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Einrichtung zur Endlagenbremsung in pneumatischen Arbeitszylindern
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Endlagenbremsung in pneumatischen Arbeitszylindern
mit Scheibenkolben, bei der nach dem Beginn des Bremsvorganges der gegenüber einer
Bohrung im Zylinderdeckel, die mit dem Entlüftungsanschluß verbunden ist, abgeschlossene
Zylinderraum über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil entlüftet und infolgedessen
eine Verminderung der Hubgeschwindigkeit bewirkt wird.
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Es ist eine derartige Einrichtung zur Endlagenbremsung bekannt, mit
der bei der Verwendung sowohl von Druckluft als auch von Flüssigkeiten als Druckübertragungsmittel
die sonst zu Beginn des Bremsvorgalges infolge einer schnellen Druckerhöhung in
dem abgeschlossenen Zylinderraum auStretende kurzzeitige Druckspitze und ein dadurch
verursachter Rückprall des Kolbens während der Hubbewegung-vermieden werden. Sie
weist jedoch den Mangel auf, daß sich damit insbesondere in Arbeitszylindern mit
großer Hubgeschzindigkeit und/oder großer bewegter Masse ein Rückprall aus der Endlage
heraus nicht verhindern läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollkommen rückprallfreie
Einrichtung zur Endlagenbremsung in pneumatischen Arbeitszylindern zu schaffen,
bei der kurz vor der Eildlage der abgeschlossene Zylinderrawn über weitere technische
Mittel neben dem einstellbaren Druckbegrenzungsventil entlüftet wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelost, daß zum Zwecke
der Verhinderung eines Rückpralls aus der Endlage heraus im Zylinderdeckel ein mittels
des Kolbens oder der Kolbens tange zu betätigendes Öffnungsventil angeordnet ist
und
daß durch dessen Betätigung eine Verbindung des Zylinderraumes mit dem Entlüftungsanschluß
herstellbar ist. Wach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind das Druckbegrenzungsventil
und das Öffnungsventil zu einem Ventil vereinigt.
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Die Aufgabe wird erfindungsmäßig auch dadurch gelöst, daß zum Zwecke
der Verhinderung eines Rückpralls aus der Endlage heraus entweder die Bohrung im
Zylinderdeckel auf der dem Zylinderraum abgewendeten Seite über einen vorzugsweise
konischen Absatz auf einen größeren Durchmesser oder ein Ansatz des Kolbens bzw.
die Kolbenstange am Kolben über einen vorzugsweise konischen Absatz auf einen kleineren
Durchmesser abgesetzt sind und daß kurz vor der endlage eine Verbindung des Zylinderraumes
mit dem Entlüftungsanschluß dadurch herstellbar ist, daß die dazwischen angeordnete
Dichtung in den Bereich des Absatzes gelangt.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es eigen die Pig. 1 bis 4 Äxialsc}ii-iitte von verschiedenen Ausführungs
formen.
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Ein Zylinderrohr 1, das in bekannter Weise durch vier nicht dargestellte
Zugstangen mit zwei Zylinderdeckeln 2 axial verspannt wird, sowie ein Kolben 3 und
eine Kolbenstange 4 bilden die üblichen Grundbauteile eines pneumatischen Arbeitszylinders
(Pig. 1). Ein Ansatz 5 des Kolbens 3 dient zusammen mit einer Bohrung 6 im Zylinderdeckel
2, die mit dem Entlüftungsanschluß 7 verbunden ist, der Erzielung einer Bremswirkung
in der Nahe der Endlage. In dem Zylinderdeckel 2 ist ein Druckbegrenzungsventil
8 angeordnet, das mittels einer Einstellschraube 9 einstellbar ist. Solange sich
das Druckbegrenzungsventil 8 im geöffneten Zustand befindet, steht der Zylinderraum
10 über Kanäle 11 und 12 mit dem Entlüftungsanschluß 7 in Verbindung. Durch
die
3etätigumg eines ebenfalls im Zylinderdeckel 2 eingesetzten Öffnungsventils 13,
dessen Betätigungselement 14 in den Zylinderraum 10 ragt, ist über einen Kanal 15
eine parallele Verbindung des Zylinderraumes 10 mit dem Entlüftungsanschluß 7 herstellbar.
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Die Erfindung kann so ausgestaltet seines daß das Druckbegrenzungsventil
8 und das Öffnungsventil 13 zu einem Ventil vereinigt sind (Pig. 2). Ein in den
Zylinderraum 10 ragendes Betätigungselement 16, das funktionell mit dem Sperrelement
des Druckbegrenzungsventils übereinstimmt, wird durch eine Druckfeder 17, deren
Vorspannung mittels einer Einstellschraube 18 veralderbar ist, gegen einen Sitz
19 gepreßt, wodurch die Verbindung eines in die mit dem Entlüftungsanschluß 7 verbundene
Bohrung 6 mündenden Kanals 20 mit dem Zylinderraum 10 abgesperrt ist.
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Die W-Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Endlagenbremsung
ist folgende: Sobald der Ansatz 5 des Kolbens 3 in die Bohrung 6 eintaucht, wird
in dem Zylinderraum 10 Luft eingeschlossen und während der weiteren Hubbewegung
verdichtet. Durch den dabei hervorgerufenen Anstieg des Druckes der eingeschlossenen
Luft erfolgt auf bekannte Weise die Bremswirkung auf den Kolben 3. Das Öffnungsventil
13 wird so bemessen, daß sein Öffnungsdruck höher ist als der am Druckbegrenzungsventil
8 eingestellte Sollwert. Erreicht der Druck in dem abgeschlossenen Zylinderraum
10 den Grenzdruck des Druckbegrenzungsventils 8, kann Luft aus dem Zylinderraum
10 über die Kanäle 11 und 12 und das dann ansprechende Druckbegrenzungsventil 8
zum Entlüftungsanschluß 7 entweichen.
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Damit werden infolge einer weiteren Druckerhöhung in dem abgeschlossenen
Zylinderraum 10 auftretende Druckspitzen, die einen Rückprall des Kolbens 3 während
der Ilubbewegung bewirken, vermieden. Kurz vor der Endlage wird das in den Zylinderraum
10 ragende Betätigungselement 14 des Öffnungsventils 13 durch den Kolben 3 axial
verschoben und somit
ermöglicht, daß die Luft aus dem Zylinderraum
10 auch iloch über dan Kanal 15 zum Entlüftungsanschluß 7 abströmen kann.
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Dadurch wird verhindert, daß die im Zylinderraum 10 verblieben Restluft,
die zur Erzielung der Bremswirkung in Arbeitszylindern mit relativ großer Hubgeschwindigkeit
und/ oder großer bewegter Masse einen höheren Druck als die Druckluft quelle aufweisen
muß bei ihrer Entspannung nach Beendigung des Hubes einen Rückprall des Kolbens
3 aus der Endlage heraus verursacht.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird die Vorspannung der Druckfeder
17 des Ventils mittels der Einstellschraube 18 so eingestellt, daB sie dem zu begrenzenden
Druck im Zylinderraum 10 entspricht. Das Betätigungselement 16 wird sowohl beim
Erreichen des Grenzdruckes als auch kurz vor der Endlage durch den Kolben 3 von
seinem Sitz 19 abgehoben, wodurch die Verbindung des Zylinderraumes 10 mit dem Entlüftunsanschluß
7 über den Kanal 20 freigegeben wird und der beabsichtigte Druckabbau im Zylinderraum
10 während der Verschiebung des Betätigungselementes 16 durch den Kolben 3 erfolgt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 3 und
4 dargestellt. Nachstehend werden zwei Ausführungsformen näher beschrieben.
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Ein im Zylinderdeckel 2 angeordnetes Öffnungsventil 13 weisen beide
Ausführungsformen nicht auf. Statt dessen ist bei der einen die Bohrung 6 im Zylinderdeckel
2 auf der dem Zylinderraum 10 abgewendeten Seite über einen konischen Absatz 21
auf einen größeren Durchmesser abgesetzt (Fig. 3).
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Die Lage des konischen Absatzes 21 in der Bohrung 6 ist so gewählt,
daß eine auf dem Ansatz 5 des Kolbens 3 befestigte Dichtung 22 bei der Hubbewegung
kurz vor der Endlage in den Bereich des konischen Absatzes 21 gelangt und dadurch
eine parallele Verbindung des Zylinderraumes 10 mit dem Entlüftungsanschluß
7
über die Bohrung 6 herstellbar ist.
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In der anderen Aus führungs form sind der Ansatz 5 des Kolbens 3
und die Kolbenstange 4 am Kolben 3 über je einen konischen Absatz 23 auf einen kleineren
Durchmesser- abgesetzt, lqogegen die Bohrung 6 nicht mit einem konischen Absatz
21 versehen ist (Fig. 4). Je eine Dichtung 24 ist mit jeweils einer von zwei beiderseits
des Kolbens 3 angebrachten Kegeldruckfedern 25 verbunden und gegen die Wirkung von
deren Kraft auf dem Ansatz 5 des Kolbens 3 und auf der Kolbenstange 4 axial verschiebbar
angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform gelangt kurz vor dem Erreichen der Endlage
eine Dichtung 24 in den Bereich eines konischen Absatzes 23, und es wird dadurch
eine parallele Verbindung des Zylinderraumes 10 O mit dem Entlüftungsanschluß 7
über die Bohrung 6 hergestellt.
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Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Einrichtung zur Endlagenbremsung
ist folgende: Sobald der Ansatz 5 des Kolbens 3 in die Bohrung 6 eintaucht und die
Dichtung 22 bzw. 24 den Entlüftungsanschluß 7 gegenüber dem Zylinderraum 10 abschließt,
wird in dem Zylinderraum 10 Luft eingeschlossen und während der weiteren Hubbewegung
verdichtet. Durch den dabei hervorgerufenen Anstieg des Druckes der eingeschlossenen
Luft erfolgt aut bekannte Weise die Bremswirkung auf den Kolben 3. Erreicht der
Druck in dem abgeschlossenen Zylinderraum 10 den Grenzdruck des Druckbegrenzungsventils
8, kann Luft aus dem Zylinderraum 10 über die Kanäle 11 und 12 und das dann ansprechende
Druckbegrenzungsventil 8 zum EntlüStungsanschluß 7 entweichen. Damit werden infolge
einer weiteren Druckerhöhung in dem abgeschlossenen Zylinderraum 10 auftretende
Druckspitzen, die einen Rückprall des Kolbens 3
während der Hubbewegung
bewirken, vermieden. Nachdem kurz vor der Endlage die Dichtung 22 bzw. 24 in den
Bereich des konischen Absatzes 21 bzw. 23 gelangt ist, kann die Luft aus dem Zylinderraum
10 auch noch über den zwischen dem Absatz 21 und der Dichtung 22 bzw. zwischen dem
Absatz 23 und der Dichtung 24 entstandenen Ringspalt zum Entlüftungsanschluß 7 abströmen.
Dadurch wird verhindert, daß die im Zylinderraum 10 verbliebene Restluft, die zur
Erzielung der Bremswirkung in Arbeitszylindern mit relativ großer Hubgeschwindigkeit
udn/oder großer bewegter Masse einen höheren Druck als die Druckluftquelle aufweisen
muß, bei ihrer Entspannung nach Beendigung des Hubes einen Rückprall des Kolbens
3 aus der Endlage heraus verursacht.