Antrieb

Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft einen druckübersetzten hydropneu- matischen Antrieb für Eilgang und Krafthub, insbesondere zum Antrieb von Stanzwerkzeugen, mit einem Arbeitszylin- dergehäuse oder -gehäuseteil, das einen hydraulisch be¬ tätigbaren Arbeitskolben enthält, mit einem übersetzer- zylindergehäuse oder -gehäuseteil, das einen pneumatisch betätigbaren Plunger enthält, und mit einem im Übersetzer¬ zylindergehäuse enthaltenen, mit Hydrauliköl gefüllten gehäusefesten Einstoßraum, der den Plunger in seiner End¬ stellung aufzunehmen vermag.

Stand der Technik: DE-OS 22 58 593

DE-OS 20 01 387

Ein derartiger Antrieb ist beispielsweise aus der deut¬ schen Offenlegungsschrift 22 58 593 bekannt. Dabei schließ sich der Arbeitskolben in Achsrichtung an den Einstoßraum an, so daß sich die Längen des Übersetzerzylindergehäuses und des ArbeitsZylindergehäuses addieren. Bei einem ähn¬ lichen Antrieb nach der deutschen Offenlegungsschrift 20 01 387 wird zwar insofern schon eine Verkürzung er ^¬ reicht, als der Arbeitskolben als Topfkolben ausgebildet ist und der Einstoßraum in Form eines rüsselför igen An- satzes in den Arbeitskolben hineinragt. Wenn jedoch der

Arbeitskolben für einen beträchtlichen Hub auszulegen ist, ergibt sich eine für viele Fälle unpraktikable Gesamtlän¬ ge des Antriebes.

Offenbarung der Erfindung:

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem druckübersetz¬ ten hydropneumatischen Antrieb der einleitend bezeichneten Art der Einstoßraum mittels wenigstens eines aus der Plun- gerachsrichtung abbiegenden- oder abzweigenden Kanals mit dem Arbeitszylindergehäuse oder -gehäuseteil verbunden ist

Bei allen bisher bekannten Antrieben sind die beiden Zy¬ lindergehäuseabschnitte in einer Achse angeordnet und der Plunger gewegt sich im Betrieb in gleicher Richtung wie der Arbeitskolben. Der neue Vorschlag läuft demge¬ genüber darauf hinaus, die Zylindergehäuseabschnitte für den Plunger und für den Arbeitskolben entweder nebenein¬ ander anzuordnen, d. h. in einer konstruktiven Einheit mit vorzugsweise parallelen Achsen und entgegengesetzter Bewegungsrichtung von Plunger und Arbeitskolben, oder als vollkommen getrennte Zylindergehäuse in beliebiger Orientierung, wobei der Kanal als druckfeste Rohr- oder

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Schlauchleitung ausgeführt ist. Die erste Variante er¬ möglicht eine Verkürzung des gesamten Antriebs auf nahe¬ zu die halbe Länge. Die zweite Variante eröffnet die Möglichkeit einer räumlich weiter voneinander getrennten Anordnung der beiden Zylindergehäuse, so daß nur noch das Arbeitszylindergehäuse in die betreffende Maschine eingebaut werden muß, welche einen solchen Abtrieb be¬ nötigt.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der zuletzt genannten Variante besteht darin, daß ein größeres Übersetzer¬ zylindergehäuse und mehrere kleinere, über eigene Ka¬ näle an dessen Einstoßraum angeschlossene Arbeitszy¬ lindergehäuse vorgesehen sind. Diese Lösung hat den Vorteil einer nicht unerheblichen Kosteneinsparung, weil in Fällen in denen fünf, zehn oder mehr Einzel¬ antriebe innerhalb einer maschinellen Einrichtung be¬ nötigt werden, statt einer Vielzahl von Plungern und sonstigen üblicherweise im Übersetzerzylindergehäuse enthaltenen Bauteilen, jeweils nur ein Stück mit ent¬ sprechend vergrößerten Abmessungen gefertigt werden muß.

Nicht selten besteht das Bedürfnis, den Hub des Arbeits- kolbens stufenlos wählbar zu begrenzen. In Weiterbildung der vorstehenden Vorschläge kann dies dadurch erreicht werden, daß der Arbeitskolben eine zweite, rückseitig aus dem Arbeitszylindergehäuse herausgeführte Kolben¬ stange aufweist, die ein in Längsrichtung verstellba- res Anschlagorgan trägt. Ferner ist es nicht selten wünschenswert, die Umschaltung vom Eilgang zum Kraft¬ hub in stufenloser Auswahl wegabhängig steuern zu können, und zwar auch bei Antrieben, die von Haus aus kraftab¬ hängig umschalten, d. h. sobald der Arbeitskolben auf

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ein Hindernis aufläuft, ihm also eine bestimmte Kraft entgegengesetzt wird. Eine wegabhängige Umschaltung wird erreicht durch eine längsverschiebbare, die Kol¬ benstange umgebende Anschlaghülse, die sich über eine Druckfeder am Arbeitszylindergehäuse abstützt und an der das vorerwähnte Anschlagorgan zum Anschlag kommt. Wenn außerdem auch diese Anschlaghülse ein in Längs¬ richtung verstellbares Anschlagorgan aufweist, welches mit dem Anschlagorgan der Kolbenstange zusammenwirkt, so lassen sich sowohl der Umschaltpunkt.als auch der Gesamthub des Arbeitszylinders getrennt einstellen.

Für die Ausbildung des Arbeitskolbens im einzelnen ste¬ hen verschiedene an sich bekannte Varianten zur Wahl. Ist der Arbeitskolben ein Topfkolben, der mit seiner

Innenwand auf einem rüsselförmigen Ansatz des Arbeits¬ zylindergehäuses abgedichtet geführt ist, so ergibt sich, bedingt durch die Vereinzelung des Arbeitszylin¬ ders, die vorteilhafte Möglichkeit, den vom Einstoß- räum ankommenden druckfesten Kanal an dem stirnseiti- . gen Ringraum anzuschließen, welcher den rüsselförmigen Ansatz umgibt. Dabei wird der Arbeitskolben an seiner stirnseitigen Ringfläche mit Hydrauliköl beaufschlagt, während bekannte Topfkolben an dieser Ringfläche zum Antrieb im Eilgang mit Luft beaufschlagt sind. Es kön¬ nen also im Interesse einer Erweiterung der Anwendbar¬ keit eines bestimmten Arbeitszylindergehäuses die in gleicher Richtung wirkenden Luft- und Hydraulikölan- schlüsse vertauscht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung:

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt einer Antriebsein¬ heit mit nebeneinanderliegenden Zylinderge- hausen,

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt einer Antriebsan¬ ordnung mit einem größeren Übersetzerzylin¬ dergehäuse und mehreren kleineren Arbeits¬ zylindergehäusen und Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Ar¬ beitszylindergehäuses für die Anordnung nach Fig. 2.

In den durchweg schematischen Darstellungen der Zeich- nung sind Spann- oder sonstige mechanische Verbindungs¬ elemente ebenso wie die notwendigen Dichtungen wegge¬ lassen.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung:

Die Arbeitseinheit nach Fig. 1 gliedert sich in ein Über¬ setzerzylindergehäuse 1 (linke Hälfte) und ein Antriebs¬ zylindergehäuse 2 (rechte Hälfte) . Zwischen einer Stirn¬ platte 3 und einem Kopfstück 4 ist links ein Zylinderman- tel 5 und sind rechts zwei ineinander gesteckte Zylinder¬ mäntel 6 und 7 eingespannt. In dem Zylindermantel 5, der über eine Öffnung 8 Verbindung mit der Außenatmosphäre hat, bewegen sich ein Plungerkolben 9 mit daran befestig¬ tem Plunger 10 und ein den Plunger umgebender Ringkolben 11. Zwischen dem Plungerkolben 9 und dem Ringkolben 11 ist eine Druckfeder 12 eingespannt. Der Plungerkolben 9 ist über einen Anschluß A mit Druckluft beaufschlagt. Da¬ bei bewegt sich der Plunger 10 nach oben in einen Einsto߬ raum 13 hinein, der im Kopfstück 4 enthalten ist.

An seinem oberen Ende ist der Einstoßraum 13 über einen Kanal 14 mit der stirnseitigen Öffnung des Zylinderman¬ tels 7 verbunden. In diesem Zylindermantel und im Zylin¬ dermantel 6 bewegt sich ein gestufter Arbeitskolben 15,.

dessen die Antriebskraft übertragende Kolbenstange 16 nach unten durch die Stirnplatte 3 herausragt. Auf der gegenüberliegenden Seite ragt eine Kolbenstange 17 durch das Kopfstück heraus. Auf ihr mit einem Gewinde versehe- nes Ende ist eine Anschlagschraube 18 aufgeschraubt. Fer¬ ner ist eine auf der Kolbenstange 17 leicht verschiebba¬ re Anschlaghülse 19 vorgesehen, die einen Bund 20 auf¬ weist. Zwischen diesem Bund und dem Kopfstück 4 ist eine Druckfeder 21 eingespannt. Sie drückt die Anschlaghülse mit ihrem Bund 20 nach oben gegen eine Ringhaube 22, die mit dem Kopfstück 4 fest verbunden ist. Auch das obere Ende der Anschlaghülse 19 trägt ein Gewinde und auf die¬ ses ist eine Anschlagschraube 23 etwa gleichen Durchmes¬ sers wie die Anschlagschraube 18 aufgeschraubt. Die Ring- räume oberhalb und unterhalb des Arbeitskolbenschnitts größten Durchmessers sind mit Druckluftanschlüssen B bzw. C versehen. Die zusammenhängenden Räume zwischen dem Ringkolben 11 und dem Arbeitskolben 15 sind mit Hydraulik- öl gefüllt.

Die Wirkungsweise der Antriebseinheit nach Fig. 1 ist wie folgt: Beaufschlagt man den Anschluß B mit Druck¬ luft, so bewegt sich der Arbeitskolben 15 im Eilgang nach unten, wobei er mit seinem Abschnitt kleineren Durchmessers Hydrauliköl aus dem Speicherraum oberhalb des Ringkolbens 11 nachsaugt. Dies ist der Eilgang. Wird außerdem der Anschluß A mit Druckluft beaufschlagt, so fährt der Plunger 10 in den Einstoßraum 13 ein, so daß der Arbeitskolben nach Maßgabe des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses im Krafthub mit großer Kraft nach unten bewegt wird.

Die Umschaltung vom Eilgang auf den Krafthub, d. h. die Zuschaltung des pneumatischen Anschlusses A _f besorgt

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eine nicht dargestellte pneumatische Steuereinrichtung. Diese wird wirksam, sobald die dem Arbeitskolben 15 ent¬ gegengesetzte Kraft ein bestimmtes Maß erreicht, was die Steuereinrichtung am Anwachsen des Luftdrucks in der bei B angeschlossenen Leitung erfühlt. Man kann die Umschalt¬ position des Arbeitskolbens 15, in der die Gegenkraft der Druckfeder 21 wirksam wird, an den Anschlagschrauben 18 und 23 einstellen. Sobald die Anschlagschraube 18 auf die Anschlagschraube 23 aufsetzt, wird über die Anschlaghülse 19 die Druckfeder 21 zusammengepreßt. Dadurch wächst die auf den Arbeitskolben 15 einwirkende Gegenkraft sehr schnell an, was die Umschaltung zum Krafthub auslöst.

Kommt schließlich die Anschlagschraube 23 auf der Ring- haube 22 zur Auflage, so wird der Arbeitszylinder 15 blockiert. Man kann also durch Verstellen der Anschlag¬ schraube 23 bezüglich der Anschlaghülse 19 auch den Kraft¬ hub wahlweise begrenzen.

Die Antriebsanordnung nach Fig. 2 umfaßt ein Übersetzer¬ zylindergehäuse 24, das als getrennte Baueinheit ausge--- führt und verhältnismäßig groß bemessen ist, im konstruk¬ tiven Aufbau aber dem Übersetzerzylindergehäuse 1 nach Fig. 1 entspricht. Ein Kopfstück 25 enthält ebenfalls einen Einstoßraum 26, von dem hier jedoch mehrere Kanä¬ le 27 abzweigen. Drei sind gezeichnet, darunter auch ein axial nach außen führender Kanal. Es könnten aber durch Ergänzung zu einer sternförmigen Anordnung beliebig vie¬ le sein. An den Kanälen 27 sind über Druckschläuche 28 kleinere Arbeitszylindergehäuse 29 angeschlossen, von de¬ nen zwei nur verkleinert und schematisch dargestellt sind. Jedes dieser Arbeitszylindergehäuse 29 enthält einen topf- förmigen Arbeitskolben 30, in den ein an seinem vorderen Ende abgedichteter rüsselförmiger Ansatz 31 hineinragt.

Jedes Arbeitszylindergehäuse hat zwei Druckluftanschlüs¬ se B und C. Durch deren wechselseitige Beaufschlagung führen die Arbeitskolben ihren Eilgang und ihren Rückhub aus. Der Krafthub erfolgt durch hydraulische Beaufschla- gung über die Kanäle 27 und die Druckschläuche 28, wenn der für alle Arbeitszylindergehäuse 29 gemeinsame Plun¬ gerkolben im Übersetzerzylindergehäuse 24 am Anschluß A mit Druckluft beaufschlagt wird.

Abgesehen von der geringen Baulänge besteht ein weiterer Vorteil der Arbeitszylindergehäuse 29 nach Fig. 2 darin, daß der Druckluftanschluß für den Eilgang und der hydrau¬ lische Anschluß gegeneinander ausgetauscht werden können. In diesem Fall wird der Arbeitszylinder 30 an seiner zen- tralen Innenfläche mit Druckluft beaufschlagt und an sei¬ ner stirnseitigen Ringfläche mit Hydrauliköl. Die Vor¬ schubkraft im Eilgang wird dadurch zwar geringer, dafür aber die hydraulische Vorschubkraft beim Krafthub wesent¬ lich größer. Somit lassen sich mit demselben Arbeitszy- lindergehäuse zwei sehr unterschiedliche Einsatzfälle be¬ herrschen.

In Fig. 3 ist schließlich noch eine andere Ausführungs¬ form eines Arbeitszylindergehäuses dargestellt, das eben- falls zusammen mit dem Übersetzerzylindergehäuse 24 nach Fig. 2 verwendet werden könnte. Hierbei ließe sich wie in Fig. 1 eine Hubbegrenzung und eine wegabhängige Umschal¬ tung vom Eilgang zum Krafthub anbringen.

Gewerbliche Verwertbarkeit:

Die Erfindung wird durch eine bestimmte Ausgestaltung eines körperlichen Gegenstandes, nämlich einer Kolben- Zylinder-Anordnung, verwirklicht. Sie ist daher durch

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insbesondere industrielle Herstellung, durch Verkauf oder Benutzung dieser Gegenstände sowie dadurch gewerb¬ lich verwertbar, daß die erwähnten Tätigkeiten Dritten gegen Entgelt gestattet werden.