zuführung (26) des Druckmediums in Verbindung steht.

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   8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststellen der Kolbenstange (13) reibschlüssig erfolgt.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellelemente Klemmbacken (31) aufweisen, die der Kolbenstange (13) zugewandt mit einem Brems- bzw. Reibbelag (36) versehen sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (31) relativ zueinander radial bewegbare Segmente einer Büchse (32) sind.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1o, dadurch gökejQXlZicxüliüc t>, CLdLU U.15 KiHIüls iilZ" öLs.3 DmCIiIiICCLi-IIIH durch zwischen den Klemmbacken (31) und/oder den Ringen (38,53,57) angeordnete Schlitze gebildet sind.

   12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoppzylinder (16) an den Arbeitszylinder (12) angeflanscht ist.

   13· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alsDruckmedium das Arbeitsmedium verwendet ist.