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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Zylinderanordnung mit pneumohydraulischer
Druckübersetzung und Eilgang, insbesondere zum Antrieb von Stanzwerkzeugen oder
dgl. mit den folgenden Merkmalen: Es ist ein Zylindergehäuse mit einer Querwand
vorgesehen. In dem Zylindergehäuse ist ein außen gestufter Arbeitskolben angeordnet,
der mit seinem Abschnitt kleineren Außendurchmessers aus dem Zylindergehäuse herausragt
und zum Rücklauf an seiner Ringfläche mit Druckluft beaufschlagt ist. Ein Standrohr
ragt in eine Zentralbohrung des Arbeitskolbens hinein. Im Eilgang wirkt Druckluft
unmittelbar auf den Arbeitskolben. Schließlich ist ein druckluftbetätigter, im Arbeitsgang
mittels Öls auf den Arbeitskolben wirkender Plunger vorgesehen.
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Eine Zylinderanordnung dieser Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
20 01 387 bekannt. Hierbei ist das Standrohr an der Mittelwand befestigt. Ein stiftförmiger
Plunger bewegt sich wie ein Kolben in dem Standrohr und ein vor dem Plunger hergestoßenes
Ölvolumen beaufschlagt den Arbeitskolben von innen. Zum Eilantrieb ist der Ar-
beitskolben
an der außerhalb des Standrohrs verbleibenden ringförmigen Stirnfläche mit Luft
beaufschlagt.
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Bei dieser bekannten Zylinderanordnung läßt sich nur eine sehr begrenzte
Druckübersetzung erreichen, da die erforderliche Biegesteifigkeit des Plungers dessen
Durchmesser nach unten begrenzt und andererseits die erforderliche pneumatische
Rückstellkraft bzw. die hierzu notwendige Kolbenringfläche eine beliebige Vergrößerung
der inneren Stirnfläche der Zentralbohrung verhindert.
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Andere bekannte Zylinderanordnungen mit pneumohydraulischer Druckübersetzung
und Eilgang, beispielsweise nach dem deutschen Gebrauchsmuster 77 32 485 oder der
US-Patentschrift 34 26 530,'haben den Nachteil, daß sie bei Auslegung für größere
Hübe des Arbeitskolbens sehr lang bauen. Ausgehend von einer bestimmten Bauform
und bei gleichbleibender Arbeitshublänge erfordert nämlich eine bestimmte Erhöhung
des Gesamthubes eine wenigstens doppelt so große Erhöhung der Baulänge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderanordnung mit
großer Druckübersetzung und großer Hublänge aber möglichst geringer Baulänge vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Zylinderanordnung
der
einleitend näher bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Standrohr
an einer Stirnwand des Zylindergehäuses befestigt ist, die Querwand durchsetzt und
zum Eilantrieb den Arbeitskolben von innen mit Druckluft beaufschlagt und daß der
Plunger als das Standrohr umgebende Plungerhülse ausgebildet ist.
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Damit steht für den Eilgang, der die kleinste pneumatische Antriebskraft
benötigt, der verhältnismäßig kleine Querschnitt der Zentralbohrung des Arbeitskolbens
zur Verfügung, während das Öl auf die größere stirnseitige Ringfläche wirkt. Bei
einer Vergrößerung der Hublänge steigt die Baulänge nur um den gleichen Betrag.
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Um die Baulänge der Zylinderanordnung noch weiter zu verringern, wird
vorgeschlagen, daß eine das Zylindergehäuse umgebende Ringkammer mit einem unter
Federkraft stehenden Ringkolben als Ölspeicher vorgesehen ist. Diese Lösung bietet
sich insbesondere dann an, wenn das Zylindergehäuse einen Abschnitt kleineren und
einen Abschnitt größeren Außendurchmessers aufweist. Man erreicht dann durch Anordnung
der Ringkammer an dem Zylinderabschnitt geringeren Außendurchmessers eine ausgewogene
Gesamtform, die nicht mehr Bauraum erfordert.
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Es ist zweckmäßig, zur Rückstellung der Plungerhülse eine
Druckfeder
vorzusehen, da hierdurch derDruckluftverbrauch wesentlich gesenkt wird. Eine Vereinfachung
der Zylinderanordnung kann in Weiterbildung dieses Vorschlags dadurch erreicht werden,
daß ein die Plungerhülse umgebender Ringkolben in dem Zylindergehäuse angeordnet
und eine Druckfeder zwischen diesem und einem mit der Plungerhülse verbundenen,
druckluftbeaufschlagten Plungerkolben eingespannt ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung
eines Druckübersetzers im Axialschnitt und Fig. 2 eine andere Ausführungsform.
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Das in Fig. 1 gezeigte Zylindergehäuse ist durch eine Querwand 1 in
zwei Abschnitte 2 und 3 geteilt. Im Abschnitt 3 ist ein gestufter Arbeitskolben
4 angeordnet, der mit seinem Abschnitt kleineren Außendurchmessers stirnseitig aus
dem Zylindergehäuse herausragt. Ein an der entgegengesetzten Stirnseite befestigtes
Standrohr 5 ragt in eine Zentralbohrung des Arbeitskolbens 4 hinein. Über einen
Anschluß A des Standrohres 5 wird der Arbeitskolben 4 innenseitig mit Druckluft
beaufschlagt und bewegt sich demzufolge nach außen. Über einen Anschluß B kann der
Arbeitskolben 4 an seiner Ringfläche 6 mit Druckluft beaufschlagt und dadurch zurückbewegt
werden.
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Das Standrohr 5 ist umgeben von einer Plungerhülse 7, an deren oberem
Ende ein Plungerkolben 8 angebracht ist. Dieser bewegt sich in dem Abschnitt 2 des
Zylindergehäuses.
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Die öffnung der Querwand 1 ist so groß, daß sie von der Plungerhülse
7 passend durchfahren werden kann. Über ei-
nen Anschluß C kann
der Plungerkolben 8 zum Arbeitsgang mit Druckluft beaufschlagt werden. Eine Feder
9, die sich an der Querwand 1 abstützt, bewegt den Plungerkolben 8 bei Entlüftung
des Anschlusses C zurück.
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Im Abschnitt 3 ist in die Wand des Zylindergehäuses eine Ringkammer
10 eingebaut. In dieser bewegt sich ein Ringkolben 11, der mittels einer Feder 12
nach oben gedrückt wird. Von der Ringkammer 10 verlaufen mehrere Kanäle 13 in der
Querwand 1 radial nach innen. Sie münden in den Ringspalt 14 zwischen der Querwand
1 und dem Standrohr 5.
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Die Kammer zwischen der oberen Stirnseite des Arbeitskolbens 4 und
der Querwand 1 ist als Druckkammer 15 bezeichnet. Der Arbeitskolben hat ferner eine
stirnseitige Aussparung 16, welche die Plungerhülse 7 in deren tiefster Stellung
aufnimmt. Diese Aussparung 16, die Druckkammer 15, der Ringspalt 14, die Kanäle
13 und die Ringkammer 10 sind mit Hydrauliköl gefüllt.
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Ausgehend von der gezeigten Ruhestellung ist die Wirkungsweise der
Anordnung wie folgt: Wenn der Anschluß A belüftet und die beiden übrigen Anschüsse
entlüftet sind, macht der Arbeitskolben 4 im Eilgang seinen Anstellweg. Dabei saugt
der Arbeitskolben aus der Ringkammer 10 über die Kanäle 13 Öl in die sich vergrößernde
Druckkammer 15. Die Feder 12 schiebt den Ringkolben 11 nach. Die Ringkammer,
in
der sich diese Feder befindet, ist über eine Öffnung 17 von außen belüftet. Die
Länge der Plungerhülse 7 ist so bemessen, daß sie in ihrer Ruhestellung den Durchgang
der Kanäle 13 zum Ringspalt 14 freiläßt, diesen Ringspalt aber gegen den Innenraum
des Abschnitts 2 abdichtet.
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Am Ende des Anstellhubes erfolgt eine Umschaltung in der Weise, daß
nunmehr auch der Anschluß C unter Druck gesetzt wird, wonach sich der Plungerkolben
8 und die Plungerhülse 7 entgegen der Kraft der Feder 9 nach unten bewegen. Die
in dem Zylindergehäuse enthaltene Luft kann durch eine Belüftungsöffnung 18 entweichen.
Sobald die Plungerhülse 7 die Mündungen der Kanäle 13 überfahren hat, trennt sie
die Druckkammer 15 von der Ringkammer 10 dicht ab. Im weiteren Verlauf taucht die
Plungerhülse 7 in die Druckkammer ein, so daß der auf die Stirnseite des Arbeitskolbens
4 wirkende hydraulische Druck diesen mit großer Kraft im Arbeitshub nach außen treibt.
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Werden schließlich die Anschlüsse A und C entlüftet und wird der Anschluß
B unter Druck gesetzt, so beginnt sich der Arbeitskolben 4 wieder zurückzubewegen.
Vor ihm gelangt aber auch der Plunger in seine Ausgangsstellung zurück, und zwar
unter der Wirkung der Feder 9, die durch den auf die Stirnfläche der Plungerhülse
7 wirkenden hydraulischen Druck unterstützt wird. Sobald die Plun-
gerhülse
die Kanäle 13 wieder freigibt, wird das Öl aus der Druckkammer 15 in die Ringkammer
10 zurückgestoßen, wobei sich die Federn 12 wieder spannen. Der beschriebene Vorgnag
kann nunmehr von neuem beginnen.
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Es versteht sich, daß in der Praxis das Zylindergehäuse aus Scheiben
und rohrförmigen Einzelteilen zusammengespannt ist. Die erforderlichen Dichtungen
sind nicht eigens eingezeichnet. Es ist insbesondere darauf zu achten, daß Kammern,
die unter Luftdruck stehen, gegenüber Kammern, die unter öldruck stehen, durch Doppeldichtungen
abgedichtet sind, deren Zwischenraum drucklos ist, damit gegebenenfalls Lecköl entweichen
kann. Die Querwand 1 ist gegenüber der Plungerhülse 7 und diese wiederum gegenüber
dem Standroht 5 durch besonders leistungsfähige Hochdruckdichtungen abzudichten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Federdruckspeicher
in den Abschnitt 2 des Zylindergehäuses hineingelegt. Anstelle des Ringkolbens 11
ist hier ein Ringkolben 19 vorgesehen, der zwischen der etwas kürzeren Plungerhülse
7' und der Innenwand des Zylindergehäuses läuft. Zwischen dem hier mit 8' bezeichneten
Plungerkolben und dem Ringkolben 19 ist eine Feder 20 eingespannt. Die Kanäle 13
fehlen. Stattdessen steht im Ruhezustand infolge der Verkürzung der Plungerhülse
7 der Ringspalt 14 mit einer zwi-
schen der Querwand 1 und dem
Ringkolben 19 gebildeten Vorratskammer 21 in Verbindung. Sie enthält die Ölmenge,
die der Arbeitskolben 4 während des Eilganges nachsaugen muß. Sobald die Plungerhülse
7' einen kleinen Weg zurückgelegt hat, dichtet sie den Ringspalt 14 ab. Der Raum
zwischen dem Plungerkolben 8' und dem Ringkolben 19 kann durch eine öffnung 22 atmen.