WO2007054145A1 - Doppelwirkender plungerzylinder und antrieb für einen greifer - Google Patents

Doppelwirkender plungerzylinder und antrieb für einen greifer Download PDF

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Rolf Mieger
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Rolf Mieger
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    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1457—Piston rods

Definitions

  • the invention relates to a double-acting plunger cylinder and a drive for a gripper, are used in the double-acting plunger cylinder.
  • hydraulic cylinders are used in a large number of variants.
  • double-acting plunger cylinders are used here, which are also referred to as plunger cylinders.
  • these double-acting plunger cylinders are connected via hydraulic hoses to a corresponding hydraulic source.
  • These hydraulic hoses prove to be weak points of the construction.
  • the hydraulic hoses age and must therefore be replaced after a certain period of operation.
  • the hydraulic hoses can not be completely protected against mechanical damage even with a suitable structural design.
  • Object of the present invention is to provide a double-acting plunger cylinder and equipped with this drive for a gripper that can work trouble-free even in rough operation.
  • the double-acting plunger cylinder comprises a piston rod and a cylinder, wherein in the cylinder pressure chambers for receiving the hydraulic oil are formed and wherein two inputs are provided in a pressure chamber of the cylinder, which are supplied via a subsequent distributor with hydraulic oil.
  • One of the two inputs forms the connection to the immediately adjoining pressure chamber.
  • the second input forms the connection to the pressure chamber located on the other side of the piston rod, whereby the hydraulic oil can be conducted through a tube adjoining the second inlet and through a longitudinal bore provided in the piston into which the tube can be inserted.
  • the hose access to the Doppelplungerzylinder can be completely eliminated. This is associated with the fact that the corresponding Doppelplungerzylinder are easily installed even in tight spaces.
  • the inputs can be arranged on the cylinder bottom. Between the inputs and the distributor corresponding couplings can be arranged.
  • the longitudinal bore in the piston for receiving the tube and for passing the hydraulic oil can advantageously extend centrically along the piston axis.
  • a bearing eye can attach to the piston. About this then the movement can be transmitted via a corresponding linkage.
  • the invention further relates to a gripper with at least one double-acting plunger cylinder according to the previously defined embodiment.
  • a gripper with at least one double-acting plunger cylinder according to the previously defined embodiment.
  • at least one double-acting plunger cylinder in a structural unit, followed by the manifold for the hydraulic oil.
  • the distributor for the hydraulic oil can be integrated into the structural unit.
  • the welded construction may consist of a cover plate and a base plate and a central holding rod connecting them, around which the double-acting plunger cylinders are arranged between the base plate and the cover plate.
  • a further preferred embodiment includes that a part of the cylinder of the double-acting plunger cylinder is formed integrally with the stator of the rotary feedthrough for the hydraulic oil supply.
  • a significant simplification of the hydraulic oil supply can be achieved.
  • FIG. 1 shows a drive for a gripping tool according to a first embodiment of the present invention in a partially sectioned illustration
  • Figure 2 a drive according to Figure 1 according to a second modified
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention
  • Figure 4 a fourth embodiment of the present invention.
  • a drive 10 for a gripper which can be applied, for example, on the stem of a hydraulic excavator shown.
  • the drive consists in its core of several double-acting plunger cylinders 12.
  • the plunger cylinders 12 each have a cylinder 14 and a piston rod 16.
  • the plunger cylinders 12 are part of a structural unit, which is designed in the present case as a welded construction.
  • This assembly consists of a cover plate 18 and a bottom plate 20, which are connected to each other via a central support rod 22. Arranged around this central support rod 22, the plunger cylinders 12 are arranged.
  • the piston rod 16 of the double-acting plunger cylinder 12 each has a bearing eye 24, via which the movement is transferable to a transmission.
  • a corresponding longitudinal slot can be provided in the cylinder 14. In the embodiment shown here, however, instead of a longitudinal slot of the cylinder 14 is divided into two, so that here in the central region which is not covered by the cylinder, a free movement of the bearing eye 24 is possible.
  • a plunger cylinder 12 is shown cut away. Between the piston rod 16 and the cylinder 14, a pressure chamber 26 is formed in each case. In this, the hydraulic oil is pressed to move the piston rod 16 and pushed out in a countermovement by the piston rod from the pressure chamber again.
  • two inputs 30 and 32 are formed in the cylinder bottom 28. These inputs are connected to a hydraulic oil source as will be shown below.
  • the inlet 30 is connected to the immediately adjacent pressure chamber 26 and allows inflow of the hydraulic oil into this chamber and outflow of the hydraulic oil out of this chamber.
  • the inlet 32 which is arranged centrally in the cylinder bottom 28, is connected to a tube 34, which extends into a bore 36 within the piston rod 16. Through the inlet 32, the tube 34 and finally the longitudinal bore 36, the hydraulic oil can flow into the pressure chamber 26 opposite the inlet 32 or flow out therefrom.
  • a known open rotary drive 41 Placed on the manifold 38 is a known open rotary drive 41, which is connectable via a bearing eye 42, for example, with the stem of an excavator and a corresponding patch rotary union 44 through which the hydraulic oil are also routed in the manifold 38 in a known manner can.
  • FIG. 2 shows a variant which largely corresponds to that according to FIG.
  • the cover plate is 18th the welded construction replaced by a flanged in this Ausf ⁇ hrungsbeispiel 39 distributor.
  • the distributor 39 can also be designed screw-on. This has the advantage that the material can be chosen freely and that the distributor can be processed better.
  • bearing eyes 46 are provided, which are welded to the bottom plate 20.
  • only one double-acting plunger cylinder 12 is included, which can be provided here, for example, as a drive for a clamshell grab.
  • the hydraulic oil supply takes place here via a compact rotary drive 50 with integrated rotary feedthrough 52, which also serves as a distributor plate for supplying the pressure chambers with hydraulic oil.
  • the cylinder 14 is provided in the embodiment shown here with a flange 54.
  • the basic structure of the hydraulic oil supply within the Doppelplun- gerzylinder 12 corresponds to that, as previously explained in detail with reference to FIG 1.
  • FIG. 3 largely corresponds to that according to FIG. 4.
  • the bottom piece 56 of the cylinder 14 is designed such that it is formed integrally with the stator 58 of the rotary leadthrough 52. As a result, a substantial simplification of the hydraulic oil supply is achieved.
  • FIG. 5 show different embodiments of the hydraulic oil supply from the distributor plate 38 in the inputs 30 and 32.
  • each differently constructed coupling elements are included.
  • the coupling elements 60 each extend in blind-hole-like bores in the distributor plate 38 or in the cylinder bottom 28.
  • couplings 62 in the form of screwed-in bushings are included, which are only in blind bores in the distributor plate 38 extend. They are here via sealing rings 64 sealed on the surface of the cylinder bottom 28. In the region of the tube 34, however, a pipe holding part 66 corresponding to the coupling piece 62 is provided within the cylinder bottom 28.
  • the coupling 60 according to FIG. 5 permits a radial seal and thus a greater axial displacement
  • the coupling 62 according to the embodiment variant according to FIG. 6 permits an end-side seal which permits a greater radial deviation than that according to FIG.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen doppelwirkenden Plungerzylinder mit einer Kolbenstange und einem Zylinder, wobei im Zylinder Druckkammern zur Aufnahme des Hydrauliköls ausgebildet sind, wobei in einer Druckkammer des Zylinders zwei Eingänge vorgesehen sind, die über einen anschließenden Verteiler mit Hydrauliköl versorgbar sind, einer der beiden Eingänge die Verbindung zur unmittelbar anschließenden Druckkammer bildet und der zweite Eingang die Verbindung mit der auf der anderen Seite der Kolbenstange liegenden Druckkammer bildet, wobei das Hydrauliköl durch ein an den zweiten Eingang anschließendes Rohr und durch eine im Kolben vorgesehene Längsbohrung, in die das Rohr einführbar ist, leitbar ist.

Description

Doppelwirkender Plungerzylinder und Antrieb für einen Greifer
Die Erfindung betrifft einen doppelwirkenden Plungerzylinder sowie einen Antrieb für einen Greifer, in dem doppelwirkende Plungerzylinder eingesetzt werden.
Im Bereich der Baumaschinen werden Hydraulikzylinder in einer Vielzahl von Varianten eingesetzt. Unter anderem werden hier doppelwirkende Plungerzylinder eingesetzt, die auch als Tauchkolbenzylinder bezeichnet werden. Zur Versorgung mit Hydrauliköl werden diese doppelwirkenden Plungerzylinder über Hydraulikschläuche mit einer entsprechenden Hydraulikquelle verbunden. Diese Hydraulikschläuche erweisen sich als Schwachstelle der Konstruktion. Zum einen altern die Hydraulikschläuche und müssen daher nach einer bestimmten Betriebszeit ausgetauscht werden. Zum anderen können die Hydraulikschläuche auch bei geeigneter konstruktiver Gestaltung nicht vollkommen gegen mechanische Beschädigungen geschützt werden. Gerade beim Einsatz derartiger doppelwirkender Plungerzylinder zum Antrieb von Greifern werden aber sehr hohe Anforderungen an die Stabilität der Bauteile aufgrund des Einsatzes im rauhen Betrieb gestellt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen doppelwirkenden Plungerzylinder und einen mit diesem ausgestatteten Antrieb für einen Greifer zu schaffen, die auch im rauhen Betrieb störungsfrei arbeiten können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Doppelplungerzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der doppelwirkende Plungerzylinder gemäß der Erfindung weist eine Kolbenstange und einen Zylinder auf, wobei im Zylinder Druckkammern zur Aufnahme des Hydrauliköls ausgebildet sind und wobei in einer Druckkammer des Zylinders zwei Eingänge vorgesehen sind, die über einen anschließenden Verteiler mit Hydrauliköl versorgbar sind. Einer der beiden Eingänge bildet die Verbindung zur unmittelbar anschließenden Druckkammer. Der zweite Eingang bildet die Verbindung zu der auf der anderen Seite der Kolbenstange liegenden Druckkammer, wobei das Hydrauliköl durch ein an den zweiten Eingang anschließendes Rohr und durch eine im Kolben vorgesehene Längsbohrung, in die das Rohr einführbar ist, leitbar ist.
Aufgrund dieser erfindungsgemäßen konstruktiven Lösung können die Schlauchzugänge zu dem Doppelplungerzylinder vollständig entfallen. Hiermit geht einher, dass die entsprechenden Doppelplungerzylinder auch bei engsten Platzverhältnissen problemlos einbaubar sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.
Demnach können vorteilhafterweise die Eingänge am Zylinderboden angeordnet sein. Zwischen den Eingängen und dem Verteiler können entsprechende Kupplungen angeordnet sein.
Die Längsbohrung im Kolben zur Aufnahme des Rohres und zur Durchleitung des Hydrauliköls kann vorteilhaft zentrisch entlang der Kolbenachse verlaufen. In vorteilhafter weise kann am Kolben ein Lagerauge ansetzten. Über dieses kann dann die Bewegung über ein entsprechendes Gestänge übertragen werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Greifer mit mindestens einem doppelwirkenden Plungerzylinder entsprechend der zuvor definierten Ausführung. Erfindungsgemäß ist hier der mindestens eine doppelwirkende Plungerzylinder in einer Baueinheit zusammengefaßt, an die der Verteiler für das Hydrauliköl anschließt. Dabei dann der Verteiler für das Hydrauliköl an die Baueinheit anflanschbar sein. Zum andern kann der Verteiler für das Hydrauliköl in die Baueinheit integriert sein.
Auf die Verteilerplatte kann ein offener Drehantrieb und eine Drehdurchführung aufgesetzt sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Schweißkonstruktion aus einer Deckplatte und einer Bodenplatte und einer diese verbindenden zentrischen Haltestange bestehen, um die herum die doppelwirkenden Plungerzylinder zwischen Bodenplatte und Deckplatte angeordnet sind.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass ein Teil des Zylinders des doppelwirkenden Plungerzylinders einstückig mit dem Stator der Drehdurchführung für die Hydraulikölzuführung ausgebildet ist. Hier durch kann eine wesentliche Vereinfachung der Hydraulikölzuführung erreicht werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : einen Antrieb für ein Greifwerkzeug nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in teilweise geschnittener Darstellung,
Figur 2: einen Antrieb gemäß Figur 1 gemäß einer zweiten abgewandelten
Ausführungsform, Figur 3: eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 4: eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die
Figuren 5, 6: unterschiedliche Ausführungsformen für die Hydraulikölzufuhr als Detail der zuvor vorgestellten Ausführungsformen.
In Figur 1 ist ein Antrieb 10 für einen hier nicht näher dargestellten Greifer, der beispielsweise am Stiel eines Hydraulikbaggers angesetzt werden kann, dargestellt. Der Antrieb besteht in seinem Kern aus mehreren doppelwirkenden Plungerzylin- dern 12. Die Plungerzylinder 12 weisen jeweils einen Zylinder 14 und eine Kolbenstange 16 auf. Die Plungerzylinder 12 sind Bestandteil einer Baueinheit, die im vorliegenden Fall als Schweißkonstruktion ausgebildet ist. Diese Baueinheit besteht aus einer Deckplatte 18 und einer Bodenplatte 20, die über eine zentrale Haltestange 22 miteinander verbunden sind. Um diese zentrale Haltestange 22 herum angeordnet sind die Plungerzylinder 12 angeordnet.
Die Kolbenstange 16 der doppelwirkenden Plungerzylinder 12 weist jeweils ein Lagerauge 24 auf, über welche die Bewegung an ein Getriebe übertragbar ist. Um eine Bewegung dieses Lagerauges 24 zu ermöglichen, kann im Zylinder 14 ein entsprechender Längsschlitz vorgesehen sein. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist allerdings statt eines Längsschlitzes der Zylinder 14 zweigeteilt, so dass hier in dem mittleren Bereich, der nicht vom Zylinder überdeckt wird, eine freie Bewegung des Lagerauges 24 möglich ist.
In dem linken Teil der Figur 1 ist ein Plungerzylinder 12 aufgeschnitten dargestellt. Zwischen der Kolbenstange 16 und dem Zylinder 14 ist jeweils eine Druckkammer 26 gebildet. In diese wird das Hydrauliköl zur Bewegung der Kolbenstange 16 gedrückt bzw. bei einer Gegenbewegung durch die Kolbenstange aus der Druckkammer wieder herausgedrückt. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 sind im Zylinderboden 28 zwei Eingänge 30 und 32 ausgebildet. Diese Eingänge sind, wie im folgenden dargestellt werden wird, mit einer Hydraulikölquelle verbunden. Der Eingang 30 ist mit der unmittelbar benachbarten Druckkammer 26 verbunden und ermöglicht ein Einströmen des Hydrauliköls in diese Kammer und ein Ausströmen des Hydrauliköls aus dieser Kammer heraus. Der Eingang 32, der zentrisch im Zylinderboden 28 angeordnet ist, ist mit einem Rohr 34 verbunden, das in eine Bohrung 36 innerhalb der Kolbenstange 16 hineinreicht. Durch den Eingang 32, das Rohr 34 und schließlich die Längsbohrung 36 kann das Hydrauliköl in die dem Eingang 32 gegenüberliegende Druckkammer 26 einströmen bzw. aus dieser wieder herausströmen.
Die Führung des Rohres 34 in der Längsbohrung 36 der Kolbenstange 16 ergibt sich detaillierter aus den vergrößerten Darstellungen gemäß der Figuren 5 und 6. Hier ist zu erkennen, dass der Durchmesser des Rohres 34 geringer gewählt ist als derjenige der Bohrung 36. In dem Bereich, in dem das Rohr 34 in die Kolbenstange 16 eingeführt wird, ist jedoch eine entsprechende Führung mit einer Dichtung 37 vorgesehen.
Wie in Figur 1 und der vergrößerten Darstellung gemäß der Figuren 5 und 6 dargestellt ist, schließt an die Eingänge 30 und 32 jeweils ein Verteiler 38 für das Hydrauliköl an. In diesem sind entsprechende Verteilerkanäle 40 vorgesehen. Gemäß Figur 1 ist die Verteilerplatte für das Hydrauliköl als Bestandteil der Schweißkonstruktion unmittelbar mit der Deckplatte 18 verbunden.
Auf den Verteiler 38 aufgesetzt ist ein an sich bekannter offener Drehantrieb 41 , der über ein Lagerauge 42 beispielsweise mit dem Stiel eines Baggers verbindbar ist und eine entsprechend aufgesetzte Drehdurchführung 44, durch welche das Hydrauliköl in ebenfalls bekannter Art und Weise in den Verteiler 38 geleitet werden kann.
Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsvariante, die weitestgehend derjenigen gemäß Figur 1 entspricht. In dieser Ausführungsvariante ist allerdings die Deckplatte 18 der Schweißkonstruktion durch einen in diesem Ausfϋhrungsbeispiel angeflanschten Verteiler 39 ersetzt. Der Verteiler 39 kann auch anschraubbar gestaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Werkstoff frei gewählt werden kann und dass der Verteiler besser bearbeitet werden kann. Des weiteren sind neben den Lageraugen 24 an den Kolbenstangen 16 und dem Lagerauge 42 an dem Drehantrieb 40 zusätzlich noch Lageraugen 46 vorgesehen, die mit der Bodenplatte 20 verschweißt sind.
In der Ausführungsvariante gemäß Figur 4 ist nur ein doppelwirkender Plungerzy- linder 12 enthalten, der hier beispielsweise als Antrieb für einen Zweischalengreifer vorgesehen werden kann. Die Hydraulikölversorgung erfolgt hier über einen kompakten Drehantrieb 50 mit integrierter Drehdurchführung 52, die gleichzeitig als Verteilerplatte zur Versorgung der Druckkammern mit Hydrauliköl dient. Der Zylinder 14 ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Flansch 54 versehen. Der prinzipielle Aufbau der Hydraulikölversorgung innerhalb des Doppelplun- gerzylinders 12 entspricht demjenigen, wie er zuvor anhand der Figur 1 ausführlich erläutert wurde.
Die Ausführungsform gemäß der Figur 3 entspricht weitestgehend derjenigen gemäß Figur 4. Hier ist bei der Ausführung des Zylinders 14 das Bodenstück 56 des Zylinders 14 derart ausgebildet, dass es einstückig mit dem Stator 58 der Drehdurchführung 52 ausgebildet ist. Hierdurch wird eine wesentliche Vereinfachung der Hydraulikölzuführung erreicht.
Die Figuren 5 und 6 zeigen verschiedene Ausführungen der Hydraulikölzuführung von der Verteilerplatte 38 in die Eingänge 30 und 32. Hier sind jeweils unterschiedlich aufgebaute Kupplungselemente enthalten. In Figur 5 reichen die Kupplungselemente 60 jeweils in sacklochartige Bohrungen in der Verteilerplatte 38 bzw. in den Zylinderboden 28.
In der Ausführungsvariante gemäß Figur 6 sind Kupplungen 62 in Form von eingeschraubten Buchsen enthalten, die lediglich in Sackbohrungen in der Verteilerplatte 38 hineinreichen. Sie liegen hier über Dichtringe 64 abgedichtet auf der Oberfläche des Zylinderbodens 28 auf. Im Bereich des Rohres 34 ist innerhalb des Zylinderbodens 28 aber ein dem Kupplungsstück 62 entsprechendes Rohrhalteteil 66 vorgesehen.
Während die Kupplung 60 gemäß Figur 5 eine radiale Abdichtung und damit eine größere axiale Verschiebung zuläßt, ermöglicht die Kupplung 62 gemäß der Ausführungsvariante nach Figur 6 eine stirnseitige Abdichtung, die dafür eine größere radiale Abweichung als diejenige gemäß Figur 5 zuläßt.

Claims

Doppelwirkender Plungerzylinder und Antrieb für einen GreiferPatentansprüche
1. Doppelwirkender Plungerzylinder mit einer Kolbenstange und mit einem Zylinder, wobei im Zylinder Druckkammern zur Aufnahme des Hydrauliköls ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einer Druckkammer des Zylinders zwei Eingänge vorgesehen sind, die über einen anschließenden Verteiler mit Hydrauliköl versorgbar sind,
dass einer der beiden Eingänge die Verbindung zur unmittelbar anschließenden Druckkammer bildet und
dass der zweite Eingang die Verbindung mit der auf der anderen Seite der Kolbenstange liegenden Druckkammer bildet, wobei das Hydrauliköl durch ein an den zweiten Eingang anschließendes Rohr und durch eine im Kolben vorgesehene Längsbohrung, in die das Rohr einführbar ist, leitbar ist.
2. Doppelwirkender Plungerzylinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge am Zylinderboden angeordnet sind und dass zwischen den Eingängen und dem Verteiler Kupplungen angeordnet sind.
3. Doppelwirkender Plungerzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung im Kolben zur Aufnahme des Rohres und zur Durchleitung des Hydrauliköls zentrisch entlang der Kolbenachse verläuft.
4. Doppelwirkender Plungerzylinder nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben ein Lagerauge ansetzt.
5. Antrieb für einen Greifer mit mindestens einem doppelwirkenden Plungerzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine doppelwirkende Plungerzylinder in einer Baueinheit zusammengefaßt ist, an die der Verteiler für das Hydrauliköl anschließt.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler für das Hydrauliköl an die Baueinheit anflanschbar ist.
7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler für das Hydrauliköl in die Baueinheit integriert ist.
8. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Verteilerplatte ein offener Drehantrieb und eine Drehdurchführung aufgesetzt sind.
9. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißkonstruktion aus einer Deckplatte und einer Bodenplatte und einer diese verbindenden zentrischen Haltestange besteht, um die herum die doppelwirkenden Plungerzylinder zwischen Bodenplatte und Deckplatte angeordnet sind.
10. Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Zylinders des doppelwirkenden Plungerzylinders einstückig mit dem Stator der Drehdurchführung für die Hydraulikölzuführung ausgebildet ist.
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