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EP1247995B1 - Linearwegschieber - Google Patents

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Publication number
EP1247995B1
EP1247995B1 EP02007485A EP02007485A EP1247995B1 EP 1247995 B1 EP1247995 B1 EP 1247995B1 EP 02007485 A EP02007485 A EP 02007485A EP 02007485 A EP02007485 A EP 02007485A EP 1247995 B1 EP1247995 B1 EP 1247995B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
piston rod
hydraulic
slide
driving gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02007485A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1247995A1 (de
Inventor
Norbert Dr.-Ing. Hoogen
Dieter Dipl.-Ing. Lencer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidel & Co Kg Werkzeug- U Maschinenfabrikation GmbH
Original Assignee
Heidel & Co Kg Werkzeug- U Maschinenfabrikation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heidel & Co Kg Werkzeug- U Maschinenfabrikation GmbH filed Critical Heidel & Co Kg Werkzeug- U Maschinenfabrikation GmbH
Publication of EP1247995A1 publication Critical patent/EP1247995A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1247995B1 publication Critical patent/EP1247995B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • 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
    • F15B15/1466—Hollow piston sliding over a stationary rod inside the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/028—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force
    • F15B11/036—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force by means of servomotors having a plurality of working chambers
    • F15B11/0365—Tandem constructions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • 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
    • F15B15/1414—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type with non-rotatable piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • 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
    • F15B15/1471—Guiding means other than in the end cap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7055—Linear output members having more than two chambers
    • F15B2211/7056—Tandem cylinders

Definitions

  • the invention relates to a linear slide valve according to the preamble of claim 1.
  • Linear slide valves of the generic type are known. These will especially as actuators in various facilities for the Verund Processing of metallic materials and plastic or Plastic composite materials used. To the tasks of such linear spool typically include pressing, archetyping, stamping, Bending, flanging, punching, cutting, joining, joining presses and the Execution of delivery functions with special requirements.
  • the properties Such linear spool valves have special requirements provided, in particular a very high energy density, a very high guidance accuracy and a very high rigidity against lateral forces and belong against twisting.
  • the linear spool should are as compact as possible and are standardized Basic assembly a flexible, universal application allow. Furthermore, properties are like no maintenance over the entire service life, a robust design for use in environment contaminated with dirt, the possibility of any installation position, absolute tightness (for example when installing overhead) and an inexpensive one Manufacturing desirable.
  • Linear slide valves are known in various configurations. Because of the high energy density required, it is preferred around hydraulic devices. Basically, however, is on the Conception possible as a pneumatically operated device.
  • a linear slide valve according to the preamble of claim 1 is through US-A-4,137,828 discloses a triple acting welding piston for welding reinforcement steel inserts for the concrete of Startund Airfield runways revealed.
  • This welding iron includes an outer cylinder, an inner cylinder, a shaft and radial extending piston means between the inner and outer cylinders can be actuated between several separate pressure chambers to form the inner and outer cylinders, and means for a pressure medium in or derive from the pressure chambers for axial movements of the inner cylinder relative to the outer cylinder, wherein the extension of the welding piston at particularly high pressure for Cylinder of a predetermined diameter is made to weld of large diameter reinforcing bars.
  • the Welding iron is designed as a 3-stage slide and therefore has several pressure chambers.
  • the piston rod used here has no sections with different diameters to make different to train large interiors.
  • a linear slide valve is known from EP 1 050 685 A2, in which the Achieve a compact design and reduced volume and thus reduced weight, a hydraulic drive integrated in the slide is.
  • the invention is based, a linear slide valve the task Generic type to create that while maintaining a compact Design can realize large actuation forces.
  • the linear slide valve according to the invention is designed in such a way that the working piston of the hydraulic drive is designed in two stages is, with each stage of the working piston a partial hydraulic drive of the hydraulic drive forms, with the working piston one to the housing comprises longitudinally displaceably guided guide element, the coaxial one engages around the piston rod fixed to the housing and two to the piston rod axially spaced and mutually sealed interiors trains and that on the one hand by a stopper and on the other hand by a screw connection is closed pressure-tight and to form the Interiors has an intermediate piece, the piston rod coaxial is surrounded by a guide element and a first smaller diameter Section and a second larger diameter section has, wherein the intermediate piece is arranged on the section, the via a seal opposite the piston rod and via seals is arranged close to the guide element, so that a first Interior and a second interior is formed, the two Sections to the inner wall of a blind opening of the slide a circumferential Have play of 0.5 mm, for example, the guide element together with the stop
  • the working piston a guide element which is longitudinally displaceable to the housing comprises, the coaxial a fixed to the housing piston rod engages, the guide element two axially spaced from the piston rod and forms mutually sealed interiors.
  • Fig. 1 a longitudinal section through a linear slide valve shows, explained in more detail.
  • Fig. 1 shows a longitudinal slide generally designated 10.
  • the longitudinal slide valve 10 comprises a housing 12, which has an interior 14 forms the interior 14 is symmetrical to a longitudinal axis 16 educated.
  • An inner wall 18 of the interior 14 is with a Slideway 20 provided, preferably by a casting process in is known to be produced.
  • the housing 12 When viewed in cross section, the housing 12 is, for example, cylindrical, in particular, however, cuboid. Correspondingly owns the interior 14 viewed in cross section a round or preferably a rectangular cross-sectional area.
  • An outer surface 22 the housing 12 preferably forms a mounting surface and has one Groove 24 for receiving a feather key or the like, for positioning and absorbing the displacement forces.
  • the slide 26 Inside the housing 12, ie in the interior 14, there is a slide 26 arranged, which is guided on the slide 20 completely free of play. Viewed in cross section, the slide 26 has an interior 14 adapted contour, so it is preferably designed as a cuboid.
  • the Slider 26 forms a prismatic slider.
  • the slider 26 has a section 28 projecting longitudinally beyond the housing 12, which forms an actuating surface 30.
  • the actuating surface 30 serves for example the inclusion of tools not shown in detail, for example cutting tools or the like, or as a printing or Press surface that is in contact with a machine to be machined Workpiece can be brought.
  • the forces exerted by the slide 26 in the axial direction and resulting Shear forces must be in the range of 10 KN to 150 KN, in Individual cases also up to 250 KN.
  • an off-center load of the slider 26 during the operation especially when on the Slider 26 arranged cutting tools can on the slider 26 acting transverse forces are a multiple of the nominal longitudinal force.
  • the housing 12 is on its, facing away from the section 28 of the slide 26 End closed by an end flange 32.
  • the end flange 32 is interposed by an intermediate plate 34 connected to the housing 12 via connecting means 36. hereby the interior 14 becomes a bag opening, so that the slide 26 through the end flange 32 or the intermediate plate 34 a movement stop is formed.
  • the slide 26 in turn forms a pocket opening 38, which in the direction the intermediate plate 34 is open.
  • the bag opening 38 is used for receiving a hydraulic drive designated 40 in total.
  • the hydraulic drive 40 is thus integrated in the slide 26.
  • the blind opening 38 of the slide 26 forms the cylinder of the hydraulic drive, which holds a working piston.
  • the working piston comprises a piston rod 42 which with an annular shoulder 44 in a through the end flange 32 and the intermediate plate 34 corresponding trained annular groove 46 engages.
  • the piston rod 42 with the longitudinal axis 16 mounted in alignment.
  • the piston rod 42 is thus fixed that is, not longitudinally displaceable, arranged.
  • the piston rod 42 is coaxially encompassed by a guide element 48, the first section 50 forming a cylinder tube 50 'and one forms second section 52. Sections 50 and 52 have Inner wall 54 of the pocket opening 38 of the slider 26 a revolving Play of about 0.5 mm. A play-free tour is also possible. Between the guide element 48 and the piston rod 42 occur Formation of an annular space 56.
  • the section 50 of the guide element 48 is at its, the section 28 of the slide 26 facing the end face by a stopper 58 sealed pressure-tight.
  • the plug 58 is screwed into the cylinder tube 50 ', d. H. by means of an external thread 60 into an internal thread of the Cylinder tube 50 'screwed in.
  • Seal 62 provided.
  • the sections 50 and 52 of the guide element 48 are non-positive, for example via a threaded connection 64.
  • the sections 50 and 52 are for this purpose at their mutually facing ends provided with corresponding corresponding recesses.
  • the piston rod 42 has a first section of smaller diameter 66 and a second larger diameter section 68.
  • an intermediate piece 70 is arranged, which is connected via a seal 72 with respect to the piston rod 42 and via seals 84 with respect to the Guide element 48 is arranged tightly. This leads to training a first interior 74 and a second interior 76 of the annular space 56.
  • the intermediate piece 70 thus forms a bulkhead between the interior spaces 74 and 76.
  • the intermediate piece 70 engages by means of a ring shoulder 78 into a corresponding ring recess 80 between the sections 50 and 52 of the guide element 48.
  • the guide element 48 and the intermediate piece 70 are of this type arranged that they are not movable relative to each other.
  • the piston rod 42 carries a first piston fixedly arranged on it 82, which is arranged opposite the plug 58.
  • the piston 82 is via seals 84 on section 50 of the guide element 48 out so that it forms between piston 82 and plug 58 a hydraulic work space 86 comes.
  • the arrangement of the piston 82 and the intermediate piece 70 forms the interior 74 also has a hydraulic working space 75th
  • the piston rod 42 carries a second piston 88, which is also fixed the piston rod 42 is arranged.
  • the piston 88 is over seals 90 guided on the section 52 of the guide member 48. Between the piston 88 and the intermediate piece 70 are thereby formed a hydraulic work space 92.
  • the piston rod 42 is also encompassed by a screw connection 94, which is arranged tightly on the piston rod 42 by means of seals 96.
  • the screw connection 94 also forms an end closure for the guide element 48 and the slide 26.
  • the piston rod 42 has a first axial bore 100 and a second Axial bore 102.
  • the axial bore 100 opens into the hydraulic one Working space 86 and a radial bore 104 in the hydraulic Working space 92.
  • the axial bore 102 opens out via a radial bore 106 in the hydraulic working space 74 and via a radial bore 108 in the hydraulic working space 76.
  • the axial bores 100 and 102 are each with a hydraulic oil connection flange 110 or 112 connected.
  • the connecting flanges 110 respectively 112 are connected to hydraulic oil sources, not shown.
  • the longitudinal slide valve 10 shown in FIG. 1 has the following function:
  • the connecting flange 110 is below Hydraulic oil under pressure is applied.
  • Hydraulic oil under pressure is applied.
  • Through the pressure connection over the axial bore 100 builds up the pressure in the hydraulic work space 86 and via the radial bore 104 additionally in the hydraulic work area 92 on. This results in a - as shown in Fig. 1 - leftward compressive force on the plug 58 and the intermediate piece 70 exercised.
  • a resulting actuation force is depending on the amount of pressure and the area under pressure. This results in the one facing the hydraulic working space 86 Area of the plug 58 as the pressurized area and the surface of the intermediate piece facing the hydraulic working space 92 70 as a pressurized surface.
  • This pressurized Areas add up to a total pressurized area, so that a greater actuation force compared to the known longitudinal slide valves can be applied.
  • the surface of the intermediate piece flows 70 not completely in the increase in strength, however must be around the cross section of section 66 of piston rod 42 be reduced.
  • the force that builds up is via the plug 58 and the guide element 48 transferred to the slider 26 so that it has a corresponding experienced axial adjustment movement along the longitudinal axis 16.
  • the maximum stroke of the slide 26 is here by the axial distance of the Piston 82 to the intermediate piece 70 or the piston 88 specified for the screw 94.
  • a return movement of the slide 26 is possible in that the connecting flange 112 is pressurized hydraulic oil. This pressure builds up over the axial bore 102 and the radial bores 106 and 108 in hydraulic workrooms 75 and 77. Corresponding the pressurized facing the hydraulic working space 75 Area of the intermediate piece 70 and the hydraulic Working space 77 facing the pressurized surface of the screw connection 94 builds one - as shown in FIG. 1 - right-hand restoring force on the slide 26 in the housing 12 retracts. The screw connection 94 provides the ring shoulder at the same time 44 the piston rod 42 a reset stop.
  • the hydraulic drive 40 by the arrangement of two pistons 82 and 88 on the piston rod 42 - with interposition an intermediate piece 70 - is formed in two stages, so that there is an increase in the area under pressure and thus the actuation force increases.
  • the piston 82 forms in connection with the hydraulic work space 86 and the section 50 of the guide element 48 comprises a first partial hydraulic drive 40 ', while the piston 88 in connection with the intermediate piece 70 and the Guide element 48 forms a second partial hydraulic drive 40 ".
  • the invention is of course not limited to that shown Embodiment. So are also multi-stage versions (more than two stages) conceivable. This either leads to a reduction the maximum stroke of the linear slide valve or to a larger axial extent of the linear slide valve.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft einen Linearwegschieber gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Linearwegschieber der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese werden insbesondere als Aktuatoren in verschiedenen Einrichtungen für die Verund Bearbeitung von metallischen Werkstoffen und Kunststoff- oder Kunststoffverbundmaterialien eingesetzt. Zu den Aufgaben derartiger Linearwegschieber gehören typischerweise das Pressen, Urformen, Prägen, Umbiegen, Bördeln, Stanzen, Schneiden, Fügen, Fügepressen sowie die Ausführung von Zustellfunktionen mit Sonderanforderungen. An die Eigenschaften derartiger Linearwegschieber werden besondere Anforderungen gestellt, wozu insbesondere eine sehr hohe Energiedichte, eine sehr hohe Führungsgenauigkeit sowie eine sehr hohe Steifigkeit gegen Querkräfte und gegen Verdrehung gehören. Weiterhin sollen die Linearwegschieber eine möglichst kompakte Bauweise aufweisen und als standardisierte Grundbaugruppe eine flexible, universelle Verwendungsmöglichkeit erlauben. Ferner sind Eigenschaften wie eine Wartungsfreiheit über die gesamte Lebensdauer, eine robuste Bauweise für den Einsatz in schmutzbelasteter Umwelt, die Möglichkeit einer beliebigen Einbaulage, absolute Dichtigkeit (beispielsweise bei Überkopf-Einbau) und eine kostengünstige Herstellung wünschenswert.
Linearwegschieber sind in verschiedenen Ausgestaltungsformen bekannt. Aufgrund der geforderten hohen Energiedichte handelt es sich vorzugsweise um hydraulische Einrichtungen. Grundsätzlich ist jedoch auf die Konzeption als pneumatisch betriebene Einrichtung möglich.
Ein Linearwegschieber gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 ist durch die US-A-4,137,828 bekannt, die einen dreifach wirkenden Schweißkolben zum Schweißen von Bewehrungsstahleinlagen für den Beton von Startund Landebahnen von Flugplätzen offenbart. Dieser Schweißkolben umfasst einen Außenzylinder, einen Innenzylinder, einen Schaft und sich radial erstreckende Kolbenmittel, die zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder betätigbar sind, um mehrere getrennte Druckkammern zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder zu bilden, und Mittel, um ein Druckmittel in die Druckkammern hinein- oder daraus abzuleiten, um axiale Bewegungen des Innenzylinders relativ zum Außenzylinder zu bewirken, wobei die Verlängerung des Schweißkolbens bei besonders hohem Druck für Zylinder eines vorbestimmten Durchmessers erfolgt, um das Schweißen von Bewehrungsstangen großen Durchmessers zu erleichtern. Der Schweißkolben ist als 3stufiger Schieber ausgebildet und weist deshalb mehrere Druckkammern auf. Die hierbei eingesetzte Kolbenstange weist keine Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf, um unterschiedlich große Innenräume auszubilden.
Aus der EP 1 050 685 A2 ist ein Linearwegschieber bekannt, bei dem zum Erreichen einer kompakten Bauweise und eines verringerten Volumens und somit verringertem Gewicht ein Hydraulikantrieb in den Schieber integriert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearwegschieber der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der unter Beibehaltung einer kompakten Bauform große Betätigungskräfte realisieren kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Linearwegschieber mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Danach ist der erfindungsgemäße Linearwegschieber in der Weise ausgebildet, dass der Arbeitskolben des Hydraulikantriebes zweistufig ausgebildet ist, wobei jede Stufe des Arbeitskolbens einen Teilhydraulikantrieb des Hydraulikantriebes bildet, wobei der Arbeitskolben ein zum Gehäuse längsverschieblich geführtes Führungselement umfasst, das koaxial eine zum Gehäuse feststehende Kolbenstange umgreift und zwei zur Kolbenstange axial beabstandete und gegeneinander abgedichtete Innenräume ausbildet und dass einerseits durch einen Stopfen und andererseits durch eine Verschraubung druckdicht verschlossen ist und zur Ausbildung der Innenräume ein Zwischenstück aufweist, wobei die Kolbenstange koaxial von einem Führungselement umgriffen wird und einen ersten durchmesserkleineren Abschnitt und einen zweiten durchmessergrößeren Abschnitt aufweist, wobei auf dem Abschnitt das Zwischenstück angeordnet ist, das über eine Dichtung gegenüber der Kolbenstange und über Dichtungen gegenüber dem Führungselement dicht angeordnet ist, so dass ein erster Innenraum und ein zweiter Innenraum ausgebildet ist, wobei die beiden Abschnitte zur Innenwand einer Sacköffnung des Schiebers ein umlaufendes Spiel von beispielsweise 0,5 mm haben, wobei das Führungselement gemeinsam mit dem Stopfen, dem Zwischenstück und der Verschraubung längsverschiebbar zur Kolbenstange gelagert ist.
Dadurch, dass ein Arbeitskolben des Hydraulikantriebes zweistufig ausgebildet ist, wobei jede Stufe des Arbeitskolbens einen Teilhydraulikantrieb des Hydraulikantriebes bildet, wird vorteilhaft erreicht, dass entsprechend der gewählten Mehrstufigkeit eine Erhöhung der Betätigungskraft des Linearwegschiebers erreicht wird. Die durch die einzelnen Teilstufen aufgebrachten Betätigungskräfte überlagern sich und führen somit zu einer größeren Gesamtbetätigungskraft.
Somit können durch derartige Linearwegschieber unter Beibehaltung einer exakten Führung und großer Quersteifigkeit große Bearbeitungskräfte, beispielsweise bei Schnittwerkzeugen, aufgebracht werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Arbeitskolben ein zum Gehäuse längs verschieblich geführtes Führungselement umfasst, das koaxial eine zum Gehäuse feststehende Kolbenstange umgreift, wobei das Führungselement zwei zur Kolbenstange axial beabstandete und gegeneinander abgedichtete Innenräume ausbildet. Durch eine derartige Ausgestaltung wird vorteilhaft erreicht, die zur Verfügung stehende Baugröße zur Ausbildung der Teilhydraulikantriebe auszunutzen. Insbesondere ergibt sich hierdurch eine parallele Wirksamkeit der Teilhydraulikantriebe, so dass die Erhöhung der Betätigungskraft des Linearwegschiebers in einfacher Weise erreichbar ist.
In jedem der gegeneinander abgedichteten Innenräume des Führungselementes werden jeweils zwei gegeneinander abgedichtete, hydraulische Arbeitsräume ausgebildet, die wahlweise mit unter Druck stehendem Hydrauliköl beaufschlagbar sind. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass entweder die Stellbewegung des Linearwegschiebers oder die Rückstellbewegung des Linearwegschiebers hydraulisch aktiviert werden kann.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die in Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Linearwegschieber zeigt, näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Längswegschieber. Der Längswegschieber 10 umfasst ein Gehäuse 12, das einen Innenraum 14 ausbildet Der Innenraum 14 ist zu einer Längsachse 16 symmetrisch ausgebildet. Eine Innenwandung 18 des Innenraumes 14 ist mit einer Gleitführung 20 versehen, die vorzugsweise durch ein Gießverfahren in an sich bekannter Weise hergestellt wird.
Das Gehäuse 12 ist im Querschnitt betrachtet beispielsweise zylinderförmig, insbesondere jedoch quaderförmig ausgebildet. Entsprechend besitzt der Innenraum 14 im Querschnitt betrachtet eine runde beziehungsweise vorzugsweise eine rechteckige Querschnittsfläche. Eine Außenfläche 22 des Gehäuses 12 bildet vorzugsweise eine Montagefläche und besitzt eine Nut 24 zur Aufnahme einer Passfeder o. dgl., die zur Positionierung und Aufnahme der Verschiebekräfte dient.
Innerhalb des Gehäuses 12, also in dem Innenraum 14, ist ein Schieber 26 angeordnet, der an der Gleitführung 20 vollkommen spielfrei geführt ist. Im Querschnitt betrachtet, besitzt der Schieber 26 eine dem Innenraum 14 angepasste Kontur, also ist vorzugsweise als Quader ausgebildet. Der Schieber 26 bildet einen prismatischen Schieber. Der Schieber 26 besitzt einen in Längsrichtung über das Gehäuse 12 überstehenden Abschnitt 28, der eine Betätigungsfläche 30 ausbildet. Die Betätigungsfläche 30 dient beispielsweise der Aufnahme im Einzelnen nicht dargestellter Werkzeuge, beispielsweise Schnittwerkzeuge oder dergleichen, oder als Druck- beziehungsweise Pressfläche, die in Anlagekontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück bringbar ist.
Die Kräfte, welche der Schieber 26 in axialer Richtung und resultierende Querkräfte aufbringen muss, liegen im Bereich von 10 KN bis 150 KN, in Einzelfällen auch bis zu 250 KN. Infolge einer außermittigen Beanspruchung des Schiebers 26 beim Arbeitsvorgang, insbesondere bei an dem Schieber 26 angeordneten Schnittwerkzeugen, können auf den Schieber 26 wirkende Querkräfte ein Mehrfaches der nominellen Längskraft betragen.
Das Gehäuse 12 ist an seinem, dem Abschnitt 28 des Schiebers 26 abgewandten Ende durch einen Abschlussflansch 32 verschlossen. Der Abschlussflansch 32 ist unter Zwischenschaltung einer Zwischenplatte 34 über Verbindungsmittel 36 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Hierdurch wird der Innenraum 14 zur Sacköffnung, so dass für den Schieber 26 durch den Abschlussflansch 32 beziehungsweise die Zwischenplatte 34 ein Bewegungsanschlag ausgebildet ist.
Der Schieber 26 bildet seinerseits eine Sacköffnung 38 aus, die in Richtung der Zwischenplatte 34 offen ist. Die Sacköffnung 38 dient der Aufnahme eines insgesamt mit 40 bezeichneten Hydraulikantriebes. Der Hydraulikantrieb 40 ist somit in den Schieber 26 integriert.
Die Sacköffnung 38 des Schiebers 26 bildet hierbei den Zylinder des Hydraulikantriebes, der einen Arbeitskolben aufnimmt. Der Arbeitskolben umfasst eine Kolbenstange 42, die mit einer Ringschulter 44 in eine durch den Abschlussflansch 32 und die Zwischenplatte 34 korrespondierend ausgebildete Ringnut 46 eingreift. Hierdurch wird die Kolbenstange 42 mit der Längsachse 16 fluchtend gelagert. Die Kolbenstange 42 ist somit fest, das heißt nicht längs verschieblich, angeordnet.
Die Kolbenstange 42 wird koaxial von einem Führungselement 48 umgriffen, das einen ersten ein Zylinderrohr 50' bildenden Abschnitt 50 und einen zweiten Abschnitt 52 ausbildet. Die Abschnitte 50 und 52 haben zur Innenwand 54 der Sacköffnung 38 des Schiebers 26 ein umlaufendes Spiel von etwa 0,5 mm. Eine spielfreie Führung ist auch möglich. Zwischen dem Führungselement 48 und der Kolbenstange 42 kommt es zur Ausbildung eines Ringraumes 56.
Der Abschnitt 50 des Führungselementes 48 ist an seiner, dem Abschnitt 28 des Schiebers 26 zugewandten Stirnseite durch einen Stopfen 58 druckdicht verschlossen. Der Stopfen 58 ist in das Zylinderrohr 50' eingeschraubt, d. h. mittels eines Außengewindes 60 in ein Innengewinde des Zylinderrohres 50' eingeschraubt. Zusätzlich ist eine hier angedeutete Dichtung 62 vorgesehen.
Die Abschnitte 50 und 52 des Führungselementes 48 sind kraftschlüssig, beispielsweise über eine Gewindeverbindung 64, miteinander verbunden.
Die Abschnitte 50 und 52 sind hierzu an ihren einander zugewandten Enden mit entsprechenden korrespondierenden Aussparungen versehen.
Die Kolbenstange 42 besitzt einen ersten durchmesserkleineren Abschnitt 66 und einen zweiten durchmessergrößeren Abschnitt 68. Auf dem Abschnitt 66 ist ein Zwischenstück 70 angeordnet, das über eine Dichtung 72 gegenüber der Kolbenstange 42 und über Dichtungen 84 gegenüber dem Führungselement 48 dicht angeordnet ist. Hierdurch kommt es zur Ausbildung eines ersten Innenraumes 74 und eines zweiten Innenraumes 76 des Ringraumes 56. Das Zwischenstück 70 bildet somit eine Schottwand zwischen den Innenräumen 74 und 76. Das Zwischenstück 70 greift mittels einer Ringschulter 78 in eine korrespondierende Ringausnehmung 80 zwischen den Abschnitten 50 und 52 des Führungselementes 48 ein. Hierdurch sind das Führungselement 48 und das Zwischenstück 70 derart angeordnet, dass diese nicht relativ zueinander bewegbar sind.
Die Kolbenstange 42 trägt einen ersten, fest auf dieser angeordneten Kolben 82, der dem Stopfen 58 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Kolben 82 ist über Dichtungen 84 an dem Abschnitt 50 des Führungselementes 48 geführt, so dass es zwischen Kolben 82 und Stopfen 58 zur Ausbildung eines hydraulischen Arbeitsraumes 86 kommt.
Durch die Anordnung des Kolbens 82 und des Zwischenstückes 70 bildet der Innenraum 74 gleichzeitig ebenfalls einen hydraulischen Arbeitsraum 75.
Die Kolbenstange 42 trägt einen zweiten Kolben 88, der ebenfalls fest auf der Kolbenstange 42 angeordnet ist. Der Kolben 88 ist über Dichtungen 90 an dem Abschnitt 52 des Führungselementes 48 geführt. Zwischen dem Kolben 88 und dem Zwischenstück 70 kommt es hierdurch zur Ausbildung eines hydraulischen Arbeitsraumes 92.
Die Kolbenstange 42 wird ferner von einer Verschraubung 94 umgriffen, die mittels Dichtungen 96 dicht auf der Kolbenstange 42 angeordnet ist. Die Verschraubung 94 bildet gleichzeitig einen stirnseitigen Verschluss für das Führungselement 48 und den Schieber 26. Durch Anordnung der Verschraubung 94 bildet der Innenraum 76 gleichzeitig ebenfalls einen hydraulischen Arbeitsraum 77.
Die Kolbenstange 42 besitzt eine erste Axialbohrung 100 und eine zweite Axialbohrung 102. Die Axialbohrung 100 mündet einerseits in den hydraulischen Arbeitsraum 86 und über eine Radialbohrung 104 in den hydraulischen Arbeitsraum 92. Die Axialbohrung 102 mündet über eine Radialbohrung 106 in den hydraulischen Arbeitsraum 74 und über eine Radialbohrung 108 in dem hydraulischen Arbeitsraum 76. Die Axialbohrungen 100 beziehungsweise 102 sind jeweils mit einem Hydrauliköl-Anschlussflansch 110 beziehungsweise 112 verbunden. Die Anschlussflansche 110 beziehungsweise 112 stehen mit nicht dargestellten Hydraulikölquellen in Verbindung.
Der in der Fig. 1 dargestellte Längswegschieber 10 zeigt folgende Funktion:
Zum Ausfahren des Schiebers 26 wird an den Anschlussflansch 110 unter Druck stehendes Hydrauliköl angelegt. Durch die Druckverbindung über die Axialbohrung 100 baut sich der Druck in dem hydraulischen Arbeitsraum 86 und über die Radialbohrung 104 zusätzlich im hydraulischen Arbeitsraum 92 auf. Hierdurch wird eine - gemäß der Darstellung in der Fig. 1 - nach links gerichtete Druckkraft auf den Stopfen 58 und das Zwischenstück 70 ausgeübt. Eine hieraus resultierende Betätigungskraft ist abhängig von der Höhe des Druckes und der druckbeaufschlagten Fläche. Somit ergibt sich einmal die dem hydraulischen Arbeitsraum 86 zugewandte Fläche des Stopfens 58 als druckbeaufschlagte Fläche und die dem hydraulischen Arbeitsraum 92 zugewandte Fläche des Zwischenstückes 70 als druckbeaufschlagte Fläche. Diese druckbeaufschlagten Flächen summieren sich zu einer gesamtdruckbeaufschlagten Fläche auf, so dass gegenüber den bekannten Längswegschiebern eine größere Betätigungskraft aufgebracht werden kann. Hierbei fließt die Fläche des Zwischenstückes 70 jedoch nicht vollständig in den Kraftzuwachs ein, sondem muss um den Querschnitt des Abschnitts 66 der Kolbenstange 42 reduziert werden.
Die sich aufbauende Kraft wird über den Stopfen 58 und das Führungselement 48 auf den Schieber 26 übertragen, so dass dieser eine entsprechende axiale Verstellbewegung entlang der Längsachse 16 erfährt. Der maximale Hub des Schiebers 26 ist hierbei durch den axialen Abstand des Kolbens 82 zu dem Zwischenstück 70 beziehungsweise des Kolbens 88 zu der Verschraubung 94 vorgegeben.
Eine Rückstellbewegung des Schiebers 26 ist dadurch möglich, dass an den Anschlussflansch 112 unter Druck stehendes Hydrauliköl gelegt wird. Dieser Druck baut sich über die Axialbohrung 102 und die Radialbohrungen 106 und 108 in den hydraulischen Arbeitsräumen 75 und 77 auf. Entsprechend der dem hydraulischen Arbeitsraum 75 zugewandten druckbeaufschlagten Fläche des Zwischenstückes 70 und der dem hydraulischen Arbeitsraum 77 zugewandten druckbeaufschlagten Fläche der Verschraubung 94 baut sich eine - gemäß der Darstellung in der Fig. 1 - nach rechts gerichtete Rückstellkraft auf, die den Schieber 26 in das Gehäuse 12 einfährt. Die Verschraubung 94 bietet hierbei gleichzeitig mit der Ringschulter 44 der Kolbenstange 42 einen Rückstellanschlag aus.
Es wird deutlich, dass der Hydraulikantrieb 40 durch die Anordnung von zwei Kolben 82 beziehungsweise 88 auf der Kolbenstange 42 - unter Zwischenschaltung eines Zwischenstückes 70 - zweistufig ausgebildet ist, so dass es zu einer Vergrößerung der druckbeaufschlagten Fläche und somit zu einer Vergrößerung der Betätigungskraft kommt. Der Kolben 82 bildet in Verbindung mit dem hydraulischen Arbeitsraum 86 und dem Abschnitt 50 des Führungselementes 48 einen ersten Teilhydraulikantrieb 40' aus, während der Kolben 88 in Verbindung mit dem Zwischenstück 70 und dem Führungselement 48 einen zweiten Teilhydraulikantrieb 40" ausbildet.
Hinsichtlich der weiteren Vorteile des Längswegschiebers 10, insbesondere hinsichtlich seiner kompakten Bauweise und der grundsätzlichen Vorteile einer in das Gehäuse 12 integrierten Hydraulikantriebes 40, wird auf die EP 1 050 685 A2 verwiesen.
Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So sind auch mehrstufige Ausführungen (mehr als zwei Stufen) denkbar. Hierbei kommt es entweder zu einer Verringerung des Maximalhubes des Linearwegschiebers oder zu einer größeren Axialerstreckung des Linearwegschiebers.
Bezugszeichenliste
10
Längswegschieber
12
Gehäuse
14
Innenraum
16
Längsachse
18
Innenwandung
20
Gleitführung
22
Außenfläche
24
Nut
26
Schieber
28
Abschnitt
30
Betätigungsfläche
32
Abschlussflansch
34
Zwischenplatte
36
Verbindungsmittel
38
Sacköffnung
40
Hydraulikantrieb
40'
erster Teilhydraulikantrieb
40"
zweiter Teilhydraulikantrieb
42
Kolbenstange
44
Ringschulter
46
Ringnut
48
Führungselement
50
erster Abschnitt
52
zweiter Abschnitt
54
Innenwandung
56
Ringraum
58
Stopfen
60
Außengewinde
62
Dichtung
64
Gewindeverbindung
66
erster Abschnitt
68
zweiter Abschnitt
70
Zwischenstück
72
Dichtung
74
erster Innenraum
75
hydraulischer Arbeitsraum
76
zweiter Innenraum
77
hydraulischer Arbeitsraum
78
Ringschulter
80
Ringausnehmung
82
Kolben
84
Dichtungen
86
hydraulischer Arbeitsraum
88
Kolben
90
Dichtungen
92
hydraulischer Arbeitsraum
94
Verschraubung
96
Dichtungen
100
erste Axialbohrung
102
zweite Axialbohrung
104
Radialbohrung
106
Radialbohrung
108
Radialbohrung
110
Anschlussflansch
112
Anschlussflansch

Claims (4)

  1. Linearwegschieber (10) mit einem in einem Gehäuse (12) entlang einer Gleitführung (20) schiebebeweglich und verdrehsicher gelagerten Schieber (26) und einem in den Schieber (26) integrierten Hydraulikantrieb (40) für eine Verschiebebewegung des Schiebers (26), wobei ein Arbeitskolben des Hydraulikantriebes (40) mehrstufig ausgebildet ist, und wobei jede Stufe des Arbeitskolbens einen Teilhydrautikantrieb (72, 102, 104) des Hydraulikantriebes (40) bildet,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben des Hydraulikantriebes (40) zweistufig ausgebildet ist, wobei jede Stufe des Arbeitskolbens einen Teilhydraulikantrieb des Hydraulikantriebes (40) bildet, wobei der Arbeitskolben ein zum Gehäuse (12) längsverschieblich geführtes Führungselement (48) umfasst, das koaxial eine zum Gehäuse (12) feststehende Kolbenstange (42) umgreift und zwei zur Kolbenstange (42) axial beabstandete und gegeneinander abgedichtete Innenräume (74, 76) ausbildet und dass einerseits durch einen Stopfen (58) und andererseits durch eine Verschraubung (94) druckdicht verschlossen ist und zur Ausbildung der Innenräume (74, 76) ein Zwischenstück (70) aufweist, wobei die Kolbenstange (42) koaxial von einem Führungselement (48) umgriffen wird und einen ersten durchmesserkleineren Abschnitt (66) und einen zweiten durchmessergrößeren Abschnitt (68) aufweist, wobei auf dem Abschnitt (66) das Zwischenstück (70) angeordnet ist, das über eine Dichtung (72) gegenüber der Kolbenstange (42) und über Dichtungen (84) gegenüber dem Führungselement (48) dicht angeordnet ist, so dass ein erster Innenraum (74) und ein zweiter Innenraum (76) ausgebildet ist, wobei die beiden Abschnitte (50, 52) zur Innenwand (54) einer Sacköffnung (38) des Schiebers (26) ein umlaufendes Spiel von beispielsweise 0,5 mm haben, wobei das Führungselement (48) gemeinsam mit dem Stopfen (58), dem Zwischenstück (70) und der Verschraubung (94) längsverschiebbar zur Kolbenstange (42) gelagert ist.
  2. Linearwegschieber nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (42) einen ersten, in dem Innenraum (74) angeordneten Kolben (82) und einen zweiten, in dem Innenraum (76) angeordneten Kolben (88) trägt, die die Innenräume (74, 76) in hydraulische Arbeitsräume (86, 75 beziehungsweise 92, 77) unterteilen.
  3. Linearwegschieber nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (42) eine erste Axialbohrung (100) besitzt, die mit einem Hydrauliköl-Anschlussflansch (110) in Verbindung steht und die in die hydraulischen Arbeitsräume (86 und 92) mündet.
  4. Linearwegschieber nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (42) eine zweite Axialbohrung (102) besitzt, die mit einem Hydrauliköl-Anschlussflansch (112) in Verbindung steht und die in die hydraulischen Arbeitsräume (75 und 77) mündet.
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