EP2882967B1

EP2882967B1 - Zylinder-kolben-einheit

Info

Publication number: EP2882967B1
Application number: EP13791713.4A
Authority: EP
Inventors: Thomas Denkmeier; Kabir SECIBOVIC; Gregor Spachinger
Original assignee: Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
Current assignee: Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: EP2882967A1; WO2014022871A1; AT512663A4; AT512663B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Einheit, deren Kolben mit einer an einer Stirnseite des Zylinders herausragenden Kolbenstange verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Im Stand der Technik besteht Bedarf an präzise wirkenden Antriebseinheiten, deren Bewegungen zuverlässig kontrollierbar und exakt definiert sind. Insbesondere bei der exakten Ausrichtung von Werkzeugen, die abwechselnd in zwei unterschiedlichen Positionen eingesetzt werden, z.B. bei einem Unterwerkzeug das an einer Biegemaschine sowohl zum Falzen als auch zum Zudrücken verwendet wird und dazu in Richtung der sogenannten I-Achse verstellbar ist, kommen derartige Antriebseinheiten zum Einsatz. Diese bestehen aus einer Zylinder-Kolben-Einheit, deren an einer Stirnseite des Zylinders herausragende Kolbenstange das Werkzeug antreibt. Im Zusammenhang mit derartigen Zylinder-Kolben-Einheiten gibt es bislang keine Lösung den Hub der Kolbenstange auf zuverlässige, platzsparende und kostengünstige Weise zu begrenzen.
Die JPS58207508A offenbart eine Zylinder-Kolben-Einheit mit einer an beiden Stirnseiten des Zylinders herausragenden Kolbenstange. Während an einem Ende der Kolbenstage (in den Fig. jeweils rechterhand) die Ankopplung eines relativ zu bewegenden Teils erfolgen kann, befindet sich am gegenüberliegenden Ende des Zylinders (linkerhand) eine Hubbegrenzung. Diese umfasst zwei Einstellblöcke und einen Steuerblock, der an der Kolbenstange befestigt ist und sich mit dieser mitbewegt. Die Hubbewegung der Kolbenstange wird nach beiden Richtungen durch die Einstellblöcke begrenzt, die jeweils einen Anschlag für den Steuerblock bilden.
Die JPS61116111A offenbart eine Zylinder-Kolbeneinheit mit einer Hubbegrenzung. An dem aus dem Zylinder herausragenden Ende der Kolbenstange befindet sich ein radial nach außen ragender Zapfen, der ein Anschlagstück bildet. Ein zylinderförmiger Aufsatz weist auf seiner dem Zapfen zugewandten Seite, entlang seines Umfanges verteilte, unterschiedlich tiefe Einschnitte auf. Die Einschnitte bilden zusammen mit dem Zapfen unterschiedliche Anschlagpaarungen.
Die nicht gattungsgemäße EP0346504A1 offenbart eine kolbenstangenlose Kolben- Zylinder-Anordnung mit einer Vorrichtung zur Hubbegrenzung. Die Hubbegrenzung umfasst eine neben dem Zylinder drehbar gelagerte Trommel, von der entlang ihres Umfangs verschieden lange Begrenzungsanschläge parallel zur Zylinderlängsachse abragen. Ein entlang des Zylinders verfahrbarer Antriebsteil, der über Magnetanordnungen mit dem Kolben berührungslos gekoppelt ist, bildet einen Anschlagteil aus, der mit dem jeweils in Position gebrachten Begrenzungsanschlag der Trommel zusammenwirkt. Die in der EP0346504A1 offenbarte Hubbegrenzung ist nicht auf Zylinder mit Kolbenstangen übertragbar. Nachteilig bei dieser Anordnung ist auch, dass der Antriebsteil beim Anschlag unsymmetrisch belastet wird. Außerdem kann die Bewegung des Antriebsteils mit der Vorrichtung zur Hubbegrenzung nur in einer Richtung begrenzt werden.
Die FR988036A offenbart eine Drehbank mit einer Vorschubwelle mit einem einstellbaren Anschlag. Ein um die Wellenachse drehbarer Drehteil umschließt die Welle und definiert je nach Drehposition einen bestimmten Begrenzungsanschlag, mit dem ein an den beweglichen Teil der Vorschubwelle angebundener Anschlagteil zusammenwirkt. Diese Druckschrift liegt weit vom Erfindungsgegenstand ab, da sie keine Zylinder-Kolben-Einheit betrifft. Wie bei der EP0346504A1 ist auch hier ist eine Begrenzung des beweglichen Teils nur in einer Richtung möglich.
Die US76732A offenbart eine hydraulische Presse insbesondere zum Pressen von Tabak mit einem Zylinder und einem oberhalb des Zylinders angeordneten und an seiner Oberseite Abstufungen aufweisenden Ring, der in Bezug auf den Zylinder verdrehbar ist und als Halteeinrichtung für den auf der Kolbenstange sitzenden Presskopf fungiert. Der Presskopf ist über vertikal verlaufende Stangen mit dem Boden des Pressrahmens verbunden. Die Halteeinrichtung erlaubt das Halten des Pressrahmens in verschiedenen Höhenpositionen.
Die US3177980A offenbart eine hydraulische Verriegelungseinrichtung für das Steuern der Relativbewegung zweier Teile. Eine sich über den Zylinder hinaus erstreckende Stop-Hülse weist in ihrer Wand axial verlaufende Schlitze aus, die an einem ihrer Enden Abstufungen aufweisen. Ein mit der Kolbenstange verbundener und diametral orientierter Pin greift in diesen Schlitz ein, wodurch sein Weg durch das abgestufte Ende des Schlitzes begrenzt ist. Die Hülse ist drehbar, wodurch die gewünschte Abstufung als Hubbegrenzung ausgewählt werden kann.
Die DE1964126A1 offenbart eine Verriegelungsvorrichtung zur Steuerung der Relativbewegung zwischen zwei Teilen mit einem Hydraulikzylinder, der mit einem der zwei Teile verbunden ist. Eine Anschlageinrichtung besteht aus einem ersten Anschlag, der antriebsmäßig mit dem Zylinder verbunden ist, und einem zweiten Anschlag, der antriebsmäßig mit der Kolbenstange verbunden ist. An der rohrförmigen Kolbenstange ist. Erster und zweiter Anschlag wirken zusammen, um den Bereich des Kolbenhubes zu begrenzen. Der mit der Kolbenstange verbundene Anschlag besteht aus einer axial an den Zylinder angrenzenden Anschlaghülse, in der in Umfangsrichtung mehrere Abstufungen ausgebildet sind und die um die Zylinderachse drehbar ist. Mit den Abstufungen wirken radial verlaufende Anschlagfinger des mit dem Zylinder verbundenen Anschlages zusammen.
Die FR1596551A offenbart eine Hubbegrenzung für einen Zylinder mit Stangen, entlang derer Anschläge linear verstellbar sind. Diese Stangen sind an einer radialen Erweiterung am Zylinderkopf geführt und mit der Kolbenstange über ein Gestell verbunden.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Zylinder-Kolben-Einheit bereitzustellen, mit der die Bewegung der Kolbenstange zuverlässig und einstellbar definiert werden kann. Vorzugsweise soll der Weg der Kolbenstange in beide Richtungen begrenzbar und variabel einstellbar sein. Die Lösung soll platzsparend und kostengünstig sein. Insbesondere soll die Zylinder-Kolben-Einheit kompakten Aufbau aufweisen und auch in gängige Werkzeugmaschinen ohne aufwändige Adaptionen einbaubar sein.
Dieses Ziel wird mit einer Zylinder-Kolben-Einheit der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass das Gegenanschlagteil in zwei Bereichen, die in Bezug auf die Zylinderlängsachse axial voneinander beabstandet sind, jeweils unterschiedliche Begrenzungsanschläge ausbildet, sodass der Weg der Kolbenstange in beiden Richtungen unterschiedlich stark begrenzbar ist. Die beiden axial voneinander beabstandeten Bereiche des Gegenanschlagteils können z.B. seine Stirnseiten oder seitlich abragende Abschnitte des Gegenanschlagteils oder einander zugewandte Abschnitte oder Flächen sein.
Eine derartige Lösung ermöglicht nicht nur eine zuverlässige und definiert einstellbare Hubbegrenzung, sondern auch einen platzsparenden, kompakten Aufbau. Letzteres ermöglicht den Einsatz erfindungsgemäßer Zylinder-Kolben-Einheiten in gängigen (Werkzeug)Maschinen ohne aufwändige Adaptionen. Die Wegbegrenzung für die Verschiebung von Werkzeugen ist somit bereits im Antrieb integriert und bedarf keiner zusätzlicher Maßnahmen, wodurch auch die Kosten für die Aufrüstung einer Maschine mit einer variablen Wegbegrenzung gering gehalten werden.
Der zweite Abschnitt kann außen entlang des Zylinders sowohl an diesem anliegend als auch von diesem beabstandet verlaufen.
Die den unterschiedlichen Anschlagpaarungen zugeordneten Begrenzungsanschläge besitzen in axialer Richtung unterschiedliche Höhe oder Ausdehnung und begrenzen daher den axialen Weg unterschiedlich stark. Bevorzugt sind die Begrenzungsanschläge integral im Gegenanschlagstück ausgebildet. Zumindest jene Begrenzungsanschläge, die den Weg des Anschlagteils in einer axialen Richtung begrenzen, sind vorzugsweise jeweils einstückig mit dem Gegenanschlagsteil ausgebildet.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil relativ zum Zylinder drehbar und/oder bildet unterschiedliche Begrenzungsanschläge aus, die jeweils den unterschiedlichen Anschlagspaarungen zugeordnet sind. Das axial fixierte und somit in seiner axialen Position klar definierte Gegenanschlagteil ermöglicht die Realisierung exakt reproduzierbarer Begrenzungsanschläge und kann darüber hinaus als kompaktes Bauteil ausgebildet werden.
Bevorzugt bildet das Gegenanschlagteil auf beiden seiner Stirnseiten, die in Bezug auf die Zylinderlängsachse axial voneinander beabstandet sind, jeweils unterschiedliche Begrenzungsanschläge aus, sodass der Weg der Kolbenstange in beiden Richtungen unterschiedlich stark begrenzbar ist. Dadurch ergeben sich nicht nur in einer Wegrichtung der Kolbenstange verschieden einstellbare Anschlagpaarungen, sondern auch in der entgegengesetzten Richtung. Dies erhöht die Flexibilität und die Einsatzmöglichkeiten einer Zylinder-Kolben-Einheit.
Bevorzugt wird das Gegenanschlagteil aus zwei gegeneinander verdrehbaren Abschnitten gebildet, wobei eine der beiden Stirnseiten des Gegenanschlagteils auf dem einen der beiden Abschnitte ausgebildet ist und die andere Stirnseite des Gegenanschlagteils auf dem anderen Abschnitt ausgebildet ist. Dadurch können in Bezug auf beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange beliebige Kombinationen von Anschlagpaarungen eingestellt werden und die Endanschläge sowohl für das Ausfahren als auch das Einfahren der Kolbenstange je nach Bedarf eingestellt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Gegenanschlagteil aus zwei gegeneinander verdrehbaren Abschnitten gebildet, wobei der eine Bereich des Gegenanschlagteils, der unterschiedliche Begrenzungsanschläge ausbildet, auf dem einen der beiden Abschnitte ausgebildet ist und der andere Bereich des Gegenanschlagteils, der unterschiedliche Begrenzungsanschläge ausbildet, auf dem anderen Abschnitt ausgebildet ist.
In Bezug auf die letzten beiden Ausführungsformen und wie bereits erwähnt sind die beiden Bereiche, die in Bezug auf die Zylinderlängsachse axial voneinander beabstandet sind und an denen jeweils unterschiedliche Begrenzungsanschläge ausgebildet sind, vorzugsweise die beiden Stirnseiten des Gegenanschlagteils.
Bevorzugt wird der zweite Abschnitt des Anschlagteils durch zumindest einen länglichen Arm gebildet, der sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Zylinders erstreckt. Ein derart verlaufender Arm beansprucht kaum Raum, wodurch die Zylinder-Kolben-Einheit besonders platzsparend ausgebildet werden kann.
Bevorzugt wird der zweite Abschnitt des Anschlagteils durch zumindest zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Arme gebildet, die entlang einander gegenüberliegender Seiten des Zylinders verlaufen. Dies ermöglicht eine symmetrische Beaufschlagung des Anschlagteils und des Gegenanschlagteils während des Anschlagens, wodurch Verschleiß oder Verklemmungen der beweglichen Teile verhindert wird.
Bevorzugt weist der zweite Abschnitt des Anschlagteils zwei in Bezug zur Zylinderlängsachse axial voneinander beabstandete, mit dem Gegenanschlagteil zusammenwirkende Anschlagstrukturen auf und ragt das Gegenanschlagteil zumindest teilweise in den Bereich zwisehen den Anschlagstrukturen, sodass der Weg der Kolbenstange in beiden Richtungen begrenzbar ist. Mit nur einem Anschlagteil kann somit der Weg in beide Kolbenrichtungen begrenzt werden, wodurch die Einsatzmöglichkeiten der Zylinder-Kolben-Einheit erhöht werden.
Bevorzugt sind die Anschlagstrukturen in Form von Nasen ausgebildet, die in Bezug zum Zylinder radial nach außen ragen. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, ohne vermehrten Raumbedarf Begrenzungen für die entgegengesetzten Wegrichtungen zu schaffen.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil auf Höhe des Zylinders angeordnet. Dabei kann das Gegenanschlagteil den Zylinder umschließen oder neben dem Zylinder angeordnet sein, wodurch eine besonders kompakte Bauweise erzielt wird.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil um die Längsachse des Zylinders drehbar. Dies stellt eine besonders platzsparende und leicht zu handhabende Ausführung dar.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil in Form einer den Zylinder umschließenden Hülse ausgebildet. Da die Dicke der Hülsenwand gering gehalten werden kann, wird durch diese Ausführung der Platzbedarf noch weiter verringert. Außerdem ergibt sich dadurch eine kompakte Konstruktion.
Bevorzugt werden die unterschiedlichen Begrenzungsanschläge durch eine stufenförmig ausgebildete Wand der Hülse gebildet. Das Gegenanschlagteil kann somit kompakt und einfach hergestellt werden. Die Stufen in der Wand können z.B. in einer Wandausnehmung ausgebildet sein, die sich in axialer Richtung öffnet. Alternativ könnte es sich bei den Stufen um axiale Vorsprünge handeln.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil in Form der Hülse samt den intergierten Begrenzungsanschlägen aus einem Stück gefertigt.
Bevorzugt ist zum axialen Halten des Gegenanschlagteils eine auf dem Zylinder sitzende Halterung vorgesehen. Hier übernimmt der Zylinder die zusätzliche Funktion des Haltens des Gegenanschlagteils. Die Halterung kann unmittelbar oder mittelbar am Zylinder befestigt sein.
Bevorzugt wird die Halterung aus zumindest zwei axial voneinander beabstandeten, radial nach außen ragenden Vorsprüngen gebildet, zwischen denen das Gegenanschlagteil eingesetzt ist, wodurch sich eine zuverlässige axiale Fixierung ergibt.
Bevorzugt laufen die Vorsprünge zumindest abschnittsweise um den Zylinder. Neben einer einfachen Herstellung wird dadurch die Fixierung des Gegenanschlagteils sichergestellt. Seine drehbare Lagerung relativ zum Zylinder wird durch die Vorsprünge positiv beeinflusst.
Bevorzugt ist der zweite Abschnitt des Anschlagteils durch die Vorsprünge in axialer Richtung geführt. Die Vorsprünge übernehmen damit eine weitere Funktion, wodurch ein besonders kompakter und vor Verschleiß geschützter Aufbau entsteht.
Bevorzugt ist die Halterung auf einer zwischen dem Gegenanschlagteil und dem Zylinder angeordneten Zwischenhülse ausgebildet, an der das Gegenanschlagteil drehbar gelagert ist. Eine herkömmliche Zylinder-Kolben-Einheit kann auf diese Weise einfach nachgerüstet werden, in dem die an den Zylinder angepasst Zwischenhülse samt Gegenanschlagteil und Anschlagteil auf den Zylinder aufgesetzt werden.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil um eine Drehachse drehbar, die seitlich vom Zylinder beabstandet angeordnet und im Wesentlichen parallel zur Zylinderlängsachse ist. In dieser Ausführung ist das Gegenanschlagteil gesondert und vom Zylinder beabstandet zugänglich.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil als Trommel ausgebildet ist, deren Längsachse im Wesentlichen mit ihrer Drehachse zusammenfällt. Eine Trommel ist leicht handhabbar und mit verschiedenen Begrenzungsanschlägen zu versehen.
Bevorzugt sind die Begrenzungsanschläge an einer Stirnseite der Trommel als sektorweise Abstufungen ausgebildet. Die Begrenzungsanschläge sind somit integral im Gegenanschlagteil geformt.
Bevorzugt ist ein unterer Abschnitt des Zylinders mit einem unteren Abschnitt der Drehachse über ein erstes Verbindungselement verbunden und ein oberer Abschnitt des Zylinders mit einem oberen Abschnitt der Drehachse über ein zweites Verbindungselement verbunden. Dies ergibt eine stabile Konstruktion, die eine relative Verschiebung zwischen Zylinder und Gegenanschlagteil verhindert.
Bevorzugt ist in einem der Verbindungselemente eine Durchführung vorgesehen, durch die der Anschlagteil hindurchgeführt ist. Durch diese Konstruktion ist der Anschlagteil vor äußeren mechanischen Einflüssen besser geschützt und die Durchführung kann sogar als axiale Führung für den Anschlagteil dienen.
Bevorzugt verläuft der zweite Abschnitt des Anschlagteils zwischen Zylinder und Gegenanschlagteil. Der Anschlagteil kann zur Gänze oder nur abschnittsweise zwischen Zylinder und Anschlagteil verlaufen. Neben einer kompakten Bauweise kann dadurch das Anschlagteil geführt und/oder besser vor mechanischen Einflüssen geschützt werden.
Bevorzugt ist das Gegenanschlagteil manuell verdrehbar, sodass eine einfache Einstellung eines bestimmten Begrenzungsanschlages in den Weg des Anschlagteils erfolgen kann. Die Anschlagpaarung kann per Hand relativ flott und wiederholgenau eingestellt werden.
Bevorzugt wirkt das Gegenanschlagteil mit einer Einrasteinrichtung zusammen, mit der die den jeweiligen Anschlagspaarungen zugeordneten Drehpositionen des Gegenanschlagteils arretierbar sind. Dies verhindert, dass ein bereits eingestellter Begrenzungsanschlag z.B. durch Erschütterungen aus seiner Position gelangt.
Bevorzugt umfasst die Einrasteinrichtung ein vorzugsweise federbeaufschlagtes Kugeldruckstück. Dies stellt eine einfache und zuverlässige Variante dar. Die Einrasteinrichtung lässt das Gegenanschlagstück bei jeder Position (z.B. bei einer Trommel oder Hülse bei jedem Sektor) kraftschlüssig einrasten.
Bevorzugt umfasst das die Zylinder-Kolben-Einheit eine Einrichtung zum Messen des zurückgelegten Kolbenweges (Wegmesssystem für Zylinderposition). Neben der Hubbegrenzungseinrichtung kann dadurch der eingestellte Kolbenweg überprüft werden.
Bevorzugt umfasst die Zylinder-Kolben-Einheit eine Einrichtung zum Messen der relativen Drehposition des Gegenanschlagteils, insbesondere in Form einer Winkelmesseinrichtung (Wegmesssystem für Trommel- oder Hülsenwinkel). Dadurch kann kontrolliert werden, ob die gewünschte Anschlagspaarung ordnungsgemäß eingestellt wurde.
Bevorzugt ist die Zylinder-Kolben-Einheit pneumatisch betätigbar und stellt somit einen Pneumatikantrieb mit mehreren Endanschlägen dar. Gerade bei pneumatisch betätigten Zylindern stellt die erfindungsgemäße Hubbegrenzungseinrichtung eine besondere Ergänzung Ihrer Einsatzmöglichkeiten dar.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet einer erfindungsgemäßen Zylinder-Kolben-Einheit ist eine Biegemaschine zum Biegen insbesondere flächiger Werkstücke mit einem Unterwerkzeug (oder auch Gesenk) und einem Oberwerkzeug, die durch einen ersten Antrieb aufeinander zu bewegbar sind, um den Biegevorgang zu bewirken. Ein zweiter Antrieb ist dazu gedacht, um das Unterwerkzeug zu als solches zu bewegen, z.B. zu justieren oder an verschiedene Werkstückgrößen anzupassen. Für diese Verschiebung könnte nun als zweiter Antrieb eine Zylinder-Kolben-Einheit gemäß Erfindung zum Einsatz kommen. Die durch den zweiten Antrieb definierte Achse wird üblicherweise auch als I-Achse bezeichnet. Eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolben-Einheit ist wesentlich kostengünstiger als ein CNC gesteuerter Antrieb und wesentlich einfacher zu bedienen als bisherige Pneumatik-I-Achsen.
Der Zylinderantrieb kann somit effizient und sicher für die I-Achsen-Bewegung einer Biegemaschine verwendet werden.
Abschließend ist hervorzuheben, dass die Ausführungsformen ohne lose oder lose abragende Teile verwirklicht werden können mit positivem Einfluss auf Lebensdauer und Handhabung.
Eine besondere Ausführungsform beinhaltet, dass an einem pneumatischen Zylinder ein Mechanismus angebracht wird, der teilweise an das bewegliche System bzw. teilweise an das Fixsystem gebunden ist. Fixe und bewegliche Teile haben miteinander verschiedene Endanschläge. Es kann der Mechanismus so verstellt werden, dass sich die Endanschläge (in Hubrichtung gemessen) digital verändern.
In einem Umsetzungsbeispiel gibt es eine Trommel (Gegenanschlagteil), welche in ihren Sektoren je zwei zueinander passende, vordefinierte Endanschläge hat. Die Trommel ist im Fixsystem. Eine Gabel (Anschlagteil), welche zwei Anschlagflächen/-strukturen aufweist, ist mit dem beweglichen System gekoppelt. Die Trommel kann per Hand rotiert werden und somit werden die verschiedenen Anschlagpaarungen eingestellt.
Man kann diese Trommel in der Länge 2-teilen, um doppelte Anschlag-Kombinationen zu erhalten.
In einem weiteren Umsetzungsbeispiel handelt es sich um einen (Kompakt)Zylinder mit nebenliegendem Anschlagmechanismus.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1: eine Zylinder-Kolben-Einheit;
Fig. 2: die Zylinder-Kolben-Einheit aus Fig. 1 mit unterschiedlich stark ausgefahrener Kolbenstange;
Fig. 3: eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zylinder-Kolben-Einheit;
Fig. 4: die Zylinder-Kolben-Einheit aus Fig. 3 mit unterschiedlich stark ausgefahrener Kolbenstange;
Fig. 5: die Zylinder-Kolben-Einheit aus Fig. 3 mit teilweise aufgeschnittenem Anschlagmechanismus ;
Fig. 6: die Zylinder-Kolben-Einheit aus Fig. 3 mit teilweise aufgeschnittenem Anschlagmechanismus, wobei die Schnittebene in Bezug zur Schnittebene der Fig. 5 um 90° geneigt ist;
Fig. 7: eine Zylinder-Kolben-Einheit im Schnitt entlang der Zylinderlängsachse.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Zylinder-Kolben-Einheit, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Zylinder-Kolben-Einheit 1. Ein im Inneren des Zylinders 2 verschieblich angeordneter Kolben ist mit der an der Stirnseite des Zylinders 2 herausragenden Kolbenstange 3 verbunden (ähnlich wie anhand der Fig. 7 dargestellt). Der Zylinder 2 definiert eine Zylinderlängsachse 20. Fig. 1 zeigt eine ausgefahrene Stellung der Kolbenstange 3 und Fig. 1 eine eingefahrene Stellung der Kolbenstange 3. Die Zylinder-Kolben-Einheit 1 weist eine variabel einstellbare Hubbegrenzungseinrichtung in Form eines Anschlagmechanismus 5 auf, der ein Anschlagteil 6 und ein Gegenanschlagteil 11 umfasst.
Das Anschlagteil 6 ist mit einem ersten Abschnitt 7 an einem aus dem Zylinder 2 ragenden Teil der Kolbenstange 3 befestigt und wirkt mit einem zweiten Abschnitt 8, der außen entlang des Zylinders 2 verläuft, in der jeweiligen Anschlagstellung mit dem Gegenanschlagteil 11 zusammen.
Das Gegenanschlagteil 11 ist - in axialer Richtung gesehen - auf Höhe des Zylinders 2 angeordnet und in Bezug auf den Zylinder 2 axial fixiert. Das Gegenanschlagteil 11 ist relativ zum Anschlagteil 6 drehbar, wobei Anschlagteil 6 und Gegenanschlagteil 11 in Abhängigkeit der relativen Drehposition unterschiedliche Anschlagpaarungen ausbilden, durch die der Weg der Kolbenstange 3 unterschiedlich stark begrenzbar ist.
Das Gegenanschlagteil 11 ist relativ zum Zylinder 2 drehbar und bildet unterschiedliche Begrenzungsanschläge 12 aus, die jeweils den unterschiedlichen Anschlagspaarungen zugeordnet sind. Das Gegenanschlagteil 11 kann auf beiden seiner Stirnseiten, die in Bezug auf die Zylinderlängsachse 20 axial voneinander beabstandet sind, jeweils unterschiedliche Begrenzungsanschläge ausbilden, sodass der Weg der Kolbenstange 3 in beiden Richtungen unterschiedlich stark begrenzbar ist.
Der zweite Abschnitt 8 des Anschlagteils 6 wird durch einen länglichen Arm gebildet, der sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 20 des Zylinders 2 erstreckt, und weist zwei in Bezug zur Zylinderlängsachse 20 axial voneinander beabstandete, mit dem Gegenanschlagteil 11 zusammenwirkende Anschlagstrukturen 9, 10 auf. Das Gegenanschlagteil 11 ragt mit einem peripheren Teil in den Bereich zwischen den Anschlagstrukturen 9, 10, sodass der Weg der Kolbenstange 3 in beiden Richtungen begrenzbar ist. Die Anschlagstrukturen 9, 10 sind in Form von Nasen ausgebildet, die in Bezug zum Zylinder 2 radial nach außen ragen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gegenanschlagteil 11 um eine Drehachse 19 drehbar, die seitlich vom Zylinder 2 beabstandet angeordnet ist und im Wesentlichen parallel zur Zylinderlängsachse 20 steht.
Das Gegenanschlagteil 11 ist in Form einer Trommel ausgebildet, deren Längsachse im Wesentlichen mit ihrer Drehachse 19 zusammenfällt. Die unterschiedlichen Begrenzungsanschläge 12 sind an einer Stirnseite der Trommel als sektorweise Abstufungen ausgebildet. Zu sehen sind in den Fig. 1 und 2 nur die oberen Begrenzungsanschläge 12, jedoch können auch an der unteren Stirnseite der Trommel entsprechend ausgebildete Begrenzungsanschläge (für die untere Anschlagstruktur 9) vorgesehen sein. Die Trommel kann entlang ihrer Länge auch 2-geteilt ausgebildet sein, um doppelte Anschlag-Kombinationen zu erhalten. In dieser Ausführungsform wird das Gegenanschlagteil 11 aus zwei gegeneinander verdrehbaren Abschnitten gebildet, wobei eine der beiden Stirnseiten des Gegenanschlagteils 11 auf dem einen der beiden Abschnitte ausgebildet ist und die andere Stirnseite des Gegenanschlagteils 11 auf dem anderen Abschnitt ausgebildet ist. In den Fig. 1 und 2 ist der obere Abschnitt gegen den unteren Abschnitt verdrehbar (durch eine Trennlinie angedeutet).
Ein unterer Abschnitt des Zylinders 2 ist mit einem unteren Abschnitt der Drehachse 19 über ein erstes Verbindungselement 21 verbunden und ein oberer Abschnitt des Zylinders 2 ist mit einem oberen Abschnitt der Drehachse 19 über ein zweites Verbindungselement 22 verbunden. Als Vermittlungselement kann z.B. wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt eine Stange dienen, die sich zwischen erstem und zweitem Verbindungselement erstreckt und deren Längsachse vorzugsweise mit der Drehachse 19 zusammenfällt.
Im oberen Verbindungselement 22 ist eine Durchführung 23 vorgesehen, durch die der Anschlagteil 6 hindurchgeführt ist. Aus Fig. 1 und Fig. 2 ist ersichtlich, dass der längliche zweite Abschnitt 8 des Anschlagteils 6 zwischen Zylinder 2 und Gegenanschlagteil 11 verläuft.
In den Fig. 3 bis 6 ist eine weitere für sich eigenständige Ausführungsform einer Zylinder-Kolben-Einheit 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auch auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen. Dabei ist die Kolbenstange in Fig. 3 eingefahren und in Fig. 4 ausgefahren, während in den Fig. 5 und 6 der Anschlagmechanismus zum Teil 'aufgeschnitten' dargestellt ist. Als Ergänzung zeigt Fig. 7 einen Schnitt entlang der Zylinderlängsachse 20 und den im Zylinder 2 beweglichen Kolben 4.
In der Ausführungsform der Fig. 3 bis 6 ist das Gegenanschlagteil 11 um die Längsachse 20 des Zylinders 2 drehbar und bildet ebenfalls unterschiedliche Begrenzungsanschläge 12, 13 aus, die jeweils den unterschiedlichen Anschlagspaarungen zugeordnet sind.
Das Gegenanschlagteil 11 bildet auf beiden seiner Stirnseiten, die in Bezug auf die Zylinderlängsachse 20 axial voneinander beabstandet sind, jeweils unterschiedliche Begrenzungsanschläge 12, 13 aus, sodass der Weg der Kolbenstange 3 in beiden Richtungen unterschiedlich stark begrenzbar ist.
Der erste Abschnitt 7 des Anschlagteils 6 ist im dargestellten Beispiel eine Scheibe, die mit ihrer zentralen Öffnung über die Kolbenstange 3 geschoben und mittels Muttern dort fixiert wird.
Der zweite Abschnitt 8 des Anschlagteils 6 wird durch zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Arme gebildet, die entlang einander gegenüberliegender Seiten des Zylinders 2 verlaufen und sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 20 des Zylinders 2 erstrecken. Das Anschlagteil 6 besitzt hier die Form einer Gabel.
Auch bei dieser Ausführungsform weist der zweite Abschnitt 8 des Anschlagteils 6 zwei in Bezug zur Zylinderlängsachse 20 axial voneinander beabstandete, mit dem Gegenanschlagteil 11 zusammenwirkende Anschlagstrukturen 9, 10 auf (z.B. in Form von radial nach außen ragenden Nasen), wobei das Gegenanschlagteil 11 teilweise in den Bereich zwischen den Anschlagstrukturen 9, 10 ragt, sodass der Weg der Kolbenstange 3 in beiden Richtungen begrenzbar ist.
Das Gegenanschlagteil 11 ist in Form einer den Zylinder 2 umschließenden und um den Zylinder drehbaren Hülse 14 ausgebildet. Die unterschiedlichen Begrenzungsanschläge 12, 13 an der oberen und an der unteren Stirnseite der Hülse 14 werden durch eine stufenförmig ausgebildete Wand der Hülse 14 gebildet.
Auch bei dieser Ausführungsform könnte das Gegenanschlagteil 11 aus zwei gegeneinander verdrehbaren Abschnitten gebildet werden, sodass die oberen Begrenzungsanschläge 12 und die unteren Begrenzungsanschläge 13 noch zusätzlich gegeneinander (um die Zylinderlängsachse) verdrehbar sind.
Zum axialen Halten bzw. Fixieren des Gegenanschlagteils 11 ist eine auf dem Zylinder 2 sitzende Halterung 15 vorgesehen. Die Halterung 15 wird aus zumindest zwei axial voneinander beabstandeten, radial nach außen ragenden Vorsprüngen 16, 17 gebildet, zwischen denen die Hülse 14 eingesetzt ist. Die Vorsprünge 16, 17 laufen zumindest abschnittsweise um den Zylinder 2. Die beiden Arme des zweiten Abschnitts 8 des Anschlagteils 6 werden in den unterbrochenen Abschnitten der Vorsprünge 16, 17 in axialer Richtung geführt. Die Halterung 15 mit den Vorsprüngen 16, 17 ist auf einer zwischen dem Gegenanschlagteil 11 und dem Zylinder 2 angeordneten Zwischenhülse 18 ausgebildet, an der das Gegenanschlagteil 11 auch drehbar gelagert ist.
Wie bei der ersten Ausführungsform verläuft auch hier der zweite Abschnitt 8 bzw. die Arme des Anschlagteils 6 abschnittsweise zwischen Zylinder 2 und Gegenanschlagteil 11.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und sind weitere Ausführungen möglich. Z.B. kann das Gegenanschlagteil 11 manuell verdrehbar sein. Auch kann das Gegenanschlagteil 11 mit einer Einrasteinrichtung zusammenwirken, mit der die den jeweiligen Anschlagspaarungen zugeordneten Drehpositionen des Gegenanschlagteils 11 arretierbar sind. Eine solche Einrasteinrichtung kann z.B. ein vorzugsweise federbeaufschlagtes Kugeldruckstück umfassen, das in entsprechende, den Anschlagpaarungen zugeordnete Ausnehmungen im Gegenanschlagteil einrasten kann.
Die Zylinder-Kolben-Einheit 1 kann zusätzlich eine Einrichtung zum Messen des zurückgelegten Kolbenweges und/oder eine Einrichtung zum Messen der relativen Drehposition des Gegenanschlagteils 11, insbesondere in Form einer Winkelmesseinrichtung, umfassen.
Besonders bewährt hat sich die erfindungsgemäße Lösung bei pneumatisch betätigbaren Zylindern, jedoch sind auch alle anderen Zylindertypen durch die Erfindung mitumfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Zylinder-Kolben-Einheit diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Merkmalen und Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2; 3, 4, 5, 6 und 7 dargestellten Merkmale den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind der Beschreibung und den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

Bezugszeichenaufstellung

1: Zylinder-Kolben-Einheit
2: Zylinder
3: Kolbenstange
4: Kolben
5: Anschlagmechanismus

6: Anschlagteil
7: Abschnitt
8: Abschnitt
9: Anschlagstruktur
10: Anschlagstruktur

11: Gegenanschlag
12: Begrenzungsanschlag
13: Begrenzungsanschlag
14: Hülse
15: Halterung

16: Vorsprung
17: Vorsprung
18: Zwischenhülse
19: Drehachse
20: Zylinderlängsachse

21: Verbindungselement
22: Verbindungselement
23: Durchführung

Claims

Zylinder-Kolben-Einheit (1), deren Kolben (4) mit einer an einer Stirnseite des Zylinders (2) herausragenden Kolbenstange (3) verbunden ist und die eine variabel einstellbare Hubbegrenzungseinrichtung in Form eines Anschlagmechanismus (5) aufweist, der ein Anschlagteil (6) und ein Gegenanschlagteil (11) umfasst, wobei das Anschlagteil (6) mit einem ersten Abschnitt (7) an einem aus dem Zylinder (2) ragenden Teil der Kolbenstange (3) befestigt ist und mit einem zweiten Abschnitt (8), der außen entlang des Zylinders (2) verläuft, in einer Anschlagstellung mit dem Gegenanschlagteil (11) zusammenwirkt, und wobei das Gegenanschlagteil (11) in Bezug auf den Zylinder (2) axial gehalten ist, und wobei das Gegenanschlagteil (11) relativ zum Anschlagteil (6) drehbar ist, wobei Anschlagteil (6) und Gegenanschlagteil (11) in Abhängigkeit der relativen Drehposition unterschiedliche Anschlagpaarungen ausbilden, durch die der Weg der Kolbenstange (3) unterschiedlich stark begrenzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) in zwei Bereichen, die in Bezug auf die Zylinderlängsachse (20) axial voneinander beabstandet sind, jeweils unterschiedliche Begrenzungsanschläge (12, 13) ausbildet, so dass der Weg der Kolbenstange (3) in beiden Richtungen unterschiedlich stark begrenzbar ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) relativ zum Zylinder (2) drehbar ist und/oder unterschiedliche Begrenzungsanschläge (12, 13) ausbildet, die jeweils den unterschiedlichen Anschlagspaarungen zugeordnet sind.
Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bereiche, die in Bezug auf die Zylinderlängsachse (20) axial voneinander beabstandet sind und an denen jeweils unterschiedliche Begrenzungsanschläge (12, 13) ausgebildet sind, die beiden Stirnseiten des Gegenanschlagteils (11) sind.
Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) aus zwei gegeneinander verdrehbaren Abschnitten gebildet wird, wobei eine der beiden Stirnseiten des Gegenanschlagteils (11) auf dem einen der beiden Abschnitte ausgebildet ist und die andere Stirnseite des Gegenanschlagteils (11) auf dem anderen Abschnitt ausgebildet ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) des Anschlagteils (6) durch zumindest einen länglichen Arm gebildet wird, der sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse (20) des Zylinders (2) erstreckt und/oder dass der zweite Abschnitt (8) des Anschlagteils (6) durch zumindest zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Arme gebildet wird, die entlang einander gegenüberliegender Seiten des Zylinders (2) verlaufen.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) des Anschlagteils (6) zwei in Bezug zur Zylinderlängsachse (20) axial voneinander beabstandete, mit dem Gegenanschlagteil (11) zusammenwirkende Anschlagstrukturen (9, 10) aufweist und dass das Gegenanschlagteil (11) zumindest teilweise in den Bereich zwischen den Anschlagstrukturen (9, 10) ragt, sodass der Weg der Kolbenstange (3) in beiden Richtungen begrenzbar ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) den Zylinder (2) umschließt oder neben dem Zylinder (2) angeordnet ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) in Form einer den Zylinder (2) umschließenden Hülse (14) ausgebildet ist und um die Längsachse (20) des Zylinders (2) drehbar ist, wobei vorzugsweise die unterschiedlichen Begrenzungsanschläge (12, 13) durch eine stufenförmig ausgebildete Wand der Hülse (14) gebildet werden.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum axialen Halten des Gegenanschlagteils (11) eine auf dem Zylinder (2) sitzende Halterung (15) vorgesehen ist, wobei die Halterung (15) aus zumindest zwei axial voneinander beabstandeten, radial nach außen ragenden Vorsprüngen (16, 17) gebildet wird, zwischen denen das Gegenanschlagteil (11) eingesetzt ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (8) des Anschlagteils (6) durch die Vorsprünge (16, 17) in axialer Richtung geführt ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum axialen Halten des Gegenanschlagteils (11) eine auf dem Zylinder (2) sitzende Halterung (15) vorgesehen ist und dass die Halterung (15) auf einer zwischen dem Gegenanschlagteil (11) und dem Zylinder (2) angeordneten Zwischenhülse (18) ausgebildet ist, an der das Gegenanschlagteil (11) drehbar gelagert ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) um eine Drehachse (19) drehbar ist, die seitlich vom Zylinder (2) beabstandet angeordnet und im Wesentlichen parallel zur Zylinderlängsachse (20) ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) als Trommel ausgebildet ist, deren Längsachse im Wesentlichen mit ihrer Drehachse (19) zusammenfällt, wobei vorzugsweise die Begrenzungsanschläge (12) an einer Stirnseite der Trommel als sektorweise Abstufungen ausgebildet sind.
Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Abschnitt des Zylinders (2) an einem unteren Abschnitt der Drehachse (19) über ein erstes Verbindungselement (21) angebunden ist und ein oberer Abschnitt des Zylinders (2) an einem oberen Abschnitt der Drehachse (19) über ein zweites Verbindungselement (22) angebunden ist, wobei vorzugsweise in einem der Verbindungselemente (22) eine Durchführung (23) vorgesehen ist, durch die der Anschlagteil (6) hindurchgeführt ist.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) mit einer Einrasteinrichtung zusammenwirkt, mit der die den jeweiligen Anschlagspaarungen zugeordneten Drehpositionen des Gegenanschlagteils (11) arretierbar sind.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Kolben-Einheit (1) eine Einrichtung zum Messen der relativen Drehposition des Gegenanschlagteils (11), insbesondere in Form einer Winkelmesseinrichtung, umfasst.
Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenanschlagteil (11) aus zwei gegeneinander verdrehbaren Abschnitten gebildet wird, wobei der eine Bereich des Gegenanschlagteils (11), der unterschiedliche Begrenzungsanschläge (12) ausbildet, auf dem einen der beiden Abschnitte ausgebildet ist und der andere Bereich des Gegenanschlagteils (11), der unterschiedliche Begrenzungsanschläge (13) ausbildet, auf dem anderen Abschnitt ausgebildet ist.