EP0939233A2 - Force multiplier - Google Patents
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- EP0939233A2 EP0939233A2 EP99103719A EP99103719A EP0939233A2 EP 0939233 A2 EP0939233 A2 EP 0939233A2 EP 99103719 A EP99103719 A EP 99103719A EP 99103719 A EP99103719 A EP 99103719A EP 0939233 A2 EP0939233 A2 EP 0939233A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/204—Control means for piston speed or actuating force without external control, e.g. control valve inside the piston
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B3/00—Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids
Definitions
- the object of the invention is to provide a kaft amplifier which is high Switching accuracy, large power amplification and long power stroke save space for manual and pneumatic primary force can be used.
- the invention saves cylinders space.
- she uses a clamping device, which is activated and determined by the increase in counterforce.
- This activation takes place particularly advantageously via a pressure switch, in which the initial force is not caused by one that continues to operate after activation Spring preload is reduced.
- the low-friction design of the pressure switch leads to high switching accuracy due to the elimination of scattering frictional forces. Pure rolling in the flow of increased power and thus low friction losses achieved the invention in mechanical power amplifiers with roles in a wedge gap by arranging the center line of the wedge gap perpendicular to Movement of the drive wedge.
- the design of the drive wedge acts as a pressure switch as a double cone.
- the double cone and the curved transition piece lead to a gradual (soft) increase in output power.
- the invention provides a form-fitting support of the power amplifier.
- the differential piston consists of the pneumatic piston 2 and at the same time acting as a hydraulic piston piston rod 3. At its tip pushes it over the pressure switch, consisting of the switch cam 3b Balls 4 and an annular spring element 5, the second piston rod 5 with yourself. If the counterforce on the piston rod 5 is a preset amount exceeds, the balls 4 push the spring (s) 5 outwards and roll on the horizontal Part of the cam 3b to the rear almost without force. By moving forward the rod 3, the pressure in the hydraulic chamber 7 increases, which previously through the Bias of the soft spring 10 was only slight.
- Fig. 2 shows an example of a mechanical power amplifier in a pneumatic cylinder 1.
- a wedge 3b with different slopes acts as a pressure switch.
- the front roller 14a rests on the blunt wedge 3a, there is none Power boost. Consequently, the preload of the spring 10 and the force can be over the clamping part 8 on the collet 11 remain small.
- the roller 14a comes to rest on the acute-angled cone part, and the forces in the wedge gap 25 increase gradually or rapidly depending on the course of transition 3c.
- the Collet jams in cylinder 1 and rod 5 is under great force pushed out according to the angles of wedge 3b and wedge gap 25.
- the solution the collet 11 on the return stroke is here via an armature 23.
- Fig. 3 shows an example of a mechanical power amplifier with positive Support.
- the tension spring 10 is at the end of the Pneumatic cylinder 1.
- the locking balls 24 Simultaneously with the lifting of the roller 14a over the blunt wedge 3a of the pressure switch, the locking balls 24 by one Switch sleeve 2a pressed into recesses 1a of the inner wall of the cylinder 1.
- the abutment 9 of the power amplifier can over the further power stroke Support the support surfaces 9a on these balls 24.
- the continued to vome Switching sleeve 2a prevents unlocking.
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Abstract
Description
Es gibt viele Fälle, wo nach einer längeren Zustellbewegung mit relativ kleinen Kräften eine große Kraft über kleinen Weg benötigt wird. Dies ist der Anwendungsbereich für Kraftverstärker einer pneumatischen oder manuellen Primärkraft.There are many cases where after a longer delivery movement with relatively small ones Forces a large force over a small path is needed. This is the scope for power amplifiers of a pneumatic or manual primary force.
Es sind hydraulische Kraftverstärker für Pneumatikzylinder am Markt, die einen Differentialkolben einsetzen, der an der Rückseite des Zustellkolbens liegt und erst bei Erhöhung der Gegenkraft aktiviert wird. Dadurch benötigen sie erheblichen Bauraum axial oder parallel dazu. Es sind auch mechanische Kraftverstärker bekannt, die als Zusatzaggregat vor dem pneumatischen Zylinder sitzen und entsprechenden Bauraum beanspruchen.There are hydraulic power amplifiers for pneumatic cylinders on the market, some Insert the differential piston that is on the back of the feed piston and is only activated when the counterforce increases. As a result, they require considerable Installation space axially or parallel to it. They are also mechanical power amplifiers known that sit as an additional unit in front of the pneumatic cylinder and take up appropriate space.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kaftverstärkers, der bei hoher Schaltgenauigkeit, großer Kraftverstärkung und langem Krafthub platzsparend für manuelle und pneumatische Primärkraft einsetzbar ist.The object of the invention is to provide a kaft amplifier which is high Switching accuracy, large power amplification and long power stroke save space for manual and pneumatic primary force can be used.
Durch Mitbewegung des Kraftverstärkers vor dem Pneumatikkolben im selben Zylinder spart die Erfindung Bauraum. Hierbei verwendet sie eine Klemmeinrichtung, die durch den Anstieg der Gegenkraft aktiviert und festgelegt wird.By moving the power amplifier in front of the pneumatic piston in the same The invention saves cylinders space. Here she uses a clamping device, which is activated and determined by the increase in counterforce.
Besonders vorteilhaft erfolgt diese Aktivierung über einen Druckschalter, bei dem die Ausgangskraft nicht durch eine auch nach der Aktivierung weiterwirkende Federvorspannung verkleinert wird. Die reibungsarme Gestaltung des Druckschalters führt durch Fortfall streuender Reibungskräfte zu hoher Schaltgenauigkeit. Reines Rollen im Fluß der verstärkten Kraft und damit geringe Reibungsverluste erreicht die Erfindung bei mechanischen Kraftverstärken mit Rollen in einem Keilspalt durch Anordnung der Mittellinie des Keilspaltes rechtwinklig zur Bewegung des Antriebskeils. Als Druckschalter wirkt die Gestaltung des Antriebskeils als Doppelkegel. Der Doppelkegel sowie das gekrümmte Übergangsstück führen zu einem allmählichen (weichen) Anstieg der Ausgangskraft. Durch die Neigung der Sekundärdruckplatte und durch den Doppelkegel lassen sich sowohl Krafthub als auch Endkraft maximieren. Bei entsprechender Neigung kann der Ausgang auch verriegelt werden.This activation takes place particularly advantageously via a pressure switch, in which the initial force is not caused by one that continues to operate after activation Spring preload is reduced. The low-friction design of the pressure switch leads to high switching accuracy due to the elimination of scattering frictional forces. Pure rolling in the flow of increased power and thus low friction losses achieved the invention in mechanical power amplifiers with roles in a wedge gap by arranging the center line of the wedge gap perpendicular to Movement of the drive wedge. The design of the drive wedge acts as a pressure switch as a double cone. The double cone and the curved transition piece lead to a gradual (soft) increase in output power. By the inclination of the secondary pressure plate and through the double cone can be Maximize both power stroke and final force. With a corresponding inclination the output can also be locked.
Wenn sehr hohe Kräfte ohne Anpassung des Zustellweges benötigt werden, sieht die Erfindung eine formschlüssige Abstützung des Kraftverstärkers vor. If very high forces are required without adjusting the delivery path, the invention provides a form-fitting support of the power amplifier.
Fig. 1 zeigt beispielhaft einen hydraulischen Kraftverstärker in einem Pneumatikzylinder
1. Der Differentialkolben besteht aus dem Pneumatikkolben 2 und der
gleichzeitig als Hydraulikkolben wirkenden Kolbenstange 3. An ihrer Spitze
schiebt sie über den Druckschalter, bestehend aus dem Schaltnocken 3b, den
Kugeln 4 und einem ringförmigen Federelement 5,die zweite Kolbenstange 5 mit
sich. Wenn die Gegenkraft auf die Kolbenstange 5 ein voreingestelltes Maß
überschreitet, drücken die Kugeln 4 die Feder(n) 5 nach außen und rollen am horizontalen
Teil des Nockens 3b fast kräftefrei nach hinten. Durch die Forwärtsbewegung
der Stange 3 steigt der Druck im Hydraulikraum 7, der vorher durch die
Vorspannung der weichen Feder 10 nur gering war. Durch den Druckanstieg wird
einerseits das Klemmteil 9 (des Widerlagers) geringfügig zurückgeschoben und
drückt die Spannzange 11 nach außen an die Zylinderwand 1. Andererseits werden
der Kolben 8 und die Stange 6 mit großer Kraft entsprechend dem Verhältnis
der Stirnflächen von Kolben 8 zu Stange 3 weiter geschoben. Beim Rückwärtshub
wird die Kolbenstange aus der Feder gezogen, bis die Kugeln 4 in ihrer Nut
einrasten, am Haltering 13 anstoßen und über den Wellensicherungsring 12 die
Spannzange 11 gelöst wird.1 shows an example of a hydraulic booster in a
Fig. 2 zeigt beispielhaft einen mechanischen Kraftverstärker in einem Pneumatikzylinder
1. Als Druckschalter wirkt hier ein Keil 3b mit unterschiedlichen Schrägen.
So lange die vordere Rolle 14a am stumpfen Keil 3a anliegt, erfolgt keine
Kraftverstärkung. Folglich kann die Vorspannung der Feder 10 und die Kraft über
das Klemmteil 8 auf die Spannzange 11 klein bleiben. Erst bei Erhöhung der Gegenkraft
auf die Stange 6 wird der Keil weiter eingeschoben, die Rolle 14a
kommt auf den spitzwinkeligen Kegelteil zu liegen,und die Kräfte im Keilspalt 25
steigen je nach dem Verlauf des Übergangs 3c allmählich oder schnell an. Die
Spannzange verklemmt sich im Zylinder 1 und die Stange 5 wird mit großer Kraft
entsprechend den Winkeln von Keil 3b und Keilspalt 25 ausgeschoben. Die Lösung
der Spannzange 11 beim Rückhub erfolgt hier über einen Anker 23.Fig. 2 shows an example of a mechanical power amplifier in a
Fig. 3 zeigt beispielhaft einen mechanischen Kraftverstärker mit formschlüssiger
Abstützung. Am Ende des Zustellweges liegt die Spannfeder 10 am Ende des
Pneumatikzylinders 1 an. Gleichzeitig mit dem Anheben der Rolle 14a über den
stumpfen Keil 3a des Druckschalters werden die Sperrkugeln 24 durch eine
Schalthülse 2a in Ausnehmungen 1a der Innenwand des Zylinders 1 gedrückt.Fig. 3 shows an example of a mechanical power amplifier with positive
Support. At the end of the delivery path, the
Das Widerlager 9 des Kraftverstärkers kann sich im weiteren Krafthub über
Stützflächen 9a auf diesen Kugeln 24 abstützen. Die weiter nach vome geführte
Schalthülse 2a verhindert dabei eine Entriegelung.The
Claims (9)
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