TRETSCH, Adolf (Am Lichtberg 15, Stockach, 78333, DE)
| Patentansprüche
1. Verriegelbarer Arbeitszylinder mit einem Gehäuse (1), in dem eine Spindel (2) dreht, welcher eine Einrichtung zum Anhalten der Drehbewegung zugeordnet ist, wobei die Spindel bzw. eine dieser aufgesetzten Drehhülse (3) zumindest einen Druckraum (4), der mit einer Zufuhrleitung (7) für Druckmedium verbindbar ist, aufweist, in den ein Sperrbolzen (5) eingreift, der in einer Bohrung (6) des Gehäuses (1) und/oder eines an das Gehäuse angesetzten Deckels (13) geführt ist und an den anderenends des Druckraumes (4) eine Leitung (17) anschliesst,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckraum (4) vor dem Sperrbolzen beim Einfahren des Sperrbolzens (5) leicht entleerbar ist.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (4) vor dem Sperrbolzen (5) mit der Leitung (17) hinter dem
Sperrbolzen (5) verbindbar ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (5) in der Bohrung (6) mit Spiel geführt ist.
4. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Sperrbolzens (5) mit Vorsprüngen besetzt ist.
5. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Sperrbolzens (5) mit axial verlaufenden Rillen besetzt ist.
6. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Sperrbolzen (5) ein Durchlass zwischen Druckraum (4) und Leitung (17) eingeformt ist.
7. Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass mit einem Absperrmittel belegt ist.
8. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung (7) für das Druckmedium mit einer Absaugeinrichtung verbindbar ist.
9. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zufuhrleitung (7) für das Druckmedium ein Druckhalteventil eingeschaltet ist.
10. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (4) neben der Verbindung mit der Zufuhrleitung (7) für das Druckmedium auch eine Verbindung mit einer davon getrennten Abfuhrleitung aufweist.
11. Arbeitszylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ihn die Abfuhrleitung ein Ventil eingeschaltet ist.
12. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (5) anderenends des Druckraumes (4) mit Druck beaufschlagbar ist.
13. Arbeitszylinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (5) anderen Endes des Druckraumes (4) von der Kraft einer Feder (16) beaufschlagt ist.
14. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass anderen Endes des Druckraumes (4) in einen Boden des Sperrbolzens (5) ein Sackloch (9) eingeformt ist.
15. Arbeitszylinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (9) von einer Ringkante (10) umfangen ist.
16. Arbeitszylinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkante (10) zumindest teilweise spitz zuläuft.
17. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in den Deckel (13) eine Ringnut (11) eingeformt ist.
18. Arbeitszylinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (11) in einen Ringrand einer aus den Deckel (13) ausgezogenen Hülse
(12) eingeformt ist.
19. Arbeitszylinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12) aus einem gegenüber dem Sperrbolzen (5) weicheren Werkstoff besteht. |
Verriegelbarer Arbeitszylinder
Die Erfindung betrifft einen verriegelbaren Arbeitszylinder mit einem Gehäuse, in dem eine Spindel dreht, welcher eine Einrichtung zum Anhalten der Drehbewegung zugeordnet ist, wobei die Spindel bzw. eine dieser aufgesetzten Drehhülse zumindest einen Druckraum, der mit einer Zufuhrleitung für Druckmedium verbindbar ist, aufweist, in den ein Sperrbolzen eingreift, der in einer Bohrung des Gehäuses und/oder eines an das Gehäuse angesetzten Deckels geführt ist und an den anderenends des Druckraumes eine Leitung anschliesst.
Stand der Technik
Bei derartigen druckmittelbetriebenen Arbeitszylindern wird durch eine Kolbenbewegung in einem Hauptdruckraum eine Spindel um ihre Drehachse
bewegt. Dabei wird eine Kolbenstange aus dem Arbeitszylinder ausgefahren bzw. eingefahren. Für eine Bremsung oder Unterbrechung der Schubbewegung, bspw. zu Sicherungszwecken im aus- oder eingefahrenen Zustand, kann die Spindel durch eine Einrichtung zum Anhalten der Drehbewegung festgelegt werden. Ein derartiger verriegelbarer Arbeitszylinder ist bspw. in der DE 10 2005 015 059.4 beschrieben und gezeigt.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Arbeitszylinder der o.g. Art zu schaffen, bei dem der Sperrbolzen beschleunigt in Winkelposition gebracht werden kann.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass der Druckraum vor dem Sperrbolzen beim Einfahren des Sperrbolzens leicht entleerbar ist.
Dies bedeutet, dass das Druckmedium, welches an sich den Sperrbolzen in seiner entriegelten Position hält, möglichst schnell aus dem Druckraum beseitigt wird, damit genügend Platz im Druckraum zum Einfahren des
Sperrbolzens besteht. Für das Entleeren gibt es verschiedene denkbare
Möglichkeiten. In einem einfachen Fall soll der Druckraum vor dem Sperrbolzen mit der Leitung hinter dem Sperrbolzen verbindbar sein. Dass heisst, das Druckmedium wird, sofern gewünscht, aus dem Druckraum zu der Leitung hin abgeführt. Dabei ist es möglich, dies über ein Spiel zu gewährleisten, welches zwischen Sperrbolzen und der Bohrung, in welcher der Sperrbolzen geführt wird, eingehalten wird. Dieses Spiel muss so eingestellt sein, dass einerseits bei der Zuführung von Druckmedium zum Entriegeln des Sperrbolzen genügend Druck vor dem Sperrbolzen aufgebaut werden kann, dieses
Druckmedium aber nicht gleichzeitig vollständig durch das Spiel abwandert.
Andererseits muss das Spiel so gross sein, dass Druckmedium aus dem
Druckraum, sofern dieser drucklos gestellt wird, sehr schnell über dieses Spiel zur Leitung hin abfliesst.
Damit der Sperrbolzen dieses gewünschte Spiel auch auf seinem gesamten Umfang gegenüber der Bohrung einhält, hat es sich als ratsam erwiesen, den Umfang mit Vorsprüngen zu besetzen. Anstelle von Vorsprüngen könnten auch beispielsweise axial verlaufende Rillen vorgesehen werden. Der Fachmann kann auch hier die Rillentiefe oder -breite zum Einstellen des Abflusses des Druckmediums bestimmen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in den Sperrbolzen selbst ein Abflusskanal eingeformt wird, der als Durchlass für das Druckmedium dient. In diesem Abflusskanal ist dann ein Sperrmittel vorgesehen, welches, je nach Wunsch, geöffnet oder geschlossen werden kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Steuerungselement in die Zufuhrleitung für Druckmedium eingeschaltet werden. Beispielsweise könnte dies ein Druckhalteventil sein, über welches ein gewünschter Druck in dem Druckraum aufrecht erhalten wird. Soll dagegen der Sperrbolzen in seine Riegelposition gelangen, wird dieses Druckhalteventil umgeschaltet und Druckmedium kann über die Zuleitung abfliessen.
In einem relativ aufwendigen Ausführungsbeispiel der Erfindung könnte die Zufuhrleitung auch mit einer Absaugeinrichtung verbunden werden. Diese ist so ausgelegt, dass sie schnellstmöglich Druckmedium aus dem Druckraum absaugt, wobei der Sperrbolzen diesem Absaugen folgen kann.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung könnte eine getrennte Abfuhrleitung vorgesehen werden. Diese soll ebenfalls so ausgelegt sein, dass sie möglichst schnell ein Auslassen des Druckmediums herbeiführt. Zu diesem Zweck könnte die Abfuhrleitung mit der oben erwähnten
Absaugeinrichtung verbunden werden, oder aber es ist ein Ventil oder sonstiges Funktionselement vorgesehen, welches geöffnet werden kann.
Wie schon in der oben erwähnten DE 10 2005 015 059.4 beschrieben, soll der Sperrbolzen anderenends des Druckraumes mit Druck beaufschlagbar sein.
Dies könnte bspw. durch eine Schraubenfeder erfolgen, die so ausgelegt ist, dass sie den Sperrbolzen bei Drucklosstellung des Druckraumes möglichst schnell in den Druckraum bewegt. Dabei sind aber dieser Feder Grenzen gesetzt, da sie beim Entriegeln des Sperrbolzens dem Druckmedium nicht allzu viel Widerstand entgegen setzen sollte. Deshalb kann durch den Druck dieser
Druckfeder allein nicht ein gewünschtes möglichst schnelles Entleeren des
Druckraumes erfolgen.
Insbesondere bei dem Abfluss von Druckmedium über das oben erwähnte Spiel zwischen Sperrbolzen und Bohrung ist es wünschenswert, dass in entriegelter Position des Sperrbolzens möglichst kein Druckmedium mehr aus dem Druckraum abfliesst. Zu diesem Zweck wirkt eine Ringkante des
Sperrbolzen anderenends des Druckraumes mit einem Ringrand einer Hülse zusammen. Die Ringkante des Sperrbolzens, die als Ringschneide ausgebildet ist, trifft in Entriegelungsposition auf den Ringrand der Hülse, so dass ein
Durchfluss von Druckmedium in einen Innenraum der Hülse, an welchen auch die Abflussleitung für Druckmedium anschliesst, geschlossen wird. Damit hier eine bessere Dichtung erzielt werden kann, ist es vorgesehen, die Ringkante des Sperrbolzens schneidenartig auszubilden, wobei sich diese Ringschneide beim Gebrauch des Sperrbolzens in den Ringrand der Hülse eingräbt und diese entstehende Ringnut der Ringschneide angepasst wird. Aus diesem Grunde wird für die Hülse ein weicherer Werkstoff verwendet als für den Sperrbolzen.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Arbeitszylinder;
Figur 2 einen vergrössert dargestellten Querschnitt durch einen Teilbereich des Arbeitszylinders gemäss Figur 1.
Gemäss Figur 1 ist von einem Arbeitszylinder P ein Teil eines Gehäuses 1 gezeigt, in das eine Spindel 2 eingesetzt ist, die in dem Gehäuse 1 mit einer angesetzten Drehhülse 3 endet. Spindel 2 und Drehhülse 3 drehen um eine Drehachse A. Zur näheren Beschreibung des Arbeitszylinders wird auf die DE 10 2005 015 059.4 verwiesen.
In die Drehhülse 3 ist ein nur gestrichelt angedeuteter Druckraum 4 eingeformt, der mit einem Sperrbolzen 5 zusammenwirkt. Dieser Sperrbolzen 5 ist in einer Gehäusebohrung 6 gleitbar angeordnet und wird dort mit erheblichem Spiel geführt. Das Spiel ist so gross, dass das Druckmedium aus dem Druckraum 4 zwischen Sperrbolzen 5 und Bohrungsinnenwand hindurch treten kann. Dieses Druckmedium gelangt über eine nur gestrichelt angedeutete Zuleitung 7 in die Bohrung 6 und von dort in den Druckraum 4. Zu diesem Zweck ist eine Spitze des Sperrbolzens 5 kegelstumpfartig ausgebildet, wodurch ein keilförmiger Ringraum 8 zwischen Bohrungsinnenwand und Sperrbolzenspitze ausgebildet ist, der sich zum Druckraum 4 hin öffnet.
In den Boden des Sperrbolzens 5 ist ein Sackloch 9 eingeformt, wie dies besser in Figur 2 erkennbar ist. Dieses Sackloch 9 wird von einer Ringkante 10 umfangen, die spitz nach aussen hin verläuft, so dass sie schneidenartig ausgebildet ist. Dieser Ringkante 10 ist eine Ringnut 11 in einer Hülse 12
zugeordnet, welche bevorzugt einstückig mit einem Deckel 13 verbunden ist, der an das Gehäuse 1 angeflanscht ist. Die Ringnut 11 braucht nicht von vorn herein in einen Ringrand 14 der Hülse 12 eingeformt zu sein, sie kann auch beim Gebrauch durch die schneidenartige Ringkante 10 erzeugt werden. Zu diesem Zweck besteht bevorzugt die Hülse 12 aus einem weicheren Werkstoff als der Sperrbolzen 5.
Die Hülse 12 umschliesst einen Raum 15, in dem eine Feder 16 angeordnet ist, die sich zum einen gegen einen Boden des Raumes 15 und zum anderen gegen einen Boden des Sackloches 9 abstützt. Durch diese Feder 16 wird der Sperrbolzen 5 von der Hülse 12 weggedrückt und in den Druckraum 4 eingeschoben.
An den Raum 15 schliesst eine Leitung 17 an, über die Druckmedium zu dem Raum 15 bzw. dem Sackloch 9 zu bzw. aus den genannten Räumen abgeführt werden kann.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Sind die Leitungen 17 und Zuleitung 7 drucklos, wird der Sperrbolzen 5 unter der Kraft der Feder 16 in den Druckraum 4 eingedrückt, so dass die Spindel 2 verriegelt ist und nicht um die Drehachse A drehen kann.
Soll die Spindel 2 entriegelt werden, wird Druckmedium über die Zuleitung 7 dem Druckraum 4 zugeführt, wobei das Druckmedium über den Ringraum 8 in den Druckraum 4 vor die Spitze des Sperrbolzens 5 gelangen kann. Dieses
Druckmedium drückt den Sperrbolzen 5 gegen die Kraft der Feder 16 zurück, wobei der Druck des Druckmediums so gross ist, dass nicht genügend
Druckmedium über das Spiel zwischen Sperrbolzen 5 und Bohrung 6 in die Leitung 17 abfliessen kann. Gegen Ende der Bewegung des Sperrbolzens 5 sitzt die Ringkante 10 auf dem Ringrand 14 der Hülse 12 auf bzw. in der
Ringnut 11 , so dass ein Abfluss von Druckmedium gänzlich unterbunden ist.
Dabei passt sich die Ringnut 11 im Laufe des Gebrauchs der Ringkante 10 an, so dass eine wirksame Abdichtung entsteht. Hierdurch bleibt der Druck in dem Druckraum 4 bzw. in dem Ringraum 8 erhalten, auch wenn die Drehhülse 3 bzw. Spindel 2 dreht, da dieser gesamte Raum in dem Gehäuse 1 abgedichtet ist.
Soll nun der Sperrbolzen die Spindel 2 wieder fest verriegeln, wird die Zuleitung 7 drucklos gestellt, so dass die Kraft der Feder 16 den vorhandenen Druck im Druckraum 4 überwinden und der Sperrbolzen 5 in diesen Druckraum 4 einfahren kann. Dabei drückt er das im Druckraum 4 vorhandene Druckmedium weg, und dieses fliesst durch das Spiel zwischen Sperrbolzen 5 und Bohrung 6 in den Raum 15 und durch die Leitung 17 ab.
DR. PETER WEISS, DIPL-ING. A. BRECHT & DIPL-FORSTW. PETRA ARAT
Patentanwälte European Patent Attorney
Aktenzeichen: P 3594/PCT Datum: 20.09.2006 W/GE
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