DE930305C - Pneumatisch angetriebener Servomotor - Google Patents

Pneumatisch angetriebener Servomotor

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DE930305C
DE930305C DES25875A DES0025875A DE930305C DE 930305 C DE930305 C DE 930305C DE S25875 A DES25875 A DE S25875A DE S0025875 A DES0025875 A DE S0025875A DE 930305 C DE930305 C DE 930305C
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Germany
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piston
hydraulic
booster
cylinder
pneumatic
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DES25875A
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M Pierre Fouron
M Bourret Georges
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M A F SOC CIV ILE D ETUDES POU
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M A F SOC CIV ILE D ETUDES POU
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Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatisch angetriebenen Servomotor, der bekannten, doppelt wirkenden pneumatischen Geräten eine größere Leistungsfähigkeit gibt, wobei diese Leistungsvergrößerung durch einen hydraulisch angetriebenen Kraftverstärker erreicht wird, der selbsttätig zur Wirkung kommt.
Der erfindungsgemäße Servomotor kann beispielsweise zum Antrieb der beweglichen Teile der beim Gießen von Aluminiumlegierungen benutzten Kokillen dienen. Bekanntlich ist beim Herausnehmen des Gußstücks aus der Kokille, insbesondere wegen der Schrumpfung des Metalls, eine erhebliche Kraft erforderlich, um die beweglichen Kokillenteile auseinanderzuziehen, wobei nach Überwindung der Haftkraft die zum weiteren Verschieben der Kokillenteile benötigte Kraft wesentlich abnimmt. Da auch die weiteren Bewegungen pneumatisch bewirkt werden, nimmt der erfindungsgemäße Servomotor für diese anfängliche erhöhte Kraftanforderung die durch einen hydraulischen Zylinder erzeugte Zusatzkraft in Anspruch.
Der erfindungsgemäße pneumatisch angetriebene Servomotor mit zeitweise wirkendem hydraulischem Kraftverstärker ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatisch betriebene Teil des Servomotors zwei nach entgegengesetzten Seiten in je einem Zylinder sich bewegende Kolben
besitzt, von denen ein Kolben den hydraulischen Kraftverstärker betätigt, während die Kolbenstange des anderen Kolbens zur Übertragung der Leistung des Servomotors dient.
Der hydraulische Kraftverstärker kann aus einem Kolben bestehen, der mit dem dazugehörigen pneumatischen Kolben fest verbunden ist und mit der Bohrung eines zweiten hydraulischen Kolbens zusammenwirkt, welcher in einem entsprechenden Zylinder beweglich ist und dessen Kolbenstange derart verlängert ist, daß sie einen mechanischen Mitnehmer für den zweiten pneumatisch angetriebenen Kolben bildet.
Eine besondere Ausführungsart ist dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des zweiten hohlen hydraulischen Kolbens des Kraftverstärkers über kalibrierte Öffnungen dem Druck des hydraulischen Arbeitsmittels unterworfen ist und der Hohlraum dieses Kolbens in der Endstellung des anderen Kolbens des Kraftverstärkers mit einem hydraulischen Einfüllungsbehälter in Verbindung gesetzt wird.
Der Beginn der entgegengesetzten Hübe der beiden pneumatischen Kolben wird zweckmäßigerweise zeitmäßig zueinander dadurch verschoben, daß die Bewegungen des den hydraulischen Kraftverstärker betätigenden Kolbens 10 zur Betätigung eines Steuerorgans benutzt werden, welches die Beaufschlagung des zweiten pneumatischen KoI-bens mit Druckluft steuert.
Vorteilhaft ist es, die pneumatischen Zylinder und den hydraulischen Zylinder koaxial anzuordnen.
In der Zeichnung sind Ausführungsarten der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Abb. ι zeigt den erfindungsgemäßen Servomotor schematisch;
Abb. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform des Schaltbildes nach Abb. 1 im Schnitt in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen;
Abb. 4 zeigt eine Abänderung des pneumatischen Motors.
Von der in Abb. 1 gezeigten Ausgangsstellung ausgehend, in der sich der Servomotor am Hubende, nämlich in Richtung der Antriebskolbenstange bewegt, befindet, ist die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Servomotors wie folgt:
1. Die pneumatischen bzw. hydraulischen Kolben addieren ihre Kräfte zu einem Zug auf den anzutreibenden Mechanismus, wobei diese Wirkung des hydraulischen Mechanismus während des gesamten Hubs oder während nur eines Teils desselben ausgeübt werden kann und der Beginn und das Aufhören dieser Wirkung auch veränderlich sein können. Dieser Arbeitsschritt entspricht z. B. dem Anfang des Ausziehens des Gußstücks aus der Kokille.
2. Das Zurückziehen (Ende des ersten Hubs) wird pneumatisch fortgesetzt. Der hydraulische Teil des Mechanismus tritt nicht in Wirkung.
3. Die Vorschubbewegung (Beginn des zweiten Hubs) wird nur pneumatisch bewerkstelligt.
4. Die pneumatisch bewirkte Vorschubbewegung, wird (gegen Ende des zweiten Hubs) einer durch die Ingangsetzung des hydraulischen Gerätes gesteuerten Bremswirkung unterworfen.
Bei dem als Beispiel erwähnten Ausziehen eines Gußstücks sind die Kokillenteile am Ende des ersten Hubs zur Freigabe des Gußstückes genügend auseinandergezogen, und durch die Bremswirkung am Ende des zweiten Hubs ist ein heftiges Aufeinanderprallen der Kokillenteile beim Wiederschließen der Form für einen neuen Abguß vermieden.
Die eine solche Arbeitsweise gestattende Vorrichtung besteht aus zwei gleichachsigen Zylindern 1 und 2, in denen die Kolben 3 bzw. 4 verschiebbar sind. Der Kolben 3 ist über seine Kolbenstange mit dem zu bewegenden Organ verbunden.
Der Kolben 4 ist als Differentialkolben ausgebildet; sein mit einem geringeren Durchmesser versehener Teil 10 bildet den hydraulischen Antriebsmotor.
Zwischen den beiden Zylindern 1 bzw. 2 ist das der Leistungsvergrößerung dienende hydraulische Gerät befestigt. Dieses Gerät besteht aus einem Körper 5, einem Abschluß deckel 6 und einem hohlen Abnahmekolben 7, der sich im Innern des Körpers 5 bewegen kann. Der Kolben 7 trägt auf seinem Boden eine Stange 8, die infolge ihres An-Schlages 9 die Verschiebung des Kolbens 3 nur in Richtung des Pfeils F1 gestattet.
Das Einfüllen des für die Arbeit des hydraulischen Gerätes bestimmten Druckmittels erfolgt z. B. über einen im Körper 5 ausgesparten ringförmigen Raum 11. Der innere Teil des hohlen Kolbens 7 steht bei zurückgezogenem Kolben 10 (Abb. 1) mit dem Raum 11 in Verbindung. Jn die Wand des hohlen Kolbens 7 gebohrte Öffnungen 12 setzen dessen inneren Teil mit einer weiteren Kammer 13 in Verbindung. Mehrere Dichtungen 14 bis 19 gewährleisten die Dichtigkeit des Gerätes.
Eine Rohrleitung 20 verbindet das eine Ende des Zylinders 1 mit dem entgegengesetzten Ende des Zylinders 2. Die beiden anderen Enden dieser Zylinder stehen durch die Rohrleitung 21 miteinander in Verbindung.
Ausgehend von der in Abb. 2 gezeigten Stellung der eingehenden Organe, ist die Wirkungsweise wie folgt: Der Stutzen 23 ist für den Austritt bestimmt, und die Druckluft tritt über den Stutzen ein. Der Kolben 4 bewegt sich in Richtung des Pfeiles F2, und sein mit einem kleineren Durchmesser versehener Teil 10 tritt in die Flüssigkeitskammer ein, indem er durch die Dichtung 15 hin- durchtritt, wodurch die durch den hohlen Kolben 7 gebildete Kammer von dem Behälter n getrennt wird. Die dadurch unter Druck gesetzte Flüssigkeit überträgt diesen Druck über die Bohrungen 12 auf die entsprechende Seite des Kolbens 7, wodurch dieser in Richtung des Pfeils F1 bewegt wird. Bei dieser Verschiebung nimmt der Kolben 7 die mit ihm fest verbundene Stange 8 mit und bewegt den Kolben 3 mittels des Anschlags 9 (erster Arbeitsschritt). Der Durchmesserunterschied der Kolben und 7 ergibt das Übersetzungsverhältnis der
durch die Kolben io und 4 übertragenen Kraft unter der Wirkung der den Kolben 4 beaufschlagten Druckluft.
Nach diesem ersten Arbeitsschritt gelangt die
S Druckluft über die Rohrleitung 20 in den Zylinder 1 und drückt den Kolben 3 über seinen gesamten Hub in Richtung des Pfeiles F1, womit der erste volltändige Arbeitshub beendet ist.
Um die entgegengesetzte Verschiebung in die Lage gemäß Abb. 2 zu bewirken, wird die Luft über den Stutzen 23 zugeführt, wobei der Stutzen 22 mit dem Auslaß verbunden ist. Dies kann beispielsweise durch den aus dem Schaltbild der Abb. ι ersichtlichen Zweiwegesteuerhahn 24 erreicht werden, der die Verbindungen der Stutzen 22, 23 mit der Eintrittsleitung und der Austrittsleitung der Druckluft wechselweise herstellt. Zum gleichen Zweck kann auch ein anderes gleichwertiges Mittel angewendet werden.
Die Druckluft gelangt somit in die Zylinder 1 und 2, und der Kolben 3 bewegt sich in Richtung des Pfeils F3, während sich der Kolben 4 im entgegengesetzten Sinn (Pfeil F4) bewegt.
Gegen Ende des Hubs nimmt der Kolben 3 die Stange 8 über den Anschlag 9 mit und führt den Kolben 7 zurück (Abb. 3). Durch diese Verschiebung des Flüssigkeitskolbens 7 in seine ursprüngliche Lage, wird die Bewegung am Ende des Hubes gedämpft.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Verbindung zwischen dem Drucklufteintritt 22 und der Rohrleitung 20 am Anfang des Einwärtshubs des Kolbens 4 herstellt. Es könnte aber auch einmal erforderlich sein, mit einer Zeitver-Schiebung derart zu arbeiten, daß das Unterdrucksetzen der Rohrleitung 20 erst nach einer bestimmten Hubstrecke des Kolbens 4 stattfindet. Zu diesem Zweck kann der Boden des Zylinders 2 mit einem hohlen Ansatz 25 (Abb. 4) versehen werden, der in eine entsprechende Bohrung des Kolbens 4 hineingreift, wobei die Rohrleitung 20 mit dem inneren Teil des hohlen Ansatzes 25 in Verbindung steht. Erst wenn der als Verteiler wirkende Kolben 4 nach einer gewissen Hubstrecke die Mündung der Rohrleitung 20 im hohlen Ansatz 25 freigibt, kann die Druckluft in die Rohrleitung 20 gelangen.
Da die erfindungsgemäß ausgebildete hydraulische Einrichtung von dem pneumatischen Teil vollständig unabhängig ist, können verschiedene Wirkungsverbindungen der beiden hergestellt werden. Beispielsweise kann man einen Luftzylinder benutzen, dessen Hub langer oder kürzer ist, oder man kann einem von den Luftzylindern verschiedene hydraulische Geräte mit verschiedenen Kraftübersetzungen bzw. Hüben zuordnen.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Pneumatisch angetriebener Servomotor mit zeitweise wirkendem hydraulischem Kraftverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatisch betriebene Teil des Servomotors zwei nach entgegengesetzten Seiten in je einem Zylinder (1, 2) sich bewegende Kolben (3, 4) besitzt, von denen ein Kolben (4) den hydraulischen Kraftverstärker betätigt, während die Kolbenstange des anderen Kolbens (3) zur Übertragung der Leistung des Servomotors dient.
2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Kraftverstärker aus einem Kolben (10) besteht, der mit dem dazugehörigen pneumatischen Kolben (4) fest verbunden ist und mit der Bohrung eines zweiten hydraulischen Kolbens (7) zusammenwirkt, welcher in einem entsprechenden Zylinder
(5) beweglich ist und dessen Kolbenstange (8) derart verlängert ist, daß sie einen mechanischen Mitnehmer (9) für den zweiten pneumatisch angetriebenen Kolben (3) bildet.
3. Servomotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des zweiten, hohlen hydraulischen Kolbens (7) des Kraftverstärkers über kalibrierte Öffnungen (12) dem Druck des hydraulischen Arbeitsmittels unterworfen ist, und der Hohlraum dieses Kolbens (7) in der Endstellung des anderen Kolbens (10) des Kraftverstärkers mit einem hydraulischen Einfüllungsbehälter (11) in Verbindung gesetzt wird.
4. Servomotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der entgegengesetzten Hübe der beiden pneumatischen Kolben (3, 4) zeitmäßig zueinander dadurch verschoben wird, daß die Bewegungen des den hydraulischen Kraftverstärker betätigenden Kolbens (10) zur Betätigung eines Steuerorgans benutzt werden, welches die Beaufschlagung des zweiten pneumatischen Kolbens
(3) mit Druckluft steuert.
5. Servomotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Zylinder (1, 2) und der hydraulische Zylinder (5) koaxial angeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 509 S25 7.55
DES25875A 1950-11-15 1951-11-15 Pneumatisch angetriebener Servomotor Expired DE930305C (de)

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GB (1) GB706366A (de)

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US2601761A (en) 1952-07-01
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