DE19630882C1

DE19630882C1 - Pneumatisch-hydraulische Vorschubeinheit mit automatischer Entlüftung und automatischem Leckölausgleich

Info

Publication number: DE19630882C1
Application number: DE1996130882
Authority: DE
Inventors: Erwin Dimter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: DE19802411A1

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit, bestehend aus Zylinderrohr mit Endstücken und mit einer mit einem Kolben verbundenen Kolbenstange, wobei das die Kolbenstange umgebende Ölvolumen durch einen Ölkanal mit einer Drossel und einem weiteren Ölkanal in einen Raum bringbar ist, wobei zwischen dem Raum und einem kolbenstangenseitigen Raum eine Trennscheibe angeordnet ist.

Eine solche Vorschubeinheit ist aus der EP 399 102 A1 bekannt. Im Betrieb verringert sich das in der Vorschubeinheit vorhanden Ölvolumen, so daß dieses nachzufüllen ist. Dazu muß die Vorschubeinheit sehr weit zerlegt werden und es bereitet Schwierigkeiten, das Öl ohne Lufteinschluß nachzufüllen.

Weiterhin sind Druckumformer bekannt, welche einen Doppelkolben besitzen der das Ölvolumen von der Luft trennt. Dazu sind immer zwei getrennte Systeme, Behälter und Zylinder erforderlich.

Es werden pneumatisch hydraulische Vorschubeinheiten hergestellt, die zwei nebeneinander wirkende Pneumatikzylinder aufweisen, in deren Mitte ein hydraulische regelbarer Stoßdämpfer wirkt. Dies ist platzraubend und teuer.

Des weiteren sind Vorschubeinheiten bekannt, die im Inneren des Vorschubzylinders ein geschlossenes hydraulisches System haben, in dem von einer zur anderen Seite das ÖL über ein Regulierventil gefördert wird. Das Nachfüllen des Systems geschieht mit einer kleinen Hochdruckpresse von Hand. Dieses System benötigt ständig Wartung, da irgendwie Luft in das Ölvolumen gekommen oder Ölmangel im System ist. Dies führt zu Stillstandszeiten in teuren Transferstraßen. Werkzeugbruch ist dadurch beim Vorschub bei Bohr- und Fräsoperationen vorprogrammiert, weil sich im System Luft bildet.

Diese Problematik führte dazu, daß die Fertigung von pneumatisch hydraulischen Vorschubeinheiten stark rückläufig ist oder sogar eingestellt wurde, obgleich trotzdem Bedarf vorhanden ist.

Das Öl verdunstet in allen Systemen in die Umgebung, insbesondere durch den Austritt der Kolbenstange in die freie Atmosphäre. Bei Leckage muß Öl nachgefüllt und das System entlüftet werden, damit keine komprimierbare Luft im Hydraulikzylinder ist. Das Entlüften ist mit Zeitaufwand verbunden, lästig und störend, da ein ruckartiger Vorschub bei ungleicher Belastung verhindert werden muß. Besonders störend und aufwendig sind die Systeme, welche ein Trennsystem mit Kolben besitzen. Störend und arbeitsintensiv sind auch die Verbindungen der einzelnen Ölvolumen mit Schläuchen, da in der Regel ein Rückschlagventil mit eingebaut ist. Dazu kommt, daß die Vorschubeinheit noch gut zugänglich sein muß zur Überwachung des Ölstandes und zum Nachfüllen.

Aufgabe ist es bei der bekannten pneumatisch hydraulischen Vorschubeinheit das aufwendige Nachfüllen des Öles unter Berücksichtigung des Entlüftens zu vermeiden.

Dies erfolgt bei der pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch, daß das kolbenstangenseitigen Endstück ein Rohr aufweist, welches einen Raum begrenzt, wobei die Kolbenstange mit seiner Dichtung in das Rohr einfahrbar ist um den Öldruck im Raum beim Ausfahren der Kolbenstange zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird in die Vorschubeinheit ein kleines Rohr eingebracht, entsprechend dem geforderten Hub und dem Durchmesser der Kolbenstange. Der vorteilhafterweise dadurch entstandene Raum, in welchen die Kolbenstange mit ihrer Dichtung einfährt, hat ein geringes Ölvolumen, welches beim weiteren Hub der Kolbenstange über einen Ölkanal, eine stufenlos regulierbare Drossel und einen weiteren Ölkanal in den freien Raum verdrängt und abgeleitet wird.

Das Öl wird vorteilhaft durch eine schwimmende Trennscheibe oder durch eine Schwebescheibe von der Druckluft getrennt, damit keine Wirbel entstehen, wenn Druckluft einströmt. Die schwimmende Trennscheibe kann genügend Abstand zu den Berührungsflächen haben, um Luft entweichen zu lassen.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Vorschubeinheit;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorschubeinheit;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorschubeinheit;

Fig. 4 Schnitt A-B gemäß Fig. 1;

Fig. 5 ein Ölstandsrohr;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorschubeinheit;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorschubeinheit.

Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit, mit dem Zylinderrohr 1, dem Endstück 2 mit dem Druckluftanschluß 3, dem dichtenden O-Ring 4, dem Endstück 5 mit dem Nutring 6 zur Abdichtung der Kolbenstange 7, der regulierbaren Drossel 8 mit der Dichtung 9, welche den Ölkanal 10 verschließt, mit dem Öl im Raum 11 des Rohres 12, sowie die Ölkanäle 13 und 14, den Kolben 15 mit seiner Kolbenstange 16 und der Dichtung 17, die Ölkanäle 18 und 19 mit dem Rückschlagventil 21. Der Luftanschluß 22 ist mit dem Rohr 23 verbunden und trägt Führungsdichtungen 24. Das Rohr 23 läuft teleskopierbar im Rohr 25. An seinem Ende ist zur Luftverteilung ein Sintermetall 26 eingeschraubt. Der kolbenstangenseitige Raum 27 wird von dem mit Öl gefüllte Raum 28 durch die schwimmende Trennscheibe 29 getrennt.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorschubeinheit ohne die Rohre 23 und 25, die Führungsdichtungen 24 und das Sintermetall 26 der Fig. 1.

Die Druckluftzuführung erfolgt in den Raum 27 durch den Anschluß 33 über die hohle Kolbenstange 34, welche in den Kolben 15 eingeschraubt ist. Die Bohrungen 36 stellen die Verbindung der hohlen Kolbenstange 34 mit dem Raum 27 her. Die Dichtungen 37, 38, 39 und 40 dienen zur Abdichtung des Druckraumes 42. Die hohle Kolbenstange 34 weist ein Außengewinde 43 auf, welches die verstellbare Scheibe 45 mit Innengewinde zur Bewegungssteuerung in Richtung der Pfeile 47 und 48 trägt. Das Bauteil 46 mit Innengewinde dient zur Hubbegrenzung in Richtung des Pfeiles 48. Die Kugel 49 verschließt den Ölkanal 10. Der Anschluß 71 dient zur Belüftung des Stoppkolbens 72 mit seiner Kolbenstange 73 in Richtung des Pfeiles 57. Das Ende 74 der Kolbenstange 73 verschließt den Ölkanal 13 zum Ölkanal 75. Die Feder 76 hält den unbelüfteten Stoppkolben 72 in Richtung des Pfeiles 58.

Vorteilhaft kann zwischen dem Endstück 2 und dem Kolben 15 ein zustellbarer Zwischenkolben im Druckraum 42 sein, damit ein Zustellhub zur Wirkung kommt, der von außen durch das Endstück 2 mechanisch oder fluidisch zugestellt wird, wobei die Kolbenstange 16 mit ihrer Dichtung 17 im Raum 11 verbleibt und zur automatischen Entlüftung jeweils nach beliebiger Zeit den Zustellhub wirken läßt.

Fig. 3 zeigt in Abänderung der Vorschubeinheit nach Fig. 1, daß die Kolbenstange 16 und das Rohr 12 exzentrisch zum Kolben 15 angeordnet sind, wodurch die Funktion der pneumatisch hydraulischen Vorschubeinheit bei waagerechter und senkrechter Lage gewährleistet ist. Der obere maximale Öl-Niveauspiegel 55 ist erreicht, wenn das Öl im Raum 11 verdrängt ist. Der untere Niveauspiegel 56 ist erreicht, wenn der Raum 11 mit Öl gefüllt ist. Die Ölreserve ist das Vielfache vom Volumen im Raum 11. Auch bei niedriger Niveauhöhe ist das Rohrende 59 noch mit Öl bedeckt.

Fig. 4 zeigt die Kolbenstange 7, das Rohr 12, die Ölkanäle 13, 14 und 18 und das Rohr 23. Die Bohrung 30 dient zur Aufnahme des in Fig. 5 gezeigten Ölstandsrohres 32.

Das Ölstandsrohr 32 mit seiner Verschraubung 31 zum Ölablassen und seiner Verschraubung 35 zum Nachfüllen des Öles, ist in Fig. 5 gezeigt. Das Ölstandsrohr 32 kann entsprechend seinem Zweck beliebig eingebaut sein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 6. Die Trennscheibe 29 ist dabei als lose, in Richtung der Räume 27 und 28 bewegliche Trennscheibe 51 ausgeführt, die mit ihren Dichtungen 52 und 53 und einer zusätzlichen Dichtung 54 zur Abdichtung gegen einströmende Luft beim Rückhub in Richtung des Pfeiles 47 abgedichtet. Die Trennscheibe 51 paßt sich automatisch dem steigenden und fallenden Öl im Raum 28 an, welches durch die Verdrängung des Öles im Raum 11 durch die Kolbenstange 16 erfolgt. Durch die bewegliche Trennscheibe 51 ist eine Funktion der Vorschubeinheit in jeder Lage möglich.

Fig. 7 zeigt Entlüftungsbohrungen 61, damit die Luft über die hohle Kolbenstange 34 und den Entlüftungshahn 63, bei dessen Betätigung in die Richtung 64, entweichen kann. Über die hohle Kolbenstange 34 kann auch Luft zugeführt werden. Die Bohrung 65 dient zum Zu- und Abführen von Öl. Der Zwischenboden 60 ist starr mit dem Zylinderrohr 1 und 66 verbunden.

Durch den festen Zwischenboden ist der Einsatz in allen Lagen, also um 360° möglich.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise beschrieben. Wenn Druckluft durch den Druckluftanschluß 3 auf den Kolben 15 strömt, bewegt sich dieser in Richtung des Pfeiles 48 bis die Dichtung 17 in das Rohr 12 einfährt und das im Raum 11 sich befindende Öl durch den freien Querschnitt des Ölkanals 10 gegen die Drossel 8 drückt. Das gedrosselte Öl gelangt über den Ölkanal 14 drucklos in den Raum 28. gleichzeitig wurden die teleskopierbaren Rohre 23, 25 mit dem Sintermetall 26 durch den Kolben 15 in Richtung des Pfeiles 48 bewegt. Die Druckluft im Raum 27 wird über das Sintermetall 26 und die Rohre 23 und 25 zum Luftanschluß 22 hin durch ein nicht dargestelltes 5/2-Wegeventil entlüftet.

Das Rückschlagventil 21 verschließt den Ölkanal 19 zum Raum 28 mit dem drucklosen Öl hin ab. Dadurch wird der Vorschub der Kolbenstange 16 über die stufenlose Verstellung der Drossel 8 geregelt.

Ist der gewünschte Vorschubweg erreicht, dann wird durch das nicht dargestellte 5/2-Wegeventil die Druckluft durch den Druckluftanschluß 3 abgeleitet und gleichzeitig Druckluft durch den Luftanschluß 22 und die Bohrung 20, die Rohre 23, 25 über das Sintermetall 26 in Raum 27 geleitet, wodurch der Kolben 15 in Richtung des Pfeiles 47 bewegt wird. Gleichzeitig strömt Öl vom Raum 28 über die Ölkanäle 18, 19 und über das Rückschlagventil 21 in den Raum 11.

Sollte durch diese Bewegung des Kolbens 15 sich Luft im Raum 11 bilden, wird diese automatisch in den ölfreien Raum 27 an der schwimmenden Trennscheibe 29 vorbei geführt.

Durch die Schwerkraft entlüftet sich automatisch das Öl aus dem Raum 28 in den Raum 27, wodurch bei jedem Arbeitshub ein luftfreies Ölvolumen zur Verfügung steht.

Das Ölvolumen vermindert sich laufend durch die Verdunstung an den vom Öl umgebenden Teilen, insbesondere der Kolbenstange 7, die laufend mit der Atmosphäre in Berührung kommt. Das fehlende Ölvolumen wird durch das Reservevolumen im Raum 28 aufgefüllt. Das Reservevolumen reicht von der Trennscheibe 29, wenn sie an dem Rohrende 59 des Rohres 12 ist, bis zum Endstück 5 und ist das Vielfache des verdrängten Ölvolumens im Raum 11. Dies gewährleistet ein optimales Reservevolumen und hohe Betriebssicherheit.

Durch das angebaute Ölstandsrohr 32 ist der mögliche Verbrauch und der Zeitpunkt des Nachfüllens sichtbar. Die Ölmenge kann vorteilhaft über die an dem Ölstandsrohr 32 angebrachte Verschraubung 35 zugeführt und über die Verschraubung 31 abgelassen werden.

Der Stoppkolben 72 mit der Kolbenstange 73 kommt in Wirkung, wenn der Vorschub der Kolbenstange 7 in Richtung des Pfeiles 48 gestoppt werden soll oder ein NOT-AUS-Signal zu Wirkung kommt.

Claims

1. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit, bestehend aus Zylinderrohr (1) mit Endstücken (2, 5) und mit einer mit einem Kolben (15) verbundenen Kolbenstange (16), wobei das die Kolbenstange (16) umgebende Ölvolumen durch einen Ölkanal (10) mit einer Drossel (8) und einem weiteren Ölkanal (14) in einen Raum (28) bringbar ist, wobei zwischen dem Raum (28) und einem kolbenstangenseitigen Raum (27) eine Trennscheibe (29) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das kolbenstangenseitigen Endstück (5) ein Rohr (12) aufweist, welches einen Raum (11) begrenzt, wobei die Kolbenstange (16) mit seiner Dichtung (17) in das Rohr (12) einfahrbar ist um den Öldruck im Raum (11) beim Ausfahren der Kolbenstange (16) zu erhöhen.

2. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Ölvolumen in den Raum (11) und den vom Rohr (12) und dem Zylinderrohr (1) begrenzten Raum (28) aufteilbar ist, wobei der Raum (28) über das Rohrende (59) des Rohres (12) und die Dichtung (17) hinausreicht.

3. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kolbenstangenseitige Raum (27) mit einem Luftanschluß (22) über die teleskopierbaren Rohre (23, 25) sowie ein Sintermetall (26) verbunden sind.

4. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetall (26) mit dem Kolben (15) verbunden ist.

5. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (29) schwimmend ausgebildet ist und einen Abstand zu den Berührungsflächen des Zylinderrohres (1) und der Kolbenstange (16) aufweist.

6. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft über einen Anschluß (33), die hohle Kolbenstange (16) und eine Bohrung (36) in den Raum (27) bringbar ist.

7. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (16) ein Außengewinde (43) aufweist, zur Aufnahme einer Scheibe (45) oder eines Bauteiles (46) für die Hubbegrenzung.

8. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (16) am Kolben (15) exzentrisch angeordnet ist.

9. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (51) Dichtungen (52, 53) aufweist.

10. Pneumatisch hydraulische Vorschubeinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe als Zwischenboden (60) ausgebildet ist.