DE1777423A1 - Hydropneumatischer spannzylinder - Google Patents

Description

V/ieöbaöen, Jen 6.9. 1973

N1- 4o18

betr.: Aktenzeichen P 16 27 852.7-H Trennakte I

Anmelder: Josef Uemetz, 6200 Wiesbaden-Bierstadt, von Bergmann-Str. 39

Hydropneumatiseher Spannzylinder Zusatz zu Patent 1 284 3o3.7-14

Das Hauptpatent 1 284 3o3 betrifft einen hydropneumatischen Spannzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen bei dem die Druckübersetzung von Preßluft-ITiederdruck im Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitskolbens dem aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenzkolben und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht, wobei sich der Gesamthub des Arbeitskolbens aus einem in gleicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruck-Weg zusammensetzt und im verriegelten Zustand gegeläufige mit Hochdruck beaufschlagte Spannkonen über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden.

Dabei können Differenzkolben, Arbeitskolben, Spannkonen und Entlüftungs- und Ölkanäle enthaltende Führungsbolzen durch diese zu einer Baueinheit verbunden sein.

Auch ist es möglich, die Sntlüftungskanäle in der äußeren Oberfläche der zweiten, Arbeitskolben und diesem zugekehrten Spannkonus miteinander verbindenden Hülse an-

409847/0004

zuordnen und mit dem Luftraum zwischen Differenzkolben und Gegendruckplatte durch eine Bohrung in der ersten , Differenzkolben, Gegendruckplatte und diesem zugekehrten Spannkonus verbindenden Hülse miteinander zu verbinden.

Die Praxis zeigt, daß bei einem solchen hydropneumatischen Spannzylinder die Gefahr besteht, daß der Differenzkolben voreilt und den Zylinder bereits verriegelt, bevor der Arbeitskolben an einen zu spannenden Gegenstand anliegt. Diese Gefahr besteht insbesondere, wenn der Differenzkolben unachtsam zu plötzlich mit zu hohem Preßluftdruck beaufschlagt wird. Es werden dann nicht alle im Zylinder befindlichen Bauteile gleichmäßig vorgeschoben, sondern der Differenzkolben eilt vor, komprimiert das Öl in den Ölräumen und preßt die Spannkonen auf den Spannring, ohne daß der Arbeitskolben an einem zu spannenden Gegenstand anliegt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, den Zylinder derart zu gestalten, daß der Differenzkolben den anderen vorzuschiebenden Bauteilen im Spannzylinder nicht voreilen kann.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß in den, den Luftraum zwischen Differenzkolben und Niederdruckplatte mit der Luftableitung oberhalb des Arbeitskolbens verbindenden Luftkanälen im dem Arbeitskolben zugewandten Spannkonus ein Steuerventil und ein Rückschlagventil angeordnet sind.

Durch Einstellung des Steuerventiles auf einen entsprechend hohen Druck wird sichergestellt, daß die Luft erst dann aus dem Raum zwischen Differenzkolben und Gegendruckplatte entweichen kann, wenn der Arbeitskolben am zu spannenden Gegenstand anliegt und dann der Differenzkoiben auf die öIgefüllten Räume wirkt.

- 5 409847/0004

In anderer Ausbildung der Erfindung, jedoch mit gleicher Wirkung, ist es auch möglich, an dem Spannkonus abgekehrten Ende der ersten Hülse dem Differenzkolben eine gegen den Zylinder abgedichtete Steuerplatte vorzuschalten, welche eine Bohrung besitzt, durch die hindurch der Preßluftdruck nur auf eine der Bohrung entsprechende Fläche des Differenzkolbens wirkt, wobei eine zwischen Steuerplatte und Differenzkolben angeordnete Dichtung die wirksame Fläche begrenzt. Diese mit der ersten Hülse verbundene Steuerplatte bewirkt das gleiche wie die Luftkanäle im dem Arbeitskolben zugewandten Spannkonus und die in diesem angeordneten Steuer- und Rückschlagventile, erübrigt jedoch Bohrungen, Rückschlagventil und Steuerventil in diesem Konus.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren und in den Unteransprüchen dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.

In den Figuren ist die Erfindung an zwei Ausführungsformen beispielsweise dargestellt, wobei die Erfindung nicht auf diese Aus führungs form beschränkt ist.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Zylinder, bei dem im dem Arebitskolben zugekehrten Spannkonus Luftkanäle und Ventile in diesen vorgesehen sind.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der dem Niederdruckkolben eine Steuerplatte vorgeschaltet ist.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 sind im Gehäuse 2 des Spannzylinders zwei Hülsen 2a und 2b angeordnet. In der ersten Hülse 2a gleitet der Differenzkolben 4. Er ist mit seinem Stößel angedichtet, in der in der Hülse 2a angeord-

_ 4 -4098 4 7/0004

neten Gegendruckplatte 12 geführt und auf der dem Differenzkolben 4 abgekehrten Seite mit einem Sprengring 3o versehen, sodaß er nicht aus der Führung in der Gegendruckplatte 12 herausgezogen werden kann. Der Differenzkolben 4 und dessen Stößel weisen eine bis an das freie Ende des Stößels reichende achsiale Bohrung auf, die auf der dem Differenzkolben 4 abgekehrten Seite durch eine setliche Bohrung 5 mit den ölräumen 21 in Verbindung steht und durch die öl in die ö!räume 21 eingefüllt werden kann. Diese Bohrung ist im Differenzkolben 4 mittels der Schraube 3 verschlossen. Die erste Hülse 2a endet in dem Spannkonus 6, der seinerseits auf einem Ansatz 12a der Gegendruckplatte 12 abgedichtet gleitet. In gleicher Form gleitet auf dem Ansatz 12a der andere Spannkonus 8, weicher sich in die Hülse 2b fortsetzt und gegenüber der Wandung des Gehäuses 2 abgedichtet ist. Das Ende der Hülse 2b ist durch eine Abschlußplatte 15 geschlossen. Die Abdichtung gegenüber dem Stößel des Arbeitskolbens 13» der in der zweiten Hülse 2b gleitet, erfolgt durch eine Manschettendichtung, deren offene Seite dem Arbeitskolben 13 zugekehrt ist. In der Abschlußplatte 15 ist ein Überdruckventil 11 angeordnet. Außerdem weist der Spannkonus der zweiten Hülse 2b Bohrungen auf, in die in verschiedene Richtungen wirkende Ventile 9 und 1o vorgesehen sind. Die Preßluft tritt durch die Bohrung 17 im Boden 1 in den Zylinder ein. Da sich in den Räumen 21 zwischen dem einen Konus 6 und der Gegendruckplatte, sowie zwischen dem anderen Spannkonus 8 und dem Arbeitskolben 13, die durch Bohrungen 23 in der Schulter 12c der Gegendruckplatte 12 und den Hohlraum des Ansatzes 12a miteinander in Verbindung stehen, Öl befindet, Wirkt der gesamte Inhalt des Spannzylinders als eine Baueinheit, sodaß der Preßluftdruck die Hülsen 2a und 2b mit ihrem Inhalt, sowie den nicht gespannten Spannring 7 vor sich herschiebt, bis der Stößel des Arbeitskolbens 13 gegen das festzuhaltene Werkstück oder dgl. anläuft und damit ein festes Widerlager bildet. Nunmehr verschiebt sich

4098A7/0004

der Differenzkolben 4 in Richtung auf den Aroeitskolben Der von dem Differenzkolben 4 ausgeübte Druck wirkt nunmehr auf die ölgefüllten Räume 21 . Bei diesem Wege des Differenzkolbens 4 entweicht die Luft aus dem Raum 2o zwischen Differenzkolben 4 und Gegendruckplatte 12 durch die Bohrungen 22 in der Hülse 2a an dem Spannring 7 vorbei durch das sich öffnende Steuerventil 9 und durch die Kanäle 14 in der Außenwand der Hülse 2b in die Ableitung 18. Der nunmehr auf die äußeren Seiten der Spannkonen 6 und 8 wirkende Ölhochdruck schiebt die beiden Spannkonen gegeneinander, sodaß sie auf den Spannring 17 auflaufen und diesen fest an die Innenwandung des Zylinders pressen. In dieser lage ist der Spannzylinder arretiert. Bei der geschilderten Bewegung des Arbeitskolbens 13 wirkt der Raum 15a zwischen Abschlußplatte 15 und Arebitskolben 13 als Luftfederung, da bei überdruck in diesem Raum die Manschettendichtung fest am Stößel des Arebitskolbens 13 anliegt. Erst bei einem Überdruck , der das Ventil 11 öffnet, kann sich der Arbeitskolben 13 in Richtung auf die Abschlußplatte 15 weiter bewegen. Durch dieses Überdruckventil 11 wird erreicht, daß die Yorspannung im gesamten Hochdruckbereich konstant ist. Beim Rückhub tritt die Preßluft durch die Leitung 18 im Deckel 16 ein und durch die sich nunmehr öffnende Manschettendichtung in den Raum 15a,

• ·

Gleichzeitig tritt die aus der Leitung 18 kommende Druckluft durch die Kanäle 14 und das sich öffnende Rückschlagventil 1o in umgekehrter Richtung wie beim Vorhub durch die Bohrung 22 in den Raum 2o ein und drückt den Differenzkolben 4 zurück. Die vor dem Differenzkolben stehende Luft wird durch die Bohrung 17 nach außen gedruckt. Mit diesem Weg des Differenzkolbens 4 hört der Hochdruck in den Räumen 21 auf. Durch den Luftdruck zwischen den beiden Spannkonen 6 und 8 werden diese auseinander geschoben, lösen sich vom Spannring 7 und dieser gibt die Arretierung gegenüber dem Gehäuse 2 frei, sodaß nunmehr die beiden Hülsen 2a

- 6 409847/0004

und 2b mit ihrem Inhalt und zusammen mit dem Spannring 7 als Baueinheit in Richtung des Bodens 1 geschoben werden. Auf dem letzten Ende dieses Hubes tritt das freie Ende der ersten Hülse 2a in den Ringraum 19 des Bodens 1 ein. Me in diesem Ringraum befindliche Luft wird zusammengepreßt und damit die Schlußbewegung des Zylinders gedämpft. Die Bewegung der beiden Spannkonen 6 und 8 auf dem Ansatz 12a der Gegendruckplatte 12 ist in achsialer Richtung einmal durch- eine Schulter 12c an diesem Ansatz und auf dem freien Ende des Ansatzes durch einen Sprengring 29 begrenzt.

Bei der Ausführungsform nach figur 2 ist am freien Ende der ersten Hülse 2a und mit dieser verbunden eine Steuerplatte 24 gegen daβ Gehäuse 2 abgedichtet angesetzt. Diese Steuerplatte 24 besitzt eine Bohrung 25. In den Differenzkolben 4 ist , zweckmäßig um die Schraube 3, eine etwas nach außen vorstehende Zylinderdichtung 26 eingesetzt, derart_f daß sie bei völlig eingefahrenes Zylinder um die Bohrung 25 an der Steuerplatte 24 anliegt. Diese Zylinderdichtung 26 dichtet den Differenzkolben 4 gegenüber der Steuerplatte 24 ab. Im Spannkonus 8 in der zweiten Hülse 2b fehlen die Luftkanäle und die in diesen eingesetzten Ventile 9 und 1o. Auch ist dieser Spannkonus 8 nicht gegen das Gehäuse 2 abgedichtet. Die Punktion dieser Ventile 9 und 1o im Spannkonus 8 und dessen Abdichtung gegen das Gehäuse 2 werden durch die Steuerplatte 24 übernommen. Wenn bei Beginn des Arbeitshubes bei diesem Zylinder der Druck eine bestimmte Höhe erreicht hat» derart, daß das Produkt aus dem Druck mal der von der Zylinderdichtung 26 eingeschlossenen fläche größer ist als die Kraft, die auf den Stößel des Differenzkolbens 4 aus der Vorspannung her wirkt, setzt sich der Differenzkolben 4 in Bewegung und wird gleichzeitig in seiner Gesamtfläche beaufschlagt. Die weitere Arbeitsweise ist die gleiche wie bei der Ausfüh-

- 7 -409847/0004

rungsform nach Figur 1. Die Steuerplatte mit der Bohrung und der Zylinderdichtung 26 , sowie mit ihrer Abdichtung gegenüber dem Gehäuse 2 bewirkt also das gleiche wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 die Bohrungen im Spannkonus 8 und das in diesem angeordnete Steuerventil, sowie die Abdichtung dieses Spannkonus gegen das Gehäuse 2. Bei dieser Ausführungsform nach Figur 2 sind die Spannkonen 6 und 8 gesonderte Elemente, die in die Hülsen 2a und 2b eingesetzt und gegenüber diesen und dem Stößel des Differ enzkolbens 4 abgedichtet sind. Auch sind in den Spannkonen 6 und 8 Aussparungen 6c vorgesehen, um zu erreichen, daß der Reibunsschluß zwischen Spannring 7 und den Spannkonen 6 und 8 kleiner ist, als der ReibungsSchluß zwischen. Spannring 7 und Gehäuse 2. Desweiteren ist bei der Ausführungsform in an sich bekannter Weise in die Luftleitung ein. Drosselrückschlagventil 27 eingebaut. Der Querschnitt der Entlüftungskanäle 14 soll möglichst kleiner sein als der Drosselquerschnitt, um den Druckabbau zwischen den Spannkonen 6 und 8 und dem Spannring 7 zu verzögern · Auf dem freien Ende des Stößels des Differenzkolbens 4 fehlt der Sprengring, weil der Weg des Differenzkolbens 4 in Richtung Boden 1 durch die Steuerplatte 24 begrenzt ist. In den Ringraum 19 fährt bei dieser Ausführungsform der umlaufende Flansch auf der Unterseite der Steuerplatte 24 ein. Ansonsten entsprechen die Bezugszeichen denen nach Figur 1. Der Spannring 7 kann, wie aus Figur 1 oben ersichtlich, geschlitzt sein oder auch wie in Figur 2 skizziert dargestellt, mehrteilig.

409847/0004

Claims (3)

1. Patentansprüche

   le) Hydropneumatischer Spannzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen, bei dem die Druckübersetzung von Pressluft-Niederdruck in Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitskolbens den aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenz- und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht und sich der Gesamthub des Arbeitskolbens aus einem in gleicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruckweg zusammensetzt, wobei im verriegelten Zustand gegenläufige, mit Hochdruck beaufschlagte Spannkonen über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden nach Patent 1 284 303, dadurch gekennzeichnet, daß in den, den Luftraum (20) zwischen Differenzkolben (4) und Niederdruckplatte (12) mit der Luftleitung (18) oberhalb des Arbeitskolbens (13) verbindenden Luftkanälen (14,22) im dem Arbeitskolben (13) zugewandten Spannkonus (8) ein Steuerventil (9) und ein Rückschlagventil (10) angeordnet sind.
2. 2.) Hydropneumatischer Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkanäle (14) in der äußeren Oberfläche der zweiten, den Arbeitskolben (13) und dem diesen zugekehrten Spannkonus (8) zusammenfassenden Hülse (2b) angeordnet sind und über das Steuerventil (9) und das Rückschlagventil (107 durch die Bohrung (22) in der ersten, Differenzkolben (4) Gegendruck-

   409847/0004

   platte (12) und den dieser zugekehrten Spannkonus (6) zusammenfassenden Hülse (2a) mit dem Luftraum (20) zwischen Differenzkolben (4) und Gegendruckplatte (12) verbunden sind und der den Arbeitskolben (13) zugekehrte Spannkonus (8) gegen das Gehäuse (2) abgedichtet ist.
3. 3.) Hydropneumatischer Spannzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen, bei dem die Druckübersetzung von Pressluft-Niederdruck in Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitskolbens den aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenz- und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht und sich der Gesamthub des Arbeitskolbens aus einem in gliicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruckweg zusammensetzt, wobei im verriegelten Zustand gegenläufige, mit Hochdruck beauflagte Spannkonen über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden nach Patent 1 284 303, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Hülse (2a) an dem Spannkonus (6) abgekehrten Ende vor dem Differenzkolben (4) eine mit einem umlaufenden Flansch an das Gehäuse (2) reichende und dieses abgedichtete Steuerplatte(g4) angeordnet ist, die eine Bohrung (25) besitzt, durch die der Pressluftdruck nur auf eine der Bohrung (25) entsprechende Fläche des Differenzkolbens (4) wirkt, wobei eine zwischen Steuerplatte (24) und Differenzkolben (4) angeordnete Dichtung (26) die wirksame Fläche begrenzt.

   409847/0004