DE867028C - Pneumatischer Motor - Google Patents

Description

• Pneumatischer Motor Es ist oft notwendig, an Werkzeugmaschinen, Meßgeräten, Fördermechanismen usw. Mittel vorzusehen, die dazu dienen, hin und her gehende Bewegungen bei Organen zu erzeugen, deren Aufgabe darin besteht, Vorschubbewegungen, Meßbewegungen oder die Verschiebung von Werkstücken zu veranlassen, und zwar entweder in ununterbrochener Folge oder gemäß hand- oder maschinengesteuerter Impulse.
• Die gewünschten Bewegungen können zweckmäßig mittels eines pneumatischen Motors von geeignetem Aufbau erzeugt werden. Ein geeigneter Motor dieser Art weist einen Kolben auf, der sich in einem Zylinder hin und her bewegen kann und der durch Preßluft betätigt wird, wobei die Kammer auf der einen Seite des Kolbens in ständiger Verbindung mit einer Preßluftquelle steht und die Kammer auf der anderen Seite Ventilanordnungen aufweist, die direkt oder indirekt von dem Kolben betätigt werden, der letztere Kammer abwechselnd in Verbindung mit der Preßluftquelle und mit einer Austrittsöffnung setzt.
• Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, mit denen der Hub eines pneumatischen Motors der obenerwähnten Art variiert werden kann, ohne daß dabei der schädliche Raum vergrößert wird, damit eine Vermehrung des Luftverbrauches verhindert wird, die sonst bei einer Hubverkürzung durch Vergrößerung des schädlichen Raumes eintreten würde. Der pneumatische Motor nach vorliegender Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur umkehrung der Kolbenbewegung so einstellbar ist, daß die Hublänge variiert wird, indem die Umkehrstelle des Kolbens auf jener Seite des Zylinders variiert wird, die ständig mit der Preßluftquelle in Verbindung steht.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird in den Zeichnungen veranschaulicht. Hier zeigt Fig. 1 einen Längsshmtt durch den Motor, Fig. 2 eine Außenansicht in der Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 gesehen, Fig. 3 eine schematische Darstellung des Motors, Fig. 4 einen Teil von Fig. 3, die die Teile in einer anderen Lage zeigt, Fig. 5 bis 8 verschiedene Lagen von Anschlägen für die Umstellung der Bewegung, Fig. 9 Relaisventile und die Umstellanschläge in Fig. 3 in größerem Maßstabe.
• Der Motor besteht aus einem Zylindergehäuse, das aus einem Boden 1 mit Löchern 47 zur Befestigung des Motors auf einer geeigneten Unterlage, z. B. einem Maschinenteil od. dgl., zum eigentlichen Zylinder 2 und einem Deckel 3 zusammengesetzt ist. Im Zylinder bewegt sich ein Kolben 4, der bei der gezeigten Ausführungsform als Differentialkolben ausgebildet ist. Mit dem Differentialkolben sind Anschläge 5 tind 6 drehbar verbunden.
• Unter und über dem Kolben werden die Zylinderkammern 21 und 24 gebildet.
• Im Zylinderboden 1 ist ein Schieberventil 7 angeordnet, das permanent magnetisiert ist und daher stets versucht, sich an einer der beiden festen Eisenscheiben 8 oder 9 (Fig. 3 und 4) zu halben und somit nicht durch sein Eigengewicht seine Axiallage ändern kann. Hierdurch wird es möglich, den Motor in einer beliebigen Lage zur Horizontalebene anzubringen, ohne daß seine Arbeitsweise dadurch beeinflußt wird Das Schieberventil 7 muß so nahe wie möglich an der Zylinderkammer 2I gelegen sein, damit der schädliche Raum so klein wie möglich ist.
• Im Deckel sind Kegelventile io und 11 angeordnet., die durch Druckluft in einer zwischen ihnen vorhandenen Kammer 2.5 gegen ihre Sitze 36 und 29 gedrückt gehalten werden, welche jedoch durch Betätigung der Hebelarme 12 und 13 entweder von Hand durch den Handgriff 45 oder dadurch, daß die Anschläge 5 und 6 die Hebelarme 12 und 13 bei der Bewegung des Kolbens 4 treffen, geöffnet werden -können.
• Die Anschläge 5 und 6 haben Aussparungen 14 und 15, die bei gewissen einstellbaren Drehlagen der Anschläge 5 und 6 mit am Deckel 3 befestigten Stiften 16 und 17 zusammenwirken. Eine Spertkugelsicherung 46 hält die Anschläge 5 und 6 in der eingestellten Lage fest.
• Im Zylinderboden 1 sind die Nadelventile 19 und 20 angelbracht, mittels welchen die Strömung durch die Zu- und Ablaufkanäle 34 und 35 zu der unter dem Kolben liegenden Zylinderkammer 21 geregelt werden kann.
• Die Funktion der im Zylindergehäuse gebohrten Kanäle wird am besten durch Schilderung der Wirkungsweise des Apparates. an Hand von Fig. 3 erklärt.
• Die Druckluft wird dem Apparat durch die Verschraubung 2'2 zugeführt. Sie geht einesteils durch einen Kanal 23 zu einer Zylinderkammer 24 oberhalb - -des Kolbens und zur Ventilkammer 25 und andernteils am Nadelventil 19 vorbei zu einer Ringkam,m,er26 im Schieberventil 7 und beil der in Fig. 3 gezeigten Lage weiter durch einen Kanal 27 zur Zylinderkammer 21 unter dem Kolben. Die Zylinderkammer 24 steht während der ganzen Zeit mit der Druckluftquelle inVerbindung, während die Zylinderkammer 21 durch das Schieberventil 7 abwechselnd mit der Druckluftquellie und mit der freien Luft in Verbindung gesetzt wird. Durch diese Anordnung erhält der Kolben einen ruhigen und weichen Gang, und man hat größere Möglichketten, die Geschwindigkeit des Kolbens zu regeln, als bei solchen Anordnungen, bei denen beide Seiten des Kolbens abwechselnd mit dem Druck und mit der freien Luft in Verbindung gesetzt werden.
• Da der Differentialkolben 4 in der Zylinderkamm er 2-1 einen größeren Kolbenquerschnitt hat als in der Zylinderkammer 24, so wird der Kolben 4 mit der Geschwindigkeit nach oben gedrückt, welche die durch das Nadelventil 19 eingeführte Luftmenge ihm zu geben vermag. Wenn der mit der Kolbenstange 28 verbundene Anschlag 6 den Stift 17 - (s. Fig. 5) trifft, wird eine weitere Verschiebung des Anschlages 6 und somit auch des Kolbens 4 verhindert, und der Kolben verbleibt in seiner Lage.
• Damit der Kolben sich wieder in Bewegung setzen kann, muß der Handgriff 45 nach unten gedrückt werden, und zwar entweder von Hand oder durch einen Impuls von beispielsweise einem Maschinenteil. Das Kegelventil III wird dann von dtem Hebelarm 13 nach oben gedrückt, und die Druckluft in der Kammer 25 strömt am Ventilsitz 29 vorbei in einen Kanal 30, der zu einer Ventilkammer 31 links vom Schieberventil 7 führt, das. dabei nach rechts in seine andere Totlage gegen die Scheibe 9 gedrückt wird (s. Fig. 49. Die Kammer 38 am rechten Ende des Ventils steht durch die Kanäle 37, 41 und 39 mit der freien Luft in Verbindung. Der Hebelarm 13 hat, während das Ventil 11 hochgehoben wurde, den Kanal 32 des Kegelventils 11 wenigstens teilweise geschlossen gehalten, wodurch die Druckluft ganz oder teilweise daran gehindert wird, von der Kammer 25 durch die Kanäle 33 und 32 auf diesem Wege auszuströmen.
• Bei der Lage, welche das Schieberventil 7 jetzt eingenommen hat (Fig. 4), ist der Zufuhrkanal 34 zur Kammer 26 durch den Ventilkolben 40 geschlossen. und der Kanal 27 von der Zylinderkammer 21 ist über dieVentilkammer26 mit einem Ablaufkanal 35 in Verbindung gekommen, der seinerseits über das Nadelventil' 20 mit der freien Luft in Verbindung steht. In dem gleichen Maße wie der Druck in der Zylinderkammer 21 sinkt, wird der Druck in der Zylinderkammer 24 den Kolben 4 herunterdrücken, wobei die Geschwindigkeit des Kolbens durch die Luftausströmung bestimmt wird, welche das einstellbare Nadelventil 20 zuläßt.
• Wenn der mit der Kolbenstange 28 verbundene Anschlag 5 den Stift I6 (Fig. 5) trifft, wird eine weitere Verschiebung des Anschlages 5 und somit auch des Kolbens 4 verhindert, und der Kolben verbleibt in dieser Lage.
• Um den Kolben 4 wieder in Blewegung zu setzen, ist es erforderlich, daß der Handgriff 45 von Hand oder auf andere geeignete Weise nach oben gedrückt wird. Das Kegelventil 10 wird hierbei durch den Hebelarm I2 heruntergedrückt, und die Druckluft in der Kammer 25 strömt über den Ventilsitz 36 in den Kanal 37 zur Ventilkammer 38 und drückt das Schieberventil 7 nach links zur Scheibe 8. Die Kammer 3I an der linken Seite des Ventils 7 steht jetzt mit der freien Luft in Verbindung durch die Kanäle 30, 33 und 32. Inzwischen hat der Hebelarm 12 den Kanal 39 durch das Kegelventil lo wenigstens teilweise geschlossen gehalten, wodurch die Druckluft ganz oder teilweise daran gehindert wurde, durch die Kanäle 41 und 39 zu entweichen.
• Bei der Lage, die das Ventil 7 jetzt eingenommen hat, ist die Ventilkammer 26 wieder mit dem Zufuhrkanal 34 in Verbindung gekommen, und die Druckluft strömt durch den Kanal 27 zur Zylinderkammer 21, und der Kolben wird nach oben gedrückt. Auf diese Weise kann dem Kolben eine einzige Bewegung erteilt werden, worauf er selbsttätig am Totpunkt stehenbleibt.
• Werden dagegen die Anschläge 5 und 6 durch Drehen des mit den Anschlägen 5 und 6 verbundenen Knopfes 18 in eine solche Lage eingestellt, daß beispielsweise die Aussparung 15 im Anschlag 6 mitten vor d'em Stift I7 zu liegen kommt, während der Stift 16 nicht in eine Aussparung 14 des Anschlages 5 (Fig. 6) paßt, so wird bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 der Anschlag 6 nicht durch den Stift 17 gehindert, sondern trifft den Hebelarm I3, der dann das Ventil 11 heraufdrückt, wobei das Schieberventil 7 durch die Druckluft in der früher beschriebenen Weise nach rechts in seine Totlage gedrückt wird, und der Kolben sich wendet und abwärts geht. Dadurch, daß der Anschlag 5 nach wie vor durch den Stift daran gehindert wird, gegen den Hebelarm 12 zu gehen, bleibt der Kolben in seiner unteren Totlage stehen, bis durch Betätigen des Handgriffes 45 ein neuer Impuls gegeben wird.
• Sind die Anschläge 5 und 6 dagegen so elingestellt, daß eine Aussparung 14 im Anschlag 5 zum Stift 16 paßt, dagegen keine Aussparung im Anschlag 6 für den Stift I7 (Fig. 7), so geht der Kolben abwärts und wendet, bleibt jedoch an seinem oberen Totpunkt stehen.
• Sind die Anschläge 5 und 6 so eingestEellt, daß die Anschläge sowohl für den Stift I6 als auch den Stift I7 passen (Fig. 8), wendet der Kolben 4 selbsttätig sowohl in der oberen als auch in der unteren Totlage und setzt seine auf- und abwärts gehende Bewegung in ununterbrochener Folge fort, bis die Luftzufuhr unterbrochen wird oder die Anschläge 5 und 6 in eine solche Lage eingestellt werden, daß das Öffnen der Kegelventile 10 und II durch einen der Stifte I6 oder 17 gehindert wird.
• Die Hubhöhe des Kolbens kann dadurch eingestellt werden, daß der Anschlag 6 seitlich längs einer mit der Kolbens tange 44 verbundenen Stange42, auf welcher er mittels Schrauben 43 befestigt ist, verschoben wird.
• Eine Änderung der Hubhöhe kann nur durch eine Änderung des oberen Totpunktes vorgenommen werden. Bei seinem unteren Totpunkt wendet der Kolben dagegen stets an der gleichen Stelle. Dies bedeutet, daß die Größe des schädlichen Raumes in der Zylinderkammer 21 nicht geändert wird. Da praktisch genommen der gesamte Luftverbrauch in der Zylinderkammer 21 stattfindet, so bedeutet dies eine Luftersparnis, da keine Luft dazu verbraucht wird, bei jedem Hub den schädlichen Raum von atmosphärischem Druck auf Betriebsdruck zu füllen.
• Der Umstand, daß die Luft den Kolben unmittelbar nach der entgegengesetzten Seite drücken kann, bedeutet gleichzeitig eine schnellere Kolben umkehr.
• In der Zylinderkammer 24 findet dagegen kein Luftverbrauch statt, weshalb an diester Stelle eine Änderung der Totpunktlage des Kolbens keine Nachteile verursacht.
• In Fig. g wird eine Anordnung gezeigt, durch welche die Zeitperiode, die zum Wenden des Kolbens am oberen und unteren Totpunkt benötigt wird, geändert, d. h. so verläntgtert werden kann, daß das Wenden@ des Kolbens verzögert wird. In die Hebelarme 12 und I3 sind Schrauben 48 mit flachen Köpfen 49 eingeschraubt, die so angeordnet sind, daß sie die Ventile 10 und 11 treffen können.
• Die Schrauben haben Feingewinde, so daß sie mit großer Genauigkeit leingestelilt werden können und sind mit Sicherungsmuttern 50 versehen, so daß sie in der eingestellten Lage gesichert werden können.
• Durch eine geeignete Einstellung der Schrauben kann man die Öffnungsquerschnitte der Ventile 10 und 11 und dadurch auch die Luftströmung durch die Ventile regeln, so daß ein gewisser Zeitraum vergeht, ehe der Druck iin Kanal 30 und derKammer3 1 bzw. im Kanal 37 und der Kammer 38 genügend gestiegen ist, um das Schieberventil 7 zum Wenden zu bringen. Diese Zeitperiode ist selbstverständlich auch eine Funktion der Volumina der betreffenden Kanäle unidi Kammern. Es kann diesen daher in solchen Fällen, wo eine längere Verzögerung gewünscht wird, ein größeres Volumen gegeben werden. Dadurch, daß das Schieberventil 7 magnetisiert ist und an der festen Eisenplatte 8 klebt, ist nämlich ein gewisser Überdruck inder Endkammer erforderlich, um das Ventil zu verschieben und die Kolben bewegung zu ändern. Die Verzögerung wird durch die Zeit bestimmt, die vergeht, bis genügend Luft an d'en Ventilsitzen 29 oder 30 vorbeigeströmt ist, um diesen Überdruck herbeizuführen.
• Die Ausführung der Anordnung kann geändert werden, ohne daß dadurch von dem Grundsatz der Erfin'dung abgegangen wird. Es können somit z. B. die Kegelventile 10 und 11 und deren Betätigungs einrichtungen in einem beliebigen Abstand von den übrigen Teilen des Apparates gelegen und mit diesem durch geeignete Leitungen verbunden sein.
• Die Kegelventille können durch einen beliebigenhierfür geeigneten Maschinenteil betätigt werden. Die Zylinderkammern 21 und 24 können an verschiedene Druckquellen mit verschiedenen Drücken ange- schlossen sein. In gewissen Fällen kann man die obere Seite des Kolbens durch einen viel größeren Druck beeinflussen lassen als die untere Seite, so daß die Kolbenkraft auf dieser Seite größer wird.
• In solchen Fällen ist die Konstruktion am besten so zu ändern, daß der Luftverbrauch in der Zylinderkammer 24 stattfinet, während die Zylinderkammer 2I in ständiger Verbindung mit einer Druckquelle steht. Bei der oben beschriebenen. Anordnung ist von Druckluft als Antriebsmittel ausgegangen worden, doch kann selbstverständlich ein beliebiges Druckmittel, wie z. B. eine Flüssigkeit oder ein Gas, verwendet werden. Die Stifte I6 und 17 können durch irgendeine beliebige Stoppanordnung ersetzt werden. Die Stoppanordnungen können auch auf den Anschlägen angebracht werden, in welchem Falle am besten Aussparungen im Zylinderdeckel angebracht werden. Die Stoppanordnungen können. auch so angeordnet werden, daß sie gedreht oder auf andere Weise verschoben werden können, um nicht mit den Anschlägen in Berührung zu kommen.
• Der Kolben braucht nicht als Differentialkolben ausgebildet zu sein. Falls beide Seiten des Kolbens den gleichen Querschnitt haben, müssen die Zylinderkammern entweder an Druckluftquellen mit verschiedenen Drücken angeschlossen werden, oder es muß ein Druckreduzierventil in der Leitung zu der einen Zylinderkammer angebracht werden.

Claims (5)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Pneumatischer Motor mit einem Zylinder und einem darin hin und her gehenden Kolben, einer Preßluftquelle, die mit dem Zylinder auf der einen Seite des Kolbens in ständiger Verbindung steht, Ventilanordnungen, die vom Kolben betätigt werden, um die andere Seite des Zylinders abwechselnd mit der Preßluftquelle und mit der Atmosphäre in Verbindung zu setzen, gekennzeichnet durch Mittel, welche die Veränderung des Kolbenhubes durch Verlegung seiner Totpunktlage auf jener Seite bewirken, die ständig mit der Preß.luftquelle in Verbindung steht.
2. 2. Pneumatischer Motor nach Anspruch I mit einem Kolbenventil, das eine Zylinderkammer abwechselnd mit der Preßluftquelle und mit der Atmosphäre in Verbindung setzt, und mit einem Paar Ventile, welche die Preßluftzufuhr zu den Zylinderkammern an jedem Ende des Kolbenventils steuern, gekennzeichnet durch einen zweckmäßig gabelförmigen Steuerhebel (I'2, I3), der, in der leinen Richtung gedreht, das eine Ventil und, in der anderen Richtung gedreht, das andere Ventil betätigt.
3. 3. Pneumatischer Motor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei vom Kolben betätigte Anschlagorgane (5, 6), von denen das eine (6) einstellbar ist und die so angeordnet sind, daß sie die Ventile (10, 11) entweder direkt oder über den Gabelhebel' (12, I3) betätigen.
4. 4. Pneumatischer Motor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Aufhalteorgane (16 bzw.

   17), die verhindern, daß die Anschlagorgane (5, 6) die Ventile (10, 11) betätigen, sowie durch Anordnungen, welche die sperrende Funktion der Aufhalteorgane aufheben.
5. 5. Pneumatischer Motor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagorgane (5, 6) mit Aufhalteorganen (16, I7) zusammenwirkende Ausnehmungen (14, 15) aufweisen und drehbar ausgebildet sind, um das Zusammenwirken zwischen Aussparungen und Anschlagorgan aufzuheben oder herzustellen.