DE2139150C3 - Durch ein Druckmittel beaufschlagte Kolben-Zylinder-Einheit als Stellvorrichtung mit Eilgang und Krafthub - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch ein Druckmittel beaufschlagte Kolben-Zylinder-Einheit als Stellvorricitung mit Eilgang und Krafthub gemäß Patent 21 21 042 mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Nach dem Hauptpatent wirkt im Eilgang eine vordere Schiibfläche des Keiles so auf den Umfang der als Laufrollen ausgebildeten Laufteiie des Übertragungsgliedes, daß das Übertragungsglied zusammen mit dem Abtriebsglied schnell nach vorne geschoben wird, wobei durch den Anlagepunkt der Schubfläche des Keiles in der unteren Hälfte der Laufrollen auch ein nach außen gerichteter Druck erzeugt wird, der den äußeren Hebelarm des Übertragungsgliedes an die Zylinderinnenwand anpreßt Dadurch entsteht Reibung und Verschleiß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß Hauptpatent so weiterzubilden, daß trotz unverändert einfachem Aufbau bei leichtem Lauf eine auch bei langer Betriebszeit zuverlässige Arbeitsweise erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Dadurch wird erreicht, daß das beispielsweise als Laufrolle ausgebildete Wälzglied sich im Eilgang an der Zylinderinne?.wand abwälzt und nicht daran entlanggleitet, so daß Verschleiß, Schwergängigkeit, Verkantungsmöglichkeiten usw. weitestgehend vermindert sind und ein zuverlässiger Betrieb über lange Einsatzzeiten hinweg gewährleistet ist.

Zur raumsparenden, sicheren Lagerung ist das Wälzglied vorteilhaft in einer Ausnehmung — beispielsweise einem Schlitz — des Schwenkhebels gelagert

Eine weitere Vereinfachung im Aufbau ergibt sich, wenn das Wälzglied ebenso wie die Laufrolle ausgebildet ist, die als Laufteil für die Anlage am Keil dient Diese Laufrolle kann ganz innerhalb der Ausnehmung liegen, so daß sich eine geschützte, platzsparende Anordnung ergibt, bei der die Laufrolle sicher und momentenfrei gelagert ist.

Eine besonders gute Leichtgängigkeit der Stellvorrichtung ergibt sich, wenn die Stützfläche über einen abgerundeten Zwischenabschnitt in die Zylinderinnenwand übergeht. Die Führung des Abtriebsgliedes nach dem Anspruch 7 schließlich gewährleistet die konstruktive Einbeziehung der Abstützung des im Krafthub wirksamen Übertragungsgliedes in ein sauber geführtes hinteres Ende des Abtriebsgliedes, so daß auch insoweit Verkantungen und damit einhergehender Verschleiß in jedem Falle vermieden sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung im Axialschnitt, und zwar links von der Mittelachse im Eilgang und rechts von der Mittelachse im Krafthub,

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stellvorrichtung im Axialschnitt in Ausgangsstellung für den Eilgang.

Wie F i g. 1 zeigt, weist eine erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit als Stellvorrichtung einen Zylinder 1 auf, dessen Innenwand 2 eine Führung bildet und der an beiden Stirnseiten jeweils mit einem beispielsweise angeschweißten Zylinderdeckel 3 bzw. 4 verschlossen ist.

An der Zylinderinnenwand 2 ist ein Ringkolben 5 als ein erstes Antriebsglied verschiebbar gelagert, der an seiner vorderen Stirnseite, beispielsweise in einer Eindrehung 6, einen in der Zylinderachse liegenden hülsenförmigen Keil 7 trägt, der auswechselbar mit in einen Bund 41 eingreifenden Schraube 42 befestigt ist. Der Keil 7 steht über die bezogen auf die Vorschubrich-

tung gemäß Pfeil 8 vordere Stirnfläche des Ringkolbens 5 vor. In dem Ringkolben 5 ist ein zu diesem koaxial liegender Kolben 9 als zweites Antriebsglied mit seiner im wesentlichen zylindrischen Kolbenstange 10 verschiebbar gelagert, wobei dieser Kolben 9 durch eine im Durchmesser gegenüber der Kolbenstan^ 10 erweiterte Scheibe gebildet ist, die an der hinteren, als Mitnahmefläche vorgesehenen Stirnfläche 11 des Ringkolbens S anliegen kann. Die Kolbenstange 10 wirJ eng vom hülsenförmigen Keil 7 umgeben, steht jedoch über diesen nach vorne vor. Der scheibenförmige Kolben 9 ist auf einem im Durchmesser abgesetzten hinteren Endabschnitt der Kolbenstange 10 axial verschiebbar gelagert, wobei an ihrer Rückseite ein Tellerfederpaket 43 abgestützt ist, das sich außerdem am Bund einer Bundmutter 44 abstützt, welche auf einen das hintere Ende der Kolbenstange 10 bildenden Cewindeabschnitt 45 aufgeschraubt ist und in die Tellerfedern 43 eingreift, so daß diese genau zentriert sind Außerdem kann durch Verdrehen der Bundmutter 44 die Vorspannung des Kolbens 9, die sich unter der Federkraft an einer Ringschulter der Kolbenstange 10 abstützt verändert werden. Durch diese Ausbildung bildet der Kolben 9 einen elastischen Anschlag für die Mitnahmefläche 11 des Ringkolbens 5.

Mit Abstand vor dem Keil 7 liegt die Kolbenstange 10 mit einer ringscheibenförmig vorstehenden bundartigen Stirnfläche 12 an einer als Abtriebsglied 13 vorgesehenen Hülse an, die für die Anlage der Stirnfläche 12 vor der Mitte ihrer Länge an ihrer Innenseite einen ringscheibenförmigen Ansatz 14 hat, dessen Bohrung an dem sich nach vorne an die Stirnfläche 12 anschließenden Abschnitt 15 der Kolbenstange 10 gleitbar anliegt. Das vordere Ende der Hülse ist in der vorderen Stirnwand des vorderen Zylinderdeckels 4 gleitbar geführt. Das hintere Ende der das Abtriebsglied 13 bildenden Hülse ist mit einem vorstehenden Ringbund 47 an der Zylinderinnenwand 2 geführt. Am hinteren Ende weist die Hülse gleichmäßig über den Umfang verteilte Schlitze 21 auf, in denen jeweils ein Übertragungsglied 17 gelagert ist. Jedes Übertragungsglied 17 weist einen winkelhebelartigon Schwenkhebel 18 auf, dessen nach hinten weisender Schenkel 19 mit einem Lagerbolzen 20 in dem zugehörigen Schlitz 21 schwenkbar am Abtriebsglied 13 derart gelagert ist, daß der Schwenkhebel 18 in einer Axialebene des Zylinders 1 schwenkbar ist Der andere Schenkel 21 des Schwenkhebels 18 weist eine drehbar gelagerte Rolle als Wälzglied 22 auf. Bis auf das Ende des Schenkels 19 ist der übrige Teil des jeweiligen Schwenkhebels 18 in einer zu seiner Schwenkachse 20 rechtwinkligen Ebene geschlitzt (16), derart, daß er gabelförmig ist, wobei zwischen den Gabelarmen außer dem Wälzglied 22 eine Laufrolle 23 gelagert ist, die im Übergangsbereich zwischen den beiden Schenkeln 19, 21 auf der der Kolbenstange 10 zugewandten Seite des Schwenkhebels 18 liegt Die Laufrolle 23 ist um eine zur Schwenkachse 20 parallele Achse 24 drehbar an dem Schwenkhebel 18 unmittelbar benachbart zum Wälzglied 22 gelagert. Die Kolbenstange 10 des Kolbens 9 weist zwischen der Stirnfläche 12 und dem Kolben 9 einen im Durchmesser verringerten Abschnitt 25 auf, in den die Laufrollen 23 eingreifen, wenn der Kolben 9 an der hinteren Stirnfläche 11 des Ringkolbens 5 anliegt. Dies ist der Fall, solange sich das Abtriebsglied 13 in der Verschiebestellung befindet bei welcher die Wälzglieder 22 im Bereich der Zylinderinnenwand 2 liegen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Wälzglieder 22 unter einer möglichst geringen Kraft an der Zylinderinnenwand 2 anliegen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Laufrollen 23 nicht über die Schwenkhebel 18 vor, d. h. daß sie vollständig innerhalb > der Schlitze 16 der Schwenkhebel liegen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der im Durchmesser verringerte Abschnitt 25 der Kolbenstange 10 in der entsprechenden Stellung ebenfalls in die Schlitze 16 der Schwenkhebel 18 geringfügig eingreift Da der Keil 7

i') einen größeren Durchmesser als die Kolbenstange 10 hat muß der Keil 7 in diesem Fall in Längsrichtung geschlitzt sein, derart daß einzelne frei ausragende Arme gebildet sind, deren Breite geringfügig kleiner als die Breite der Schütze 16 der Schwenkhebel 18 ist so

\~> daß diese Arme des Keiles 7 in Berührung mit den Laufrollen 23 kommen können.

Bei an der hinteren Stirnfläche 11 des Ringkolbens 5 anliegendem Kolben 9 liegt die vordere stumpfwinklig konische Stirnfläche 26 des Keiles 7 als Schubfläche an

2<< den Laufrollen 23 an, wobei die Schubfläche 26, bezogen auf die Achse des Zylinders 1 radial innerhalb der jeweiligen, zur Zylinderachse parallelen Axialebene der zugehörigen Laufrolle 23 an dieser anliegt und dieses Abstandsmaß äußerst gering gewählt ist Dadurch übt

-' die gegen die Laufrollen 23 drückende Schubfläche 26 auf die Schwenkhebel 18 eine Kraftkomponente aus, die bezogen auf die Zylinderachse radial nach außen gerichtet ist und unter welcher die Wälzglieder 22 an der Zylinderinnenwand 2 anliegen.

Das vordere Ende der Zylinderinnenwand 2 geht durch einen teilkreisförmig konvex gekrümmten Zwischenabschnitt 46 in eine sich in Vorschubrichtung (Pfeil 8) erweiternde stumpfwinkig kegelförmige Stützfläche 27 über, die ringförmig und durch eine Innenfläche des

r> Zylinderdeckels 4 gebildet ist Diese Stützfläche 27 bildet die eine Stirnfläche eines im Durchmesser gegenüber der Zylinderinnenwand 2 erweiterten ringförmigen Eintauchraumes 28 für die Übertragungsglieder 17, die somit aus ihrer Ruhestellung nach außen

<■> schwenken können, wobei sich ihre Wälzglieder 22 an der Stützfläche 27 abwälzen.

Wird in der Ausgangslage der Stellvorrichtung durch den im hinteren Zylinderdeckel 3 radial vorgesehenen Druckmittelanschluß 29 Druckmittel, beispielsweise

ι Druckluft in den Zylinder eingegeben, so werden die Kolben 5, 9 gemeinsam in Vorschubrichtung (Pfeil 8) vorgeschoben, wobei der innere Kolben 9 über seine Kolbenstange 10 das Abtriebsglied 13 durch Anlage an dem Ansatz 14 unmittelbar mitnimmt während der

■'" äußere Ringkolben 5 das Abtriebsglied 13 durch Anlage der Schubfläche 26 an den Laufrollen 23 mitnimmt

Während dieser ersten Arbeitsphase im Eilgang gleiten die Wälzglieder 22 der Übertragungsglieder 17 an der Zylinderinnenwand 2. Sobald hierbei die

··-. Wälzglieder 22 in den Bereich der Stützfläche 27 gelangen, können die Schwenkhebel 18 infolge des erweiterten Eintauchraumes 28 nach außen schwenken, was selbsttätig dadurch erfolgt, daß sich der äußere Ringkolben 5 nunmehr relativ gegenüber dem Abtriebs-' glied 13 in Vorschubrichtung (Pfeil 8) vorbewegt, derart daß die Laufrollen 23 auf den Mantelflächen 30 bis 33 des Keiles 7 laufen. Der Keil 7 weist bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine erste vordere konische Mantelfläche 30 auf, die in eint zylindrische

• > Mantelfläche 31 übergeht, welche wiederum in eine sich nach hinten mit der gleichen Steigung wie die Mantelfläche 30 erweiternde konische Mantelfläche 32 übergeht, die ihrerseits üb"r eine zweite zylindrische

Mantelfläche 31 in eine dritte konische Mantelfläche 32 übergeht, wobei diese Mantelfläche 32 in eine das hintere Ende des hülsenfömigen Keils 7 bildende zylindrische Mantelfläche 33 übergeht. Die Umfangsfläche de: Keils 7 bildet somit eine entgegen Vorschubrichtung (Pfeil 8) stufenartig ansteigende Keilfläche. Durch die Keilflächen 30, 32 werden die Übertragungsglieder 17 in der beschriebenen Weise bei der entsprechenden Antriebsgliedstellung nach außen in den Eintauchraum 28 gedrückt. Da sich dabei die Übertragungsglieder 17 einerseits an der Stützfläche 27 abstützen und andererseits an dem Abtriebsglied 13 gelagert sind, wird somit das Abtriebsglied 13 über das große Übersetzungsverhältnis des beschriebenen mechanischen Übersetzungstriebes durch den äußeren Ringkolben 5 in Vorschubrichtung (Pfeil 8) bewegt. Dabei fährt der Keil 7 in einen Ringspalt 34 zwischen dem hinteren Ende des Abtriebsgliedes 13 und der Umfangsfläche der Kolbenstange 10.

Soll das Abtriebsglied 13 aus seiner vorgefahrenen Stellung wieder zurückbewegt werden, so wird durch einen am Umfang des vorderen Zylinderdeckels 4 im Bereich des Eintauchraumes 28 vorgesehenen Druckmittelanschluß 35 Druckmittel eingegeben, welches zunächst im wesentlichen nur auf den äußeren Ringkolben wirkt und diesen entgegen Vorschubrichtung (Pfeil 8) bewegt, bis er mit seiner hinteren Stirnfläche 11 am Kolben 9 elastisch anschlägt und somit das Abtriebsglied 13 über die Kolbenstange 10 ebenfalls entgegen Vorschubrichtung (Pfeil 8) mitnimmt. Am Anfang der Rückstellbewegung des Abtriebsgliedes 13 werden die Laufrollen 23 an der Stützfläche 27 derart geführt, daß die Übertragungsglieder 17 zurück in ihre Ruhestellung geschwenkt werden. In die Innere Stirnfläche des hinteren Zylinderdeckels 3 ist ein elastischer Ring 48 eingesetzt, gegen welchen der Ringkolben 5 beim Zurückfahren mit seiner Stirnfläche 11 elastisch anschlägt.

Befinden sich bei vorgefahrenem Abtriebsglied 13 die Laufrollen 23 auf einem zylindrischen Mantelflächenabschnilt 31 bzw. 33 des Keils 7, so bewirkt der Anlagedruck der Laufrollen 23 keine auf den Keil 7 entgegen Vorschubrichtung (Pfeil 8) wirkende Rückstellkraft, so daß auch bei Druckabfall in dem Zylinder ein selbsttätiges Zurückstellen des Keils 7 vermieden ist. Es liegt also dann eine Selbsthemmung der Stellvorrichtung in der jeweiligen Stellung vor. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zylindrischen Mantelflächen 31 des Keils 7 nicht ganz zylindrisch sondern derart spitzwinklig konisch, so daß sich ihr Durchmesser entgegen der Vorschubrichtung (Pfeil 8) geringfügig verringert, wobei zwischen der zylindrischen Mantelfläche 33 des Keils 7 und der benachbarten konischen Mantelfläche 32 ebenfalls eine entsprechende, sich in entgegen Vorschubrichtung (Pfeil 8) konisch verjüngender Mantelfläche 31 vorgesehen ist. Durch Auswechseln des Keils 7 der Stellvorrichtung kann diese mit einem den jeweiligen Erfordernissen angepaßten Keil 7 versehen werden.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Abtriebsglied 13 an seinem vorderen Ende ein durch einen Gewindedorn gebildetes Anschlußglied 37 auf, das an der vorderen Stirnseite eines Kolbens 38 befestigt ist, welcher im vorderen Ende des Abtriebsgliedes 13 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 38 ist an einem Gewindedorn 39 am vorderen Ende der Kolbenstange 10 formschlüssig befestigt. Zwischen dem Kolben 38 ist an einem Gewindedorn 39 am vorderen Ende der Kolbenstange 10 formschlüssig befestigt. Zwischen dem Kolben 38 und dem Ansatz 14 ist in dem Abtriebsglied 13 um den Abschnitt 15 der Kolbenstange 10 eine als Tellerfederpaket ausgebildete Feder 40 angeordnet, wobei auch ein anderes Federelement vorgesehen sein kann. Die Feder 40 hat eine vorbestimmte Vorspannung, die unterhalb der maximalen durch die Stellvorrichtung aufzubringenden Druckkraft liegt. Solange die Vorschubkraft der Stellvorrichtung diese Vorspannkraft nicht erreicht, wirkt die Feder 40 als starres Verbindungselement zwischen Abtriebsglied 13 und Anschlußglied 37. Überschreitet die Vorschubkraft den genannten vorbestimmten Wert, so bewegt sich das Abtriebsglied 13 relativ gegenüber dem Anschlußglied 37 nach vorne, wobei der Ansatz 14 von der Stirnfläche 12 der Kolbenstange 10 abhebt und die Feder 40 stärker gespannt wird. Dadurch ist das Abtriebsglied 13 gegenüber dem Anschlußglied 37 entgegen Vorschubrichtung (Pfeil 8) federbelastet, so daß die Laufrollen 23 unter einer dieser Federkraft entsprechenden Kraft gegen die Umfangsfläche des Keils 7 gedrückt werden. Befinden sich die Laufrollen 23 an einer konischen Mantelfläche des Keils 7, so wird dadurch der Keil 7 bei Druckausfall soweit entgegen Vorschubrichtung (Pfeil 8) zurückbewegt, bis die Laufrollen 23 an die nächste, die beschriebeneSelbsthemmung hervorrufende Mantelfläche des Keils 7 gelangen. Der Kolben 38 weist einen in das Tellerfederpaket eingreifenden Zylinderansatz 49 auf, der gleitbar im Abtriebsglied 13 geführt ist.

In F i g. 2 sind für der F i g. 1 entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch unter Hinzufügung des Index »a« verwendet Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 unterscheidet sich vor allem dadurch gegenüber derjenigen gemäß Fig. 1, daß eine Selbsthemmung der beschriebenen Art nicht vorgesehen ist. Die Kolbenstange 10a ist mit ihrem Gewindeabschnitt 39a unmittelbar starr am Abtriebsglied 13 befestigt das an seinem vorderen Ende mit einem einstückig mit ihr ausgebildeten Anschlußgewindedorn 37a versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Durch ein Druckmittel beaufschlagte Kolben-Zylinder-Einheit als Stellvorrichtung mit Eilgang und Krafthub, mit einer Führung, an welcher der Kolben als Antriebsglied und ein von diesem bewegtes Abtriebsglied geführt sind, für welches eine während des Krafthubes gegenüber dem Eilgang die Übersetzung erhöhende Vorschubein- ι ο richtung vorgesehen ist, die aus einem mechanischen Übersetzungstrieb in Form mindestens eines quer zur Vorschubrichtung gegenüber dem Abtriebsglied bewegbar gelagerten Übertragungsgliedes besteht, das beim Krafthub an einer zur Vorschubrichtung ΐϊ quer liegenden Stützfläche abgestützt ist und durch einen in Vorschubrichtung verschiebbaren, mit iJem Antricbsglied in Verbindung stehendem hülsenförmigen Keil verstellbar ist, wobei die der Kraftübersetzung dienenden Keilflächen Abschnitte der 2» äußeren Mantelfläche des Keiles bilden und für die nach auswärts gerichtete Bewegung des Übertragungsgliedes einen entgegen der Vorschubrichtung ansteigenden Verlauf haben, wobei die Stützfläche für den Krafthub als Fortsetzung der Zylinderinnen- 2 j wand ausgebildet ist, wobei das Übertragungsglied einen Schwenkhebel aufweist, der auf einer zur Vorschubrichtung rechtwinklig angeordneten Achse am Abtriebsglied gelagert ist und wobei der Schwenkhebel eine in Vorschubrichtung mit Ab- J» stand von seiner Schwenkachse liegende Laufrolle als Laufteil für die Anlage am Keil und eine ebenfalls mit Abstand von seiner Schwenkachse liegende gekrümmte Abwälzfläche als Druckfläche für die Anlage an der Stützfläche und zur Abstützung an der v> Zylinderinnenwand aufweist, gemäß Patent 2121042, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzfläche durch ein am Schwenkhebel (18) drehbar gelagertes Wälzglied (22) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 4» zeichnet, daß das Wälzglied (22) als Laufrolle ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzglied (22) in einer Ausnehmung (16), beispielsweise einem Schlitz, des <r> Schwenkhebels (18) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzglied (22) ebenso wie die Laufrolle (23) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, ">" dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrolle (23) ganz innerhalb der Ausnehmung liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (27) über einen abgerundeten Zwischenabschnitt (46) in '>'< die Zylinderinnenwand (2) übergeht.

7. Vorrichtung naach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied (13), zusätzlich zu der Führung durch das Wälzglied im Bereich seines in Vorschubrichtung (Pfeil 8) hinteren ^h" Endes an der Zylinderinnenwand (2) mit einem Ringbund (47) od. dgl. geführt ist.