DE7809453U1 - Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzylinder - Google Patents

Description

&Idigr; U. &eegr; k e r s GmbH

Neanderstr. 3 Hen 23.2.1978

if 03 Ratingen ^T

Pneumatische oder hydraulische Kniehebel spannvorrichtung mit Zv/eistufendruckzylinder

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung nit Zweistufendruckzylinder.

Druckmittelbetriebene Vorrichtungen mit Zylinder und einem darin längsverschiebbaren Kolben sind bekannt und finden beispielsweise zum Spannen, Pressen, Schneiden oder Stanzen von Yierkstücken oder für andere Arbeitsvorgänge oder Zwecke Verwendung.

Eine solche Vorrichtung zum Spannen von Karosserieteilen oder ähnlichen verschweißbaren Blechkonstruktionen zeigt die deutsche Offenlegungsechrift Nr. 22 2Z 686. Bei ihr werden der pneumatisch oder hydraulisch längsverschiebbare Kolben und die mit ihm verbundenen beweglichen Span:i-, Halte- und Verbindungsteile durch die notwendig großen Druckkräfte schlagartig und mit voller Kraft und großer Geschwindigkeit bewegt. Bei diesen Bewegungen treten nachteilig Unfallmöglichkeiten und Verletzungsgefahren an und zwischen den bewegten Teilen auf. Aus diesen und anderen Gründen ist es ratsam oder notwen-J dig, den Ablauf der Kolbenbewegung beeinflußbar' und ganz oder weitgehend unfallfrei und verletzungslos zu gestalten. Erfahrungsgemäß

sind die bekannten Vorrichtungen nicht dafür geeignet, bei plötzlich auftretenden Unfall- und Verletzungemöglichkeiten oder anderen unerwarteten Störungen die mit großer Kraft und großer Geschwindigkeit erfolgenden Kolbenbewegungen rechtzeitig wahrzunehmen und zu unterbrechen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile und Mängel der beKannten Einrichtungen zu beseitigen und eine Vorrichtung mit einem Zylinder und einem darin beweglichen Kolben zu schaffen, dessen Hub ohne Unterbrechung der Bewegung in zwei verschieden großen Druckstufen erfolgt. Bei pneumatischen oder hydraulischen Spannvorrichtungen ist es zur Vermeidung von Unfällen oder Verletzungen des Bedienungspersonals besonders wichtig, den Kolben und die mit ihm verbundenen beweglichen Teile im gefahrdrohenden Bewegungsbereich mit einer nur unbedingt erforderlichen geringen Druckkraft zu bewegen, um mit größter Sicherheit etwaige Verletzungsgefahren auszuschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Zylinder ein doppeltwirkender Kolben derart vorgesehen ist, daß er unter beidseitiger Beaufschlagung mit Druckmedium seinen Hub in einer Richtung mit geringer Druckkraft beginnt und ohne Bewegungsunterbrechung mit großer Druckkraft und einseitiger Beaufschlagung ;nit Druckmedium beendet. Die Bewegungen des Kolbens erfolgen demnach in einer Richtung zuerst in einer niedrigen und danach in einer höheren Druckstufe. Der ',Techsel von einer Druckstufe in die andere Stufe tritt während der Hubbewegung ein- Vorteilhaft ist keine unterbrechung der Kolbenbewegung nötig. Die unterbrechungslose Bev/egung des Kolbens ist vor-

teilhaft ferner* nur für eine Hubrichtung in zwei Stufen durchführbar. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, aus Sicherheits- oder sonstigen Betriebsgründen den Kolben im gefahr- oder unfallanfälligen Hubbereich mit einer hierfür geeigneten geringen Druckkraft zu betätigen, u;n erst nach Erreichen eines bestimmten Hubpunktes mit großer und voller Druckkraft den Kolben bis an sein Hubende zu bewegen. Eine solche zweistufige Kolbenbewegung kommt vor allem bei Einrichtungen zum Spannen, Halten, Pressen, Stanzen oder Schneiden von Werkstücken mit hoher Unfall- und Verletzungsraöglichkeit beim Arbeitshub in Frage, Die Unterteilung des Ärbeitshubes in zwei Bewegung;: bereiche mit je einer angepaßten Druckstufe erlaubt es, den ersten und üblicherweise gefährlichsten Hubbereich mit einer ganz oder weitgehend Verletzungen und Schäden ausschließenden geringen Druckkraft zurückzulegen, um danach den zweiten und noraalerweise nur ganz kleinei Hubbereich mit der dafür notwendigen großen Druckkraft zu durchfahren.

Hierfür ist der doppeltwirkende Kolben für seinen Hub in einer Richtung zuerst gleichzeitig auf der Seite mit seiner großen Fläche und auf der Seite mit seiner Ringfläche und danach nur noch alleiu auf der Seite mit der großen Fläche mit Druckmedium durch die Zylinderkammer versorgbar. Diese Versorgung mit Druckmedium ermöglicht es_s nur von der Zylinderkamner gleichzeitig beiden Seiten des Kolbens Druckmedium zuzuführen, so daß der Kolben aufgrund der gleichzeitig und entgegengesetzt v/irksamen Drücke lediglich mit der vom Querschnitt der Kolbenstange bestimmten Fläche sich ei_o >benden Druckkraft im ersten Hubbereich bewegt wird. Der Querschnitt der Kolbenstange läßt sich derart wählen, daß die notwendige oder wünschens-

werte Druckkraft sich ergibt. . '

Ein weiteres Merkmal sieht vor, an oder in dem Kolben und/oder der Kolbenstange eine Kolbendurchbohrung zwischen der Zylinderkammer und der Ringkammer für das Druckmedium anzuordnen. Es ist auch möglieh, eine Verbindungsleitung innerhalb oder außerhalb des Zylinders zwischen der Zylinderkammer und der Ringkammer für das Druckmedium vorzusehen. Seinen Weg zwischen der Zylinderkammer und der Eingkarnmer kann das Druckmedium in jeweils vorgesehener Weise durch die Kolbendurchbohrung oder die Verbindungsleitung nehmen.

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Ebenfalls kennzeichnend ist, daß ein am oder im Kolben oder an anderer Stelle innerhalb oder außerhalb des Zylinders angeordnetes Rückschlagventil die Kolbendurchbohrung oder die Verbindungsleitung für das Druckmedium aus der Zylinderkammer zur Ringkammer freigibt und in Gegenrichtung absperrt. Das Rückschlagventil läßt ungehindert Druckmedium von der Zylinderkamraer in die Ringkammer für die beiderseitige Beaufschlagung des Kolbens strömen. In entgegengesetzter Richtung wird der Weg des Druckmediums durch das Rückschlagventil versperrt, so daß durch den Kolben oder die im oder außer dem Zylinder befindliche Verbindungsleitung von der Ringkammer kein Druckmedium in die Zylinderkammer gelangen kann. Einfach und vorteilhaft kann das Rückschlagventil in der Kolbendurchbohrung oder der Verbindungsleitung sich befinden.

Für die Rückleitung des Druckmediums aus der Hingkammer können eine Verbindungsbohrung und ein ■Ringspalt dienen.Diese lassen sich derart gestalten und anordnen, daß si &ogr; eine Dämpfung am Ende der Kolbenbewegung bewirken. Eine Dämpfung dieser Bewegungen ist besonders er-

vriinscht und von Vorteil, um in der Endlage ein Durchschlagen des Spannmechanismus mit dem Spannhebel oder anderen. Teilen zu verhindern. Die zwischen der Rjngkammer und dein zugeordneten Anschluß befindliche Verbindungsbohrung ist dauernd für das Druckmedium geöffnet, während dagegen der Ringspalt im Endbereich der Bewegungen des Kolbens in Arbeitsrichtung für das Druckmedium gesperrt ist. Das bei Beginn und während des Hubes in Arbeitsrichtung in«!: der Ringkammer vorhandene Druckmedium wird demnach durch die Verbindungsbohrung und auch durch den Ringspalt in den Anschluß des Zylinders abgeführt.

( · Nach der Erfindung kann auch auf die Kolbendurchbohrung verzichtet v/erden und dafür eine Verbindungsleitung zwischen der Zylinderkammer und der Ringkamraer für das Druckmedium gewählt werden. Zweckmäßig läßt sich diese Verbindungsleitung als Bohrung im Zylinder oder auch als außen liegende Leitung vorsehen. In diesen Fällen ist ebenfalls der erforderliche Weg für das Druckmedium zwischen Zylinderkammer und Ringkammer gegeben. In geeigneter Weise kann das Rückschlagventil in oder an der Verbindungsleitung oder auch an anderer Stelle sich befinden, um die notwendige Freigabe und Absperrung für das Druckmedium zu besorgen. Bei der Ausführung mit Kolbendurchbohrung und auch bei Ausführungen mit Verbindungsleitung wird das Druckmedium.hubabhängig aus der Zylinderkammer zur Ringkammer durch das Rückschlagventil freigegeben und abgesperrt.

Bei der Ausführung mit Kolbendurchbohrung sind im bestimmten Abstand voneinander auf der Kolbenstange zwei Dichtungsringe oder dergleichen zur stufenweisen Absperrung des Ringspaltes zwischen Kolbenstange und Zylinder angeordnet. Bei der Ausführung mit Verbindungsleitung Bind dagegen im bestimmten Abstand voneinander auf dem Kolben zwei

Dichtungsringe &ogr;. dergl. zur stufenweisen Absperrung des Ringspaltes zwischen Kolben und Zylinder angeordnet.

Beim Arbeitshub .wird durch die fortschreitende Bewegung des Kolbens · im Endbereich des Hubes zwangsweise von den beiden Dichtungsringen an der Kolbenstange der Ringspalt für den Austritt des Druckmediums verschlossen. Das Druckmedium kanr jetzt nur noch durch die Verbindungsbohrung in den Anschluß des Zylinders gelangen. Hierbei ergibt sich durch den entstehenden Staudruck die beabsichtigte Brems- und Dämpfungswirkung für den Kolben am Ende seines Hubes. Die öffnung der Kolbendurchbohrung ist derart angeordnet,daß sie in dieser Lage des Kolbens zwischen den Dichtungsringen ünäS'im RLngspalt liegt, so daß das Druckmedium jetzt nicht durch den Ringspalt weiter in. bisheriger Weise in die Ringkammer und in den Anschluß dea Zylinders kommen kann» Das Druckmedium kann nur noch ungehindert durch die Verbindungsbohrung aus der Ringkammer entweichen. Durch die Kolbendurchbohrung kann Druckmedium in dieser Kolbenlage von der Zylinderkamraer ebenfalls nicht mehr strömen, weil der Ringspalt in geschilderter Weise versperrt ist. Für den entgegengese.tztEnHub des Kolbene wird Druckmedium von dem dafür bestimmten Anschluß des Zylinders durch die Verbindungsbohrung in die Ringkammer geleitet, um von dieser Seite den Kolben zu beaufschlagen und ihn in die Ausgangsposition für den Arbeitshub zu bewegen.

Bei der Ausführung mit Verbindungsleitung kommt das Druckmedium aus der Zylinderkammer durch eine außerhalb vom Zylinder befindliche Verbindungsleitung oder durch eine in der Wand des Zylinders liegende

geeignete Bohrung in die Ringkammer, um in bereits dargelegter V/eise den Kolben auf seiner Seite mit der Ringfläche zu beaufschlagen.

Das aus der Zylinderkammer auf die große Fläche des Kolbens dr'ikkende Druckmedium bewegt den Kolben in Arbeitsrichtung. Im Endbereich dieses Hubes wird die öffnung der Verbindungsbohrung vom Kolben abgedeckt, so daß kein Druckmedium mehr durch die Verbindungsbohrung in den Anschluß fließen kann. Gleichzeitig wird durch den Kolben die öffnung der Verbindungsleitung beziehungsweise der Bohrung im Zylinder für das Druckmedium gesperrt, so daß auch an dieser Stelle kein Durchlaß zur Ringkammer mehr besteht. Der in die Ringkammer führende Anschluß für das rücklaufende Druckmedium ist auch bei dieser Ausführung dauernd geöffnet»

Der Zulauf und der Rücklauf des Druckmediums kann bei der Vorrichtung durch den Anschluß für die Zylinderkamraer und durch d©a Afisehluß für die Ringkammer odd- in anderer geeigneter Ausbildung und Anordnung erfolgen.

Auf der Kolbenstange oder auf dem Kolben können Ringnuten oder andere zweckmäßige Ausbildungen für die Aufnahme und Halterung der Dichtungsringe oder andere verveidbare Mittel dienen.

Zwei beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Hierbei zeigen

rig. 1 einen Längsschnitt der Vorrichtung mit Kolbendurchbohrung in Ruhestellung vor Beginn des Arbeitshubes, Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung mit Kolbendurchbohrung in Spannstellung nach ex/olgtem Arbeitshub, Fig. 3 einen Längsschnitt der Vorrichtung mit Verbindungsleitung in Ruhestellung vor Beginn des Arbeitshubes und

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Fig. if einen Längsschnitt der Vorrichtung mit Verbindungsleitung in Spannstellung nach erfolgtem Arbeitshub.

Im Zylinder 1 liegt der axial verschiebbare Kolben 2 mit der Kolbenstange 3. Auf der Seite des Kolbens 2 mit seiner großen Fläche k be- i findet sich die Zylinderkammer 5,während auf der Seite mit der Ringfläche 6 die Ringkammer 7 ißt. Der Zylinderkammer 5 ist der Anschluß 8 im Zylinder 1 für den Zulauf und den Rücklauf "f?s Druckmediums zugeordnet, während fUr die RinßkomMor 7 dafUr dor Anschluß bestimmt ist. Im Kolben 2 und noch teilweise in der Kolbenstange 3
/ " ist eine Kolbendurchbohrung 10 für das Druckmedium vorhanden, die
als Verbindung zwisehen der Zylinderkammer 5 und der Ringkammer 7
dient. In der Kolbendurchbohrung 10 oder an anderer Stelle innerhalb oder außerhalb des Zylinders 1 ist ein Rückschlagventil 11 derart
angeordnet, daß der Weg für das Druckmedium von der Zylinderkammer 5 in die Pingkanmer 7 dauernd offen ist, aber in ungekehrter Richtung
stets versperrt bleibt. Zwischen der Ringkammer 7 und dem Anschluß 9 liegt eine Verbindungsbohrung 12, so daß das Druckmedium immer ungehindert hindurch kann. Außerdem bildet ein Ringüpalt 13 einen Nebenweg für das Druckmedium von der Ringkammer 7 zum Anschluß 9· Dieser Ringspalt 13 ist derart eingerichtet, daß er durch die Kolbenstange ira Endbereich der Bewegung des Kolbens 2 in Richtung seines Arbeitshu-' bes verschlossen wird. Der Ringspalt 13 ist außerdem so bemessen, daß c rch die Bewegung des Kolbens 2 beim Arbeitshub zuerst der Weg des
Druckmediums aus der Ringkammer 7 und nach Fortsetzung des Arbeitshubes auch noch der Weg der Kolbendurchbohrung 10 in die Ringkammer gesperrt wird.In dieser Lage des Kölbeas 2 kann Druckmedium nicht mehr in die Ringkammer fließen, sondern nur noch durch die dauernd geöff-

öffnete Verbindungsbohrung 12 und den Anschluß 9 rü'cklaufen.

Auf der Kolbenstange 3 sind im entsprechenden Abstat.d voneinander Ringnuten oder andere geeignete Ausbildungen 1if und 15 zur Aufnahme von Dichtungsringen, O-Ringen oder dergleichen 16 und 17 derart vorgesehen, daß durch sie der Ringspalt 13 für das Druckmedium hubabhänffig und stuf o/i v/ei se abgesperrt und freigegeben wird. Diese stufenweise Absperrung bewirkt vorteilhaft auch die erstrebte Brems- und Dämpfungs-Tirkun im Endbereich des Arbeitshubes.

Bei der aus den Figuren 3 und /+ ersichtlichen Ausführung der Vorrichtung ist keine Kolbendurchbohrung 10 vorhanden, sondern eine außerhalb des Zylinders 1 befindliche Verbindungsleitung 18 läßt das Druckmedium von der Zylinderkaramer 5 in die Ringkamner 7 gelangen. In der Verbindungsleitung 18 oder an anderer Stelle kann das Rückschlagventil 11 sich befinden und dem Druckmedium den Veg vi &igr; der Ringkammer in die Zylinderkamraer 5 versperren. Von der Verwendung der außen liegenden Verbindungsleitung 18 kann erfindungsgem^ß auch abgesehen werden und an ihrer Stelle in der Wand des Zylinders 1 eine (gestrichelt dargestellte) Bohrung 19 für das Druckmedium als Durchlaß zwischen Zylinderkammer 5 und Ringkaramer 7 dienen. Auch in diesem Falle kann das Rückschlagventil 11 in der Bohrung 19 oder an anderer Stelle vorgesehen werden.Durch den dauernd geöffneten Anschluß 9 kann das Druckmedium seiner Aufgabe entsprechend die Ringkamner 7 verlassen und erreichen.

Im Endbereich des Arbeitshubes sperrt der Kolben 2 derart die Verbindungsleitung 18 beziehungsweise die Bohrung 19 ab, daß kein Druckmedium aus der Zylinderkammer 5 in die Ringkammer 7 gelangen

kann. Außerdem wird in dieser Lage des Kolbens 2 die Mündung der Verbindungsbohrung 21 abgedeckt und versperrt, so daß Druckmedium aus der Zylinderkammer 5 nicht mehr in die Verbindungsbohrung 21 und den Anschluß 9 gelangen kann. Der Kolben 2 kann den letzten kurzen Teil seines Arbeitshubes mit großer Druckkraft unter alleiniger Beaufschla£ung seiner großen Fläche mit Druckmedium zurücklegen. FUr den Hub des Kolbens in Gegenrichtung wird das erforderliche Druckmedium durch den Anschluß 9 jetzt in die Ringkammer 7 geleitet, um unter Beaufschlagung der Ringfläche 6 den Kolbon 2 in seine Ausgangsposition für den Arbeitshub zu bringen.

Die gezeigten und beschriebenen Ausiührungsbeispiele sind für Vorrichtungen zum Spannen und !!alten von Werkstücken vorgesehen, Für diese Verwendungszwecke sind am Ende der Kolbenstange 3 Verbindungs- und Gelenkteile oder dergleichen 22 und ein Spannteil 23 vorgesehen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern es sind im Rahuien der Erfindung auch andere Ausführungen für sonstige Verwendungszwecke möglich.

Claims (1)

1. • a t · r · * t

   P Ansprüche

   1. Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder ^: ( 1 ) ein doppeltwirkender Kolben ( 2 ) mit Kolbenstange ( 3 ) axial verschiebbar derart vorgesehen ist, daß er unter beiderseitiger Beaufschlagung mit Druckmedium seinen Hub in einer Richtung mit geringer Druckkraft beginnt und ohne Unterbrechung der Bev/egung mif- großer Druckkraft unter einseitiger Beaufschlagung mit Druckmedium beendet.

   2. Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzylinder nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der doppeltwirkende Kolben ( 2 ) für seinen Hub in einer Richtung zuerst gleichzeitig auf seiner Seite mit der großen Fläche ( /f ) und auf seiner Seite mit der Ringfläche ( 6 ) und danach nur allein auf der Seite mit der großen Fläche ( k ) mit Druc-cinedium durch die Zylinderkammer ( 5 ) versorgbar vorgesehen ist.

   3· Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzylinder nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß an oder in dem Kolben ( 2 ) und/oder der Kolbenstange ( 3 ) eine Kolbendurchbohrung ( 10 ) zwischen der Zylinderkammer ( 5 ) und der Ringkammer ( 7 ) sich befindet.

   if. Pneumatische oder hydraulische Knifhebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckiylinder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb oder außerhalb des Zylinders ( 1 )

   * 9

   eine Verbindungsleitung ( 18 ) beziehungsweise eineEohrung ( 19 ) zwischen der Zylinderkammer ( 5 ) und der Ringkammer ( 7 ) sich befindet.

   5. Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein am oder im Kolben ( 2 ) oder an anderer Stelle innerhalb oder außerhalb des Zylinders ( 1 ) angeordnetes Rückschlagventil ( 11 ) die Kolbendurchbohiung ( 10 ), die Verbindungsleitung ( iS ) oder die Bohrung ( 19 ) hubabhängig für das Druckmedium aus der Zylinderkammer ( 5 ) zur Ringkammer ( 7 ) freigibt und in entgegengesetzter Hubrichtung zur Zylinderkammer ( 5 ) sperrt.

   6. Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzyliader nach einem oder mehreren der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß fUr den Rücklauf des Druckmediums aus der Ringkammer ( 7 ) beim Arbeitshub die Verbindungsbohrung ( 12), der Ringspalt ( 13 ) und der Anschluß ( 9 ) beziehungsweise die Verbindungsbchrung ( 21 ) und der Anschluß ( 9 ) vorgesehen sind.

   7. Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine nicht absperrbare Verbindungsbohrung ( 12 ) zwischen dem Anschlv.ß [ 9 ) und der Ringkammer ( 7 ) sich befindet und der Ringspalt ( 13 ) nur im Endbereich des Arbeitshubes absperrbar ist.

   8. Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit

   Zweistufendruckzylinder nach einem odermehreren der Anspruchr, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung (21 ) zwischen dem Anschluß ( 9 ) und der Ringkammer ( 7 ) im Endbereich des Arbeitshubes absperrbar ist.

   9. Pneumatische oder hydraulische Kniehebelspannvorrichtung mit Zweistufendruckzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Zulauf und für den Rücklauf des Druckmediums für die Zylinderkammer ( 5 ) ein Anschluß ( 8 ) und für die Ringkammer ( 7 ) ein Anschluß ( 9 ) am Zylinder ( 1 ) sich befinden.