Hydraulikeinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung mit einem in einem Hydraulikzylinder (1) geführten Kolben (2), wobei der Kolben (2) von einer am einen Ende des Hydraulikzylinders (1) befindlichen ersten Endposition (E1) in eine am gegenüberliegenden anderen Ende des Hydraulikzylinders (1) befindliche zweite Endposition (E2) bewegbar ist, wobei der Hydraulikzylinder (1) hydraulisch mit einer einen Hilfszylinder (9) mit einem darin geführten Hilfskolben (10) aufweisenden Verzögerungseinrichtung (8) verbunden ist, mit der eine Bewegung des Kolbens (2) in einem zwischen der ersten (E1) und der zweiten Endposition (E2) befindlichen mittleren Abschnitt verzögerbar ist, und wobei der Hilfszylinder (9) eine erste (16) und eine zweite Öffnung (17) zum Zu- und Abführen von Hydrauliköl aufweist. Um einen Dämpfungspunkt exakt einstellen zu können wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in den Strömungsweg ein am Hilfszylinder (9) oder -kolben (10) vorgesehenes Drosselventil (10a, 14, 20) eingeschaltet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine solche Hydraulikeinrichtung ist aus der DD 46 600 bekannt.

[0003] Mit der bekannten Hydraulikeinrichtung ist nachteiligerweise eine verzögerte Bewegung eines Kolbens in einem zwischen der ersten und zweiten Endposition befindlichen Abschnitts des Hydraulikzylinders bei einer exakt vorgegebenen Position nicht möglich.

[0004] Solche Hydraulikeinrichtungen sind nach dem Stand der Technik weithin bekannt. Sie werden z. B. zur Erzeugung einer Öffnungs- und Schließbewegung eines an einem Transfer angebrachten Greifers verwendet. Um die Öffnungs- und Schließbewegung des Greifers am Ende der jeweiligen Bewegungsbahn zu dämpfen, verwendet man in der Regel Hydraulikzylinder mit einer so genannten Endlagendämpfung. Dabei wirken der Hydraulikzylinder und ein darin geführter Kolben durch eine geeignete geometrische Ausgestaltung an den Enden des Hydraulikzylinders derart zusammen, dass das Hydrauliköl bei Erreichen der Endlage durch einen verengten Querschnitt gezwungen und damit die Bewegung des Hydraulikzylinders in der Nähe der Endlage verzögert bzw. gedämpft wird.

[0005] Insbesondere hydraulisch betriebene Greifer sind in der Regel so konstruiert, dass die Endlagen des Hydraulikzylinders einer maximalen Öffnungs- bzw. Schließstellung der Greifarme des Greifers entsprechen. In der maximalen Schließstellung liegen die Greifarme in der Regel aneinander an. Wird dagegen mit den Greifarmen ein Werkstück gegriffen, so entspricht diese Greifstellung in der Regel einer mittleren Position des im Hydraulikzylinder geführten Kolbens. Die Bewegung von der maximalen Öffnungsstellung in die Greifstellung erfolgt ohne jegliche Dämpfung. Infolgedessen kommt es beim Greifen des Werkstücks zu unerwünschten Druckschlägen in der Hydraulikeinrichtung.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine möglichst einfach und kostengünstig herstellbare Hydraulikeinrichtung angegeben werden, welche eine gedämpfte Bewegung des Kolbens in einem zwischen der ersten und der zweiten Endposition befindlichen mittleren Abschnitt des Hydraulikzylinders ermöglicht. Die Bewegung soll insbesondere in einem zwischen der ersten und zweiten Endposition befindlichen Abschnitt bei einer exakt vorgegebenen Position verzögerbar sein. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Hydraulikeinrichtung möglichst mit herkömmlichen Hydraulikzylindern betreibbar sein.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.

[0008] Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Strömungsweg ein am Hilfszylinder oder -kolben vorgesehenes Drosselventil eingeschaltet ist. - Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verzögerungseinrichtung ist es möglich, einen Verzögerungspunkt für den Beginn der verzögerten Bewegung des Kolbens beliebig zu variieren. Der Verzögerungspunkt wird mit der Verzögerungseinrichtung bestimmt. Seine Lage hängt von dem durch die Bewegung des Kolbens verdrängten Volumen ab. Der Verzögerungspunkt und die erste und/oder zweite Endposition können exakt vorgegeben werden. Infolgedessen kann insbesondere bei einem hydraulischen Greifer die Bewegung in die Greifposition gedämpft erfolgen. Unerwünschte Druckschläge beim Greifen von Werkstücken werden vermieden. Das erhöht die Lebensdauer der Hydraulikeinrichtung sowie der Greifer. Abgesehen davon kann die Hydraulikeinrichtung mit einem höheren Druck und mit einer erhöhten Taktrate betrieben werden.

[0009] Unter einem "mittleren Abschnitt" des Hydraulikzylinders wird ein Abschnitt verstanden, welcher außerhalb der Dämpfungsbereiche in den Endlagen des Kolbens sich befindet. Eine Dämpfung im Bereich der Endlagen erstreckt sich üblicherweise über weniger als 10% der gesamten Bewegungsstrecke des Kolbens von einer Endlage in die andere. Unter einem Strömungsweg wird ein von Hydrauliköl durchströmbarer Weg verstanden.

[0010] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verzögerungseinrichtung als separate Montageeinheit ausgeführt. Damit ist es möglich, herkömmliche Hydraulikzylinder, insbesondere Hydrauliknehmerzylinder, ohne großen Aufwand mit der Verzögerungseinrichtung zu kombinieren. Es bedarf dazu keiner konstruktiven Änderung der Hydraulikzylinder. Die Verzögerungseinrichtung kann beispielsweise in eine zu einem Hydrauliknehmerzylinder führende Abströmleitung eingeschaltet werden. Es können dabei beispielsweise auch herkömmliche Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung verwendet werden. In diesem Fall weist die Hydraulikeinrichtung neben der Endlagendämpfung einen zusätzlichen Verzögerungspunkt für den Einsatz einer gedämpften Bewegung zwischen den beiden Endlagen auf.

[0011] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine maximale Hubposition des Hilfskolbens einstellbar. Damit kann der Verzögerungspunkt entlang der Bewegungsbahn des Kolbens beliebig eingestellt werden. Zum Einstellen kann beispielsweise eine manuell oder elektromotorisch betätigbare Einstellschraube vorgesehen sein, mit der ein Anschlag des Hilfskolbens veränderbar ist. Soweit der maximale Hub des Hilfskolbens mittels eines Elektromotors einstellbar ist, kann dieser mit einer Steuerung steuerbar sein. So kann der maximale Hub beispielsweise entsprechend vorgegebener gespeicherter Werte eingestellt werden. Insbesondere bei einem mit der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung versehenen Greifer kann so dessen Greifbewegung schnell und einfach auf unterschiedliche Werkstückdimensionen angepasst werden.

[0012] Das Drosselventil kann bei Erreichen der maximalen Hubposition des Hilfskolbens öffnen. Dabei kann die Verzögerung der Bewegung des Kolbens durch den Drosselquerschnitt des Drosselventils gegeben sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der Drosselquerschnitt einstellbar ist. Eine Verzögerungseinrichtung mit den vorgenannten Merkmalen lässt sich einfach und kostengünstig herstellen. Beim Öffnen des Drosselventils setzt die gedämpfte Bewegung ein. Die Dämpfung ist durch den hydraulischen Querschnitt des geöffneten Drosselventils gegeben. Zweckmäßigerweise lässt sich der Drosselquerschnitt und damit die Verzögerung bzw. Dämpfung der Bewegung des Kolbens einstellen. - Es kann also eine als separate Montageeinheit ausgeführte universelle Verzögerungseinrichtung bereitgestellt werden, mit der eine Vielfalt herkömmlicher Hydraulikzylinder im Hinblick auf eine gedämpfte Bewegung in einem zwischen den Endpositionen befindlichen mittleren Abschnitt nachrüstbar ist.

[0013] Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Verzögerungseinrichtung einen Bypass mit einem darin eingeschalteten Einwegventil auf. Das ermöglicht ein schnelles Zurückschieben des Kolbens in seine Endlage. Bei einem mit der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung versehenen Greifer kann die Taktzeit, mit der Werkstücke gegriffen werden, erhöht werden.

[0014] Zweckmäßigerweise ist im Hilfszylinder eine Feder vorgesehen, mit welcher der Hilfskolben in eine Ausgangsposition gezwungen wird. In der Ausgangsposition weist der Kolben keinen Hub auf. Das Vorsehen einer Feder ermöglicht ein einfaches und störunanfälliges Zurückführen des Kolbens in die Ausgangsposition.

[0015] Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verzögerungseinrichtung in eine mit dem Hydraulikzylinder verbundene erste oder zweite Leitung eingeschaltet ist. Die vorgeschlagene Konstruktion ist einfach. Es ist insbesondere nicht erforderlich, die Verzögerungseinrichtung in einem gesonderten Bypass am Hydraulikzylinder einzuschalten.

[0016] Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist ein Greifer mit der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung vorgesehen. Es kann sich dabei insbesondere um einen Greifer handeln, der an einem Werkstücktransfer vorgesehen ist. Ein solcher Werkstücktransfer ist beispielsweise aus der EP 0 633 077 A1 bekannt, deren Offenbarungsgehalt hiermit einbezogen wird.

[0017] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung der Funktion der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung,

Fig. 2

eine Querschnittansicht einer ersten Verzögerungseinrichtung,

Fig. 3

eine Querschnittsansicht einer zweiten Verzögerungseinrichtung,

Fig. 4a

eine Schnittansicht eines Greifers mit in Öffnungsstellung befindlichen Greifarmen,

Fig. 4b

den Greifer nach Fig. 4a mit in geschlossener Position ohne Werkstück befindlichen Greifarmen und

Fig. 4c

den Greifer nach Fig. 4a mit in geschlossener Position mit Werkstück befindlichen Greifarmen.

[0018] In Fig. 1 weist ein Hydraulikzylinder 1 einen darin geführten Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3 auf. Eine Druckquelle 4 ist über eine erste Leitung 5 mit dem einen Ende E1 des Hydraulikzylinders 1 hydraulisch verbunden. Am anderen Ende E2 des Hydraulikzylinders 1 ist eine mit einem Flüssigkeitsreservoir 6 verbundene zweite Leitung 7 vorgesehen. Die Druckquelle 4 kann zusammen mit dem Flüssigkeitsreservoir 6 eine Baueinheit bilden. Als Flüssigkeit wird hier zweckmäßigerweise Öl, insbesondere Hydrauliköl, verwendet. In die zweite Leitung 7 ist eine Verzögerungseinrichtung 8 eingeschaltet. Die Druckquelle 4 und das Flüssigkeitsreservoir 6 können mittels einer Umschalteinrichtung 8a wechselweise auf die erste 5 oder die zweite Leitung 7 geschaltet werden, d.h. es kann also wahlweise entweder die erste 5 oder die zweite Leitung 7 mit Druck beaufschlagt und die jeweils andere Leitung 5, 7 drucklos geschaltet sein.

[0019] Die Verzögerungseinrichtung 8 weist einen Hilfszylinder 9 und einen darin geführten Hilfskolben 10 auf. Der Hilfskolben 10 ist mit einem Drosselventil 10a versehen. Eine Feder 11 zwingt den Hilfskolben 10 von einer maximalen Hubposition A2 in eine Ausgangsposition A1. Die Verzögerungseinrichtung 8 ist mit einem Bypass 12 versehen, in welchem ein Einwegventil 13 so eingeschaltet ist, dass ein vom Hydraulikzylinder 1 kommender Flüssigkeitsstrom ausschließlich durch die Verzögerungseinrichtung 8 zum Flüssigkeitsreservoir 6 abströmen kann.

[0020] In Fig. 1 sind verschiedene Stellungen des Kolbens 2 im Hydraulikzylinder 1 gezeigt. Ferner sind der Weg des Kolbens 2 in Abhängigkeit der Zeit sowie die Klemmkraft eines mit der Hydraulikeinrichtung betriebenen Greifers in Abhängigkeit der Zeit gezeigt.

[0021] Im Folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung anhand der Fig. 1 unter Verwendung der gezeigten Stellungen des Kolbens 2 von links nach rechts beschrieben. Bei der linken Darstellung befindet sich der Kolben 2 in einer ersten Endposition E1. Ein im Hydraulikzylinder 1 zwischen dem Kolben 2 und der zweiten Endposition E2 gebildetes Volumen ist mit Hydrauliköl gefüllt. Mittels der Druckquelle 4 wird über die Zuströmleitung 5 unter Druck Hydrauliköl dem Hydraulikzylinder 1 zugeführt. Infolgedessen wird der Kolben 2 in Richtung der zweiten Endposition E2 gedrückt. Das dabei durch die zweite Leitung 7 verdrängte Ölvolumen wird in den Hilfszylinder 9 gedrückt und bewegt den Hilfskolben 10 von der Ausgangsposition A1 in die maximale Hubposition A2. Dabei wird die Feder 11 vollständig zusammengedrückt.

[0022] Sobald der Hilfskolben 10 die maximale Hubposition A2 erreicht hat, kann dem Hilfszylinder 9 zugeführtes weiteres Hydrauliköl nur noch durch das Drosselventil 10a abströmen. Infolgedessen wird die Bewegung des Kolbens 2 verzögert bzw. gedämpft.

[0023] Die insbesondere den Hilfszylinder 9 und den Hilfskolben 10 sowie das Drosselventil 10a umfassende Verzögerungseinrichtung ist in Fig. 2 in die zweite Leitung 7 eingeschaltet. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Verzögerungseinrichtung in die erste Leitung 5 einzuschalten. Auch ist es möglich derartige Verzögerungseinrichtungen sowohl in die erste 5 als auch in die zweite Leitung 7 einzuschalten.

[0024] In Fig. 1 ist lediglich zur Erläuterung außerdem die Situation gezeigt, bei der der Kolben 2 in der zweiten Endposition E2 ist. In diesem Fall ist der Greifer geschlossen, ohne dass damit ein Werkstück W bzw. ein Pressteil gegriffen wäre.

[0025] Zum Öffnen eines mit der Hydraulikeinrichtung betriebenen Greifers wird die Strömungsrichtung des Hydrauliköls umgekehrt: Die Druckquelle 4 wird zum Aufbringen des erforderlichen Drucks auf die zweite Leitung 7 geschaltet. Es wird nun durch die zweite Leitung 7 Hydrauliköl unter Druck zum zweiten Ende E2 des Hydraulikzylinders 1 geführt. Dabei gelangt das Hydrauliköl insbesondere über den Bypass 12 und das bei dieser Strömungsrichtung geöffnete Einwegventil 13. Die erste Leitung 5 wird auf das Flüssigkeitsreservoir 6 geschaltet und ist damit drucklos. Infolgedessen wird der Kolben 2 von der zweiten Endposition E2 in Richtung der ersten Endposition E1 zurück bewegt. Durch erneutes Umschalten der Druckquelle 4 auf die erste Leitung 5 sowie des Flüssigkeitsreservoirs 6 auf die zweite Leitung 7 kann die beschriebene Bewegung wiederholt werden.

[0026] Zum Öffnen des Greifers wird die Druckquelle 4 auf die zweite Leitung 7 und das Flüssigkeitsreservoir 6 auf die erste Leitung 5 geschaltet. In diesem Moment ist - wie in Fig. 1 in der vorletzten Abbildung gezeigt ist - der Greifer drucklos.

[0027] Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verzögerungseinrichtung 8. Im Hilfszylinder 9 befindet sich der Hilfskolben 10 in der Ausgangsposition A1. Das Drosselventil 10a ist hier in Form einer im Kolbenboden vorgesehenen Düse 14 ausgebildet. Im Bereich der maximalen Hubposition A2 ist ein Ringkanal 15 vorgesehen, der mit einer ersten Öffnung 16 verbunden ist. Eine zweite Öffnung ist mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet.

[0028] Bei der in Fig. 2 gezeigten Verzögerungseinrichtung 8 wird der Hilfskolben 10 durch die zweite Öffnung 17 zugeführtes Hydrauliköl zunächst entgegen der Kraft der Feder 11 in die maximale Hubposition A2 verschoben. Anschließend kann weiter zugeführtes Hydrauliköl nur noch durch die Düse 14 und den Ringkanal 15 über die erste Öffnung 16 abgeführt werden. Damit kann eine Bewegung des Kolbens 2 im Hydraulikzylinder 1 gedämpft werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Drosselventil 10a anders auszugestalten. Das Drosselventil kann auch am Hilfszylinder 9 vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass Bestandteile des Drosselventils sowohl am Hilfskolben 10 als auch am Hilfszylinder 9 vorgesehen sind und derart zusammenwirken, dass die vorbezeichnete gedämpfte Bewegung erzielt wird.

[0029] Fig. 3 zeigt ein zweiten Ausführungsbeispiel einer Verzögerungseinrichtung 8. Dabei ist im Hilfszylinder 9 ein verstellbarer Anschlag 18 vorgesehen, mit dem die maximale Hubposition A2 einstellbar ist. Im Anschlag 18 ist eine relativ dazu axial verstellbare Düsennadel 19 vorgesehen, die in der Nähe ihres Endes eine Ausnehmung 20 aufweist. Die gezeigte zweite Verzögerungseinrichtung 8 ist besonders universell. Hier kann sowohl die maximale Hubposition A2 als auch der hydraulische Durchtrittsquerschnitt des Drosselventils 10a eingestellt werden.

[0030] Beim Zuführen von unter Druck stehendem Hydrauliköl durch die zweite Öffnung 17 wird der Hilfskolben 10 gegen die Kraft der Feder 11 bis in die maximale Hubposition A2 gedrückt. Infolgedessen öffnet sich das durch die Ausnehmung 20 gebildete Drosselventil 10a. Das Hydrauliköl durchströmt das Drosselventil 10a und strömt über die erste Öffnung 16 ab. Ein hydraulischer Querschnitt des Drosselventils 20 und damit die Verzögerung der Bewegung kann durch ein Verstellen der Düsennadel 19 relativ zum Abschlag 18 verändert werden.

[0031] Die Fig. 4a bis 4c zeigen einen Greifer mit zwei Greifarmen 21a und 21b. Der Greifer ist mit einem Hydraulikzylinder 1 versehen, in dem der Kolben 2 mit der davon sich erstreckenden Kolbenstange 3 geführt ist. Mittels der Kolbenstange 3 wird die Bewegung der Greifer 21a, 21b gesteuert. Fig. 4a zeigt den Greifer in der geöffneten und Fig. 4b zeigt den Greifer in der geschlossenen Position ohne Werkstücke W. In Fig. 4c ist der Greifer gezeigt, wobei die Greifarme 21a, 21b hier ein Werkstück W greifen. Dabei befindet sich der Kolben 2 in einer zwischen den Endposition E1, E2 befindlichen mittleren Position. Eine Bewegung der Greifarme 21a, 21b in die in Fig. 4c gezeigte Greifposition kann durch die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Verzögerungseinrichtung 8 gedämpft erfolgen.

Bezugszeichenliste

[0032] 

1

Hydraulikzylinder

2

Kolben

3

Kolbenstange

4

Druckquelle

5

erste Leitung

6

Flüssigkeitsreservoir

7

zweite Leitung

8

Verzögerungseinrichtung

8a

Umschalteinrichtung

9

Hilfszylinder

10

Hilfskolben

10a

Drosselventil

11

Feder

12

Bypass

13

Einwegventil

14

Düse

15

Ringkanal

16

erste Öffnung

17

zweite Öffnung

18

Abschlag

19

Düsennadel

20

Ausnehmung

21a, 21b

Greifarme

A1

Ausgangsposition

A2

maximale Hubposition

E1

erste Endposition

E2

zweite Endposition

W

Werkstück

Ansprüche

1. Hydraulikeinrichtung mit einem in einem Hydraulikzylinder (1) geführten Kolben (2), wobei der Kolben (2) von einer am einen Ende des Hydraulikzylinders (1) befindlichen ersten Endposition (E1) in eine am gegenüberliegenden anderen Ende des Hydraulikzylinders (1) befindliche zweiten Endposition (E2) bewegbar ist, wobei der Hydraulikzylinder (1) hydraulisch mit einer einen Hilfszylinder (9) mit einem darin geführten Hilfskolben (10) aufweisenden Verzögerungseinrichtung (8) verbunden ist, mit der eine Bewegung des Kolbens (2) in einem zwischen der ersten (E1) und der zweiten Endposition (E2) befindlichen mittleren Abschnitt verzögerbar ist, und wobei der Hilfszylinder (9) eine erste (16) und eine zweite Öffnung (17) zum Zu- und Abführen von Hydrauliköl aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in den Strömungsweg ein am Hilfszylinder (9) oder -kolben (10) vorgesehenes Drosselventil (10a, 14, 20) eingeschaltet ist.

2. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungseinrichtung (8) als separate Montageeinheit ausgeführt ist.

3. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die maximale Hubposition (A2) des Hilfskolbens (10) einstellbar ist.

4. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drosselventil (10a, 14, 20) bei Erreichen der maximalen Hubposition (A2) des Hilfskolbens (9) öffnet.

5. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzögerung der Bewegung des Kolbens (2) durch den hydraulischen Querschnitt des Drosselventils (10a, 14, 20) gegeben ist.

6. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Drosselquerschnitt einstellbar ist.

7. Hydraulikeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Verzögerungseinrichtung (8) einen Bypass (12) mit einem darin eingeschalteten Einwegventil (13) aufweist.

8. Hydraulikeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei im Hilfszylinder (9) eine Feder (11) vorgesehen ist, mit welcher der Hilfskolben (10) in eine Ausgangsposition (A1) gezwungen wird.

9. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzögerungseinrichtung in eine mit dem Hydraulikzylinder (1) verbundene erste (5) oder zweite Leitung (7) eingeschaltet ist.

10. Greifer mit einer Hydraulikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Zeichnung