DE2139129C - Hydraulischer Arbeitszylinder mit Ellgang und Krafthub - Google Patents

Description

Die [Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Arbeitszylinder mit Eilgang und Krafthub, enthallend einen F.ilgangkolbcn kleinen Querschnitts und einen mit diesem gekoppelten Arbeitskolben großen Querschnitts, der einen Durchlaß mit einem Verschlußkörper besitzt, welcher unter der Wirkung des den EiI-gangkolben betätigenden Drucköles steht, das über einen Kanal in der untriebsseitigen Kolbenstange zugeführt wird, wobei der Verschlußkörper und der Arbeitskolben durch Zwischenschaltung von mindestens einer Feder zu einem druckabhängig schließenden Ventil ausgebildet sind, wobei ferner der Druck raum des Arbeitskolhens mit der DruckölzufUhrimg in Verbindung stellt über ein Zuschaltventil.

Hei einem derartigen Arbeitszylinder, wie er /., H. im Gebrauchsmuster 6 947 M5 beschrieben ist, erfolgt auch der Kolhenrück/.ug im Eilgang. Das bedeutet, daß die Rück/ugskral't entsprechend klein ist. Für viele Anwendungsfülle reicht dies aus, so beispielsweise beim Stanzen von kleineren Blechteilen u. dgl. In manchen Fällen ist jedoch am Anfang des Kolbenrückzuges eine höhere Kraft erforderlich, um das mit der Kolbenstange verbundene Arbeitswerkzeug aus dem bearbeiteten Gegenstand zu lösen. Dies ist beispielsweise beim Tiefziehen der Fall.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art mit möglichst geringem konstruktivem Mehraufwand so auszubilden, daß die Kolbenrückzugskraft am Anfang des Kolbearückzugweges bei entsprechend langsamer Rückzugsgeschwindigkeit wesentlich größer ist als beim restlichen Kolbenrückzug.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in dem Verschlußkörper ein mit dem Druckraum des Arbeitskolbens in Verbindung stehender federbelasteter Hilfskolben angeordnet ist, der bei Auslenkung in eine zweite Endlage die den Verschlußkörper belastende Feder blockiert, und daß ein Drosselglied vorgesehen ist, welches zur Auslenkung des Hilfskolbens für die Erzeugung der anfangs erhöhten Kolbenrückzugskraft den Abfluß des Hydrauliköles beim Rücklauf des Arbeitskolbens drosselt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist von der konstruktiven Seite her nur ein geringer Mehraufwand gegenüber Arbeitszylindern erforderlich, die keine erhöhte Kolbenrückzugskraft aufweisen.

Der Hilfskolben kann die den Verschlußkcrper belastende Feder unmittelbar mechanisch blockieren. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung erfolgt dies jedoch hydraulisch. Hierzu sitzt die den Verschlußkörper belastende Feder in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters 6 947 895 in einem als Federgehäuse ausgebildeten Raum der abtriebsseitigen Kolbenstange, der eine Verbindung zum abtriebsseitigen Druckraum des Arbeitskolbens besitzt, welche zum Kolbenrückzug mit erhöhter Rückzugskraft durch den Hilfskolben verschlossen wird. Auf diese Weise ist keine unmittelbare mechanische Abnutzung eines der am Blockiervorgang beteiligten Teile mehr gegeben.

In einer weiteren Ausgestaltung bildet das Drosselglied mit dem. Arbeitszylinder eine Baueinheit. Dadurch wird eine möglichst starre und kleinvolumige Verbindung zwischen Hilfskolben und Drosselglied erzielt. Dies ist deswegen von Vorteil, weil der Hilfskolben von der Blockierstellung in die andere Endstellung eine nur geringe ölmenge verschiebt und bei elastischer Verbindung zum Drosselglied öffnen könnte, obwohl letzleres in Funktion ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 den erfindungsgemäßen Arbeitszylinder in der Stellung für Eilgang,

Fig. 2 den Arbeitszylinder nach Fig. 1 in der Stellung mit erhöhter Kolbenrückzugskraft mit wegabhängiger Steuerung dieser Kraft,

F-"ig. } den Arbeitszylinder nach Fig. 1 in der Stellung für erhöhte Kolbenrückzugskraft mit druckabhängiger Steuerung dieser Kraft.

Der Arbeitszylinder I mit der Abflußöffnung 2 besitzt an seiner rechten Stirnseite eine Zuführungsöffnung3 für das Drucköl und eine Entlüftungsbohrung 4.

Im Zylinder 1 gleitet der Kolben 5. Er bildet mit der abtriebsseitigen Kolbenstange 6 und der antriebsseitigen Kolbenstange 7 eine bauliche Einheit. Die Kolbenstange 6 ist bei 8 abgedichtet, während die Kolbenstange 7 bei 9 abgedichtet ist. Die Abdichtung bei 8 hai kleineren Querschnitt als die bei 9.

Die abtriebsseitige Kolbenstange 6 enthält eine Fe-

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der 10, die im Federgehäuse U untergebracht ist. Die 12 und drückt diesen fest in seinen Sitz. Bei alledem feder 10 stützt sich gegen einen walzenförmigen Ver- kann Hydrauliköl aus dem Federgehäuse II über die schlußkörper 12 ab, welcher konzentrisch durch Kanäle 21 und 22 und die öffnungen 14 in den abeinen zentralen Kolbendurchlaß 13 «erläuft und der triebsseitigen Kolbenraum überströmen und über die hier nach Art einer Hantel mit eingeschnürtem Mit- 5 Abflußöffnung 2 abfließen. Die freie Beweglichkeit celteil versehen ist. des Verschlußkörpers 12 wird demgemäß nicht vom

Der Kolben 5 besitzt im Übergang zu den Kolben- Federraum 11 her blockiert. Die geschilderte Arbeitsstangen Kränze von Durchlaßöffnungen 14. Das linke weise war diejenige für Eilgang und Krafthub. Der Teil des Verchlußkörpers 12 kann frei in einem er- Hilfskolben 20 wird dabei erst ganz zum Schluß weiterten Teil des Federgehäuses 11 gleiten. io durch den im Raum 16 herrschenden, inzwischen auf

Das rechte Ende 15 des Verschlußkörpers 12 giei- ziemlich hohe Werte angestiegenen Hydraulikdruck

tet in dem Hohlraum 16 der antriebsseitigen Kolben- in seine linke Endstellung gedrückt, in der er die Ka-

stange 7. Diese ist außer bei 9 noch bei 17 abgedich- näle 22 abschließt. Damit ist das Federgehäuse 11

tet. Über den Hohlraum 16 wird das durch die Öff- ebenSalls abgeschlossen und der Verschlußkörper 12

nung 3 zugeführte Drucköl zum rechten Ende 15 des 15 blockiert.

Verschlußkörpers geleitet. Der Querschnitt der an- F i g. 2 zeigt die Stellung des Arbeitszylinders nach

triebsseitigen Kolbenstange in der Dichtung 17 stellt vollendetem Krafthub. Es soll beispielsweise der

den Eilgangkolben dar. Tiefziehstempel 25 aus dem erstellten Gegenstand 26

Im Verschlußkörper 12 befindet sich zentrisch ein gelöst werden, wozu anfangs eine erhöhte Rückzugs-Kanal 18 mit einer Feder 19 und dem Hilfskolben 20. 2° kraft erforderlich ist. Diese erhöhte Rückzugskraft Im linken Fnde des Verschlußkörpers 12 hat der Ka- wird dadurch erzeugt, daß verhindert wird, daß der nal 18 Überströmöffnungen 21 und 22, während am Verschlußkörper 12 durch die Feder 10 nach rechts rechten Ende die Öffnungen 23 vorgesehen sind. Um aus dem zentralen Kolbendurchlaß 13 herausgeden Teil des Versehlußkörpers mit den Öffnungen 23 drückt wird. Um dies zu erreichen, muß \ erhindert sind Überströmkanäle 24 angeordnet. Der Hilfskol- 25 werden, daß sich der Hilfskolben 20 nach rechts beben ist nach rechts durch einen hier nicht gezeichne- wegt und die Kanäle 21 und 22 freigibt. Dies wird ten Anschlag in seiner in F i g. I gezeigten Lage be- durch eine Steuerungsanordnung nebst Drosselglied grenzt. bewirkt, wie sie in Fig. 2 zusätzlich zu Fig. I eingc-

Zum Betrieb des Arbeitszylinders ist eine Drucköl- zeichnet sind. Die Steuerungsvorrichtung besieht hier

Versorgung sowie eine Steuervorrichtung an sich be- 30 aus einem Nocken 27, der einen Kontakt 28 betätigt,

kannter Art vorgesehen. Die Druckölversorgung ist Dieser, der in der Praxis selbstverständlich auch ein

aus Einfachheitsgründen weggelassen. Die Steuervor- induktiver, lichtelektrischer oder sonstwie gearteter

richtung, beispielsweise eine Relaissteuerung, wird indirekter Schalter sein kann, ist mit der Erregerspule

weiter unten nur insoweit erläutert, als sie zur Lösung des Magnetventils 29 verbunden. Letzteres liegt par-

der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe bei- 35 allel zu einem Druckgefälleventil 30. Beide Ventile

trägt. liegen im Verbindungsweg zwischen der Anschlußöff-

Die Arbeitsweise für Eilgang und Krafthub ist wie nung 3 und einem Druckmittel-Vorratsbehältcr 31.
folgt: Wird durch die Zuführungsöffnung 3 Drucköl Zum Kolbenrückzug mit erhöhter Anfangskraft zugeführt, so wirkt dies auf den Abdichtdurchmesser wird Druckmittel gemäß dem Pfeil 32 über die An-17 als Eilgangkolben. Dadurch wird das gesamte Sy- 40 schlußöffnung 2 zugeführt; die Anschlußöffnung 3 stern aus Kolbenstange 6, Arbeitskolbcn 5 und KoI- dient jetzt als Druckmittelabfluß. Kurz vor Erreichen benstange 7 im Eilgang nach links verschoben, bis der Endlage des Werkzeuges 25 ist vorher der Kondas linke Ende der Kolbenstange 6 am Arbeitswider- takt 28 durch den Nocken 27 geschlossen worden. Dastand anliegt. Bis dahin sind im wesentlichen nur die durch wird bewirkt, daß das Magnetventil 29 erregt Reibungswiderstände der einzelnen Dichtungen zu 45 wird und dergestalt auf Unterbrechung schaltet. Nach überwinden. In dem Hohlraum 16 kann sich daher Umschaltung der übrigen Steuereinrichtung auf KoI-nur ein vergleichsweise kleiner Druck aufbauen. benrück/ug liegt demgemäß jetzt das Diuckgelälle-

Sobald die Kolbenstange 6 am Arbeitswiderstand ventil 30 bereits /wischen Abflußöffnung 3 und Voranliegt, erhöht sich der Druck im Raum 16. Von ratsbehälter 31. Das bewirkt, daß det Druekmitteleinem gewissen Wert an reicht dieser Druck ms, um, 50 vorrat im Raum 16 am Abfließen gehindert wird. Da auf die Stirnseite des rechten lindes 15 des Ver- nun eine Verbindung /wischen dem Raum 16 über schlußschiebers 12 wirkend, den gesamten Ver- die Kanäle 24 und 23 /in rechten Stirnseite des I IiIIsschlußkörpcr 12 gegen die Kraft der Feder 10 nach kolbens 20 besteht, wild damit crrcichl, daß letzterei links /u bewegen. Das rechte linde 15 viikt demge- in seiner linken Endstellung gelullten wird Das iibei maß als Antriehskolben für die Verschiebung des 55 die ÖHiiung 2/ugefühilc. den Kolbenrück/iig bewn-Versehlußkörpcrs 12. kende Drucköl wirkt demgemäß auf die gesamte

Im Verlauf dieses Vorganges schließt der Ver- linke I-'lache des Arlvitskolbens 5. Daduich wild die-

schlußkörper 12 im Eingriff mit dem Kolbendurchlaß scr mit einer entsprechend hohen Riick/ugskialt nach

13 den zentralen Durchfluß ab. Sobald die Teile 12 rec'iis bewqM.

und 13 in Eingriff ge¹ ommcn sind, ist das Teil 15 so 60 Dies erfolgt so lange, bis der Schaltnocken 27 im

weit nach links gewandert, daß es die Überströmka- Verlauf dieser Bewegung ikn Kontakt 28 öffnet. Jet/l

näle 24 freigibt. Durch diese Kanäle hindurch kann wird das Magnetventil 29 stromlos und schaltet auf

nunmehr Drucköl vom Raum 16 durch die öffnun- freien Durchfluß. Das Drucköl kann jetzt aus dem

gen 14 in den antriebsseitigen Arbeitsraum des Ar- Raum 16 über die Anschlußöffnung J und das Ma-

beitszylinders einströmen, so daß der Hydraulikdruck 65 gnetventil 29 widerstandslos in den Vorratsbehälter

dergestalt auf die gesamte Fläche des Aibeitskol- 31 abfließen. Demzufolge kann nunmehr die leder

bens 5 wirken kann. Der Hydraulikdruck wirkt dabei 19 den Hilfskolben 2» nach rechts bewegen, wodurch

auch au' die rechte Stirnseite des Verschlußkörpers die Kanüle 21 und 11 geöffnet werden. Die Feder 10

kann jclzl den Vcrschlußkörpcr 12 widerstandslos nacli reclils bewegen, bis derselbe seine rechte Endstellung erreicht hai. Damit ist über die Öffnungen 14 ein freier Strömungsweg zwischen den beiden Arbeilsräumcn des Arbcitskolbens S freigegeben. Da nun, wie weiter oben erwähnt, der Abdichldurchmesscr bei 9 grölkr ist als bei 8, wird das gesamte System nach dem Tauchkolbcnprinzip im Eilgang nach rechts bis in seine Ausgangsstellung bewegt.

In F i g. 3 ist an Stelle des wegabhängigen Schaltgliedes 27, 28 (Fig. 2) zur Steuerung der Ventile 29 und 30 eine wegunabhängige Einrichtung vorgesehen.

Diese bestellt aus dem Druckschalter 33 und dem Zeitschalter 34, 35. Der Druckschalter 33 und der Kontakt 34 des Zeitschalters sind einander parallel geschaltet und liegen im Errcgcrstromkreis des Magnetventils 29. Der Druckschalter 33 ist so beschaffen, daß er bei abfallendem Druck von einem bestimmten Wert an öffnet. Der Zeitschalter 34, 35 kann ein Relais mit einer kurzen Abfallverzögerung sein.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Zusammen mit dem Steuerbefehl für Kolbcnrückzug oder kurz vorher wird die Enegerspulc 35 unter Strom gesetzt, so daß der Kontakt 34 schließt; der Druckschalter 33 ist zunächst noch geöffnet, da sich in dem an die öffnung 2 angeschlossenen Raum noch kein Druck aufgebaut hat. Durch den Kontakt 34 wird nun das Magnetventil 29 erregt und schaltet auf Unterbrechung. Damit ist analog zu Fi g. 2 das Druckgefälleventil 30 in Wirkung gebracht.

ίο Von ansteigendem Druck im Zylinderraum an der öffnung 2 zum Lösen des Werkzeuges 25 wird der Druckschalter 33 geschlossen. Die Abfallverzögerung des Zeitschalters 34, 35 ist nun so bemessen, daß mit dem Schließen des Druckschalters 33 oder kurz danach der Zeitschalter 34, 35 öffnet. Durch den jetzi geschlossenen Schalter 33 wird das Magnetventil 2i weiter unter Strom gehalten. Und zwar so lange, bii das Werkzeug 25 von seinem Gegenstück gelöst is und der Druck im Raum an der öffnung 2 untci

ao einen Wert absinkt, an dem der Druckschalter 33 öffnet. Dadurch wird das Magnetventil 29 stromlos, unc es wird, auf gleiche Weise wie in F i g. 2, auf Kolben rückzug im Eilgang übergegangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Arbeitszylinder mit Eilgang and Krafthub, enthaltend einen Eilgangkolben kleinen Querschnitts und einen mit diesem gekoppelten Arbeitskolben großen Querschnitts, der einen Durchlaß mit einem Verschlußkörper besitzt, welcher unter der Wirkung des den Eilgangkolben betätigenden Drucköles steht, das über einen Kanal in der antriebsseitigen Kolbenstange zugeführt wird, wobei der Verschlußkörper und der Arbeitskolben durch Zwischenschaltung von mindestens einer Feder zu einem druckabhängig schließenden Ventil ausgebildet sind, wobei ferner der Druckraum des Arbeitskolbens mit der Druckökuführung in Verbindung steht über ein Zuschaltventil, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verschlußkörper (12) ein mit dem Druckraum des Arbeitskolbens in Verbindung stehender federbelasteter Hilfskolben (20) angeordnet ist, der bei Auslenkung in eine zweite Endlage die den Verschlußkörper belastende Feder (10) blockiert, und daß ein Drosselglied (30) vorgesehen ist, welches zur Auslenkung des Hilfskolbens für die Erzeugung einer anfangs erhöhten Kolbenrückzugskraft den Abfluß (3) des Drucköles beim Rücklauf des Arbeitskolbens (5) drosselt.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verschlußkörper belastende Feder in an sich bekannter Weise in einem als Federgehäuse (II) ausgebildeten Raum der ablriebsscitigen Kolbenstange (6) untergebracht ist, der eine Verbindung (21, 22) zum abtriebsseitigen Druckraum des Arbeitskolbens (5) besitzt, welche zum Kolbenrückzug mit anfangs erhöhter Rückzugskraft durch den Hilfskolben (20) verschlossen wird.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselglied (30) mit dem Arbeitszylinder (1) eine Baueinheit bildet.