[0001] Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft einen druckübersetzten hydropneumatischen Antrieb für Eilgang
und Krafthub, insbesondere zum Antrieb von Stanzwerkzeugen, mit einem Arbeitszylindergehäuse
oder -gehäuseteil, das einen hydraulisch betätigbaren Arbeitskolben enthält, mit einem
Ubersetzerzylindergehäuse oder -gehäuseteil, das einen pneumatisch betätigbaren Plunger
enthält, und mit einem im Übersetzerzylindergehäuse enthaltenen, mit Hydrauliköl gefüllten
gehäusefesten Einstoßraum, der den Plunger in seiner Endstellung aufzunehmen vermag.
[0002] Stand der Technik: DE-OS 22 58 593 DE-OS 20 01 387 Ein derartiger Antrieb ist beispielsweise
aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 58 593 bekannt. Dabei schließt sich der Arbeitskolben
in Achsrichtung an den Einstoßraum an, so daß sich die Längen des tlbersetzerzylindergehäuses
und des Arbeitszylindergehäuses addieren. Bei einem ähnlichen Antrieb nach der deutschen
Offenlegungsschrift 20 01 387 wird zwar insofern schon eine Verkürzung erreicht, als
der Arbeitskolben als Topfkolben ausgebildet ist und der Einstoßraum in Form eines
rüsselförmigen Ansatzes in den Arbeitskolben hineinragt. Wenn jedoch der Arbeitskolben
für einen beträchtlichen Hub auszulegen ist, ergibt sich eine für viele Fälle unpraktikable
Gesamtlänge des Antriebes.
[0003] Offenbarung der Erfindung:
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem druckübersetzten hydropneumatischen Antrieb
der einleitend bezeichneten Art der Einstoßraum mittels wenigstens eines aus der Plungerachsrichtung
abbiegenden oder abzweigenden Kanals mit dem Arbeitszylindergehäuse oder -gehäuseteil
verbunden ist.
[0004] Bei allen bisher bekannten Antrieben sind die beiden Zylindergehäuseabschnitte in
einer Achse angeordnet und der Plunger gewegt sich im Betrieb in gleicher Richtung
wie der Arbeitskolben. Der neue Vorschlag läuft demgegenüber darauf hinaus, die Zylindergehäuseabschnitte
für den Plunger und für den Arbeitskolben entweder nebeneinander 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 Schlauchleitung
ausgeführt ist. Die erste Variante ermöglicht eine Verkürzung des gesamten Antriebs
auf nahezu 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 Antrieb benötigt.
[0005] Eine zweckmäßige Weiterbildung der zuletzt genannten Variante besteht darin, daß
ein größeres Ubersetzerzylindergehäuse und mehrere kleinere, über eigene Kanäle an
dessen Einstoßraum angeschlossene Arbeitszylindergehäuse vorgesehen sind. Diese Lösung
hat den Vorteil einer nicht unerheblichen Kosteneinsparung, weil in Fällen in denen
fünf, zehn oder mehr Einzelantriebe innerhalb einer maschinellen Einrichtung benötigt
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.
[0006] Nicht selten besteht das Bedürfnis, den Hub des Arbeitskolbens stufenlos wählbar
zu begrenzen. In Weiterbildung der vorstehenden Vorschläge kann dies dadurch erreicht
werden, daß der Arbeitskolben eine zweite, rückseitig aus dem Arbeitszylindergehäuse
herausgeführte Kolbenstange aufweist, die ein in Längsrichtung verstellbares Anschlagorgan
trägt. Ferner ist es nicht selten wünschenswert, die Umschaltung vom Eilgang zum Krafthub
in stufenloser Auswahl wegabhängig steuern zu können, und zwar auch bei Antrieben,
die von Haus aus kraftabhängig umschalten, d. h. sobald der Arbeitskolben auf ein
Hindernis aufläuft, ihm also eine bestimmte Kraft entgegengesetzt wird. Eine wegabhängige
Umschaltung wird erreicht durch eine längsverschiebbare, die Kolbenstange 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 Längsrichtung verstellbares Anschlagorgan aufweist, welches mit
dem Anschlagorgan der Kolbenstange zusammenwirkt, so lassen sich sowohl der Umschaltpunkt
als auch der Gesamthub des Arbeitszylinders getrennt einstellen.
[0007] Für die Ausbildung des Arbeitskolbens im einzelnen stehen verschiedene an sich bekannte
Varianten zur Wahl. Ist der Arbeitskolben ein Topfkolben, der mit seiner Innenwand
auf einem rüsselförmigen Ansatz des Arbeitszylindergehäuses abgedichtet geführt ist,
so ergibt sich, bedingt durch die Vereinzelung des Arbeitszylinders, die vorteilhafte
Möglichkeit, den vom Einstoßraum ankommenden drückfesten Kanal an dem stirnseitigen
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 können also im Interesse einer Erweiterung der Anwendbarkeit eines bestimmten Arbeitszylindergehäuses
die in gleicher Richtung wirkenden Luft- und Hydraulikölanschlüsse vertauscht werden.
[0008] Kurze Beschreibung der Zeichnung:
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt einer Antriebseinheit mit nebeneinanderliegenden Zylindergehäusen,
Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt einer Antriebsanordnung mit einem größeren Ubersetzerzylindergehäuse
und mehreren kleineren Arbeits- . zylindergehäusen und
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Arbeitszylindergehäuses für die Anordnung
nach Fig. 2.
[0009] In den durchweg schematischen Darstellungen der Zeichnung sind Spann- oder sonstige
mechanische Verbindungselemente ebenso wie die notwendigen Dichtungen weggelassen.
[0010] Bester Weg zur Ausführung der Erfindung:
Die Arbeitseinheit nach Fig. 1 gliedert sich in ein Übersetzerzylindergehäuse 1 (linke
Hälfte) und ein Antriebszylindergehäuse 2 (rechte Hälfte). Zwischen einer Stirnplatte
3 und einem Kopfstück 4 ist links ein Zylindermantel 5 und sind rechts zwei ineinander
gesteckte Zylindermäntel 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 befestigtem 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. Dabei bewegt
sich der Plunger 10 nach oben in einen Einstoßraum 13 hinein, der im Kopfstück 4 enthalten
ist.
[0011] An seinem oberen Ende ist der Einstoßraum 13 über einen Kanal 14 mit der stirnseitigen
öffnung des Zylindermantels 7 verbunden. In diesem Zylindermantel und im Zylindermantel
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
versehenes Ende ist eine Anschlagschraube 18 aufgeschraubt. Ferner ist eine auf der
Kolbenstange 17 leicht verschiebbare Anschlaghülse 19 vorgesehen, die einen Bund 20
aufweist. 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 dieses ist eine Anschlagschraube 23 etwa gleichen Durchmessers
wie die Anschlagschraube 18 aufgeschraubt. Die Ringräume 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 Hydrauliköl gefüllt.
[0012] Die Wirkungsweise der Antriebseinheit nach Fig. 1 ist wie folgt: Beaufschlagt man
den Anschluß B mit Druckluft, 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.
[0013] Die Umschaltung vom Eilgang auf den Krafthub, d. h. die Zuschaltung des pneumatischen
Anschlusses A, besorgt eine nicht dargestellte pneumatische Steuereinrichtung. Diese
wird wirksam, sobald die dem Arbeitskolben 15 entgegengesetzte Kraft ein bestimmtes
Maß erreicht, was die Steuereinrichtung am Anwachsen des Luftdrucks in der bei B angeschlossenen
Leitung erfühlt. Man kann die Umschaltposition 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.
[0014] Kommt schließlich die Anschlagschraube 23 auf der Ringhaube 22 zur Auflage, so wird
der Arbeitszylinder 15 blockiert. Man kann also durch Verstellen der Anschlagschraube
23 bezüglich der Anschlaghülse 19 auch den Krafthub wahlweise begrenzen.
[0015] Die Antriebsanordnung nach Fig. 2 umfaßt ein Ubersetzerzylindergehäuse 24, das als
getrennte Baueinheit ausgeführt und verhältnismäßig groß bemessen ist, im konstruktiven
Aufbau aber dem Ubersetzerzylindergehäuse 1 nach Fig. 1 entspricht. Ein Kopfstück
25 enthält ebenfalls einen Einstoßraum 26, von dem hier jedoch mehrere Kanäle 27 abzweigen.
Drei sind gezeichnet, darunter auch ein axial nach außen führender Kanal. Es könnten
aber durch Ergänzung zu einer sternförmigen Anordnung beliebig viele sein. An den
Kanälen 27 sind über Druckschläuche 28 kleinere Arbeitszylindergehäuse 29 angeschlossen,
von denen zwei nur verkleinert und schematisch dargestellt sind. Jedes dieser Arbeitszylindergehäuse
29 enthält einen topfförmigen Arbeitskolben 30, in den ein an seinem vorderen Ende
abgedichteter rüsselförmiger Ansatz 31 hineinragt.
[0016] Jedes Arbeitszylindergehäuse hat zwei Druckluftanschlüsse 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 Plungerkolben im Übersetzerzylindergehäuse 24 am Anschluß A mit Druckluft
beaufschlagt wird.
[0017] Abgesehen von der geringen Baulänge besteht ein weiterer Vorteil der Arbeitszylindergehäuse
29 nach Fig. 2 darin, daß der Druckluftanschluß für den Eilgang und der hydraulische
Anschluß gegeneinander ausgetauscht werden können. In diesem Fall wird der Arbeitszylinder
30 an seiner zentralen Innenfläche mit Druckluft beaufschlagt und an seiner stirnseitigen
Ringfläche mit Hydrauliköl. Die Vorschubkraft im Eilgang wird dadurch zwar geringer,
dafür aber die hydraulische Vorschubkraft beim Krafthub wesentlich größer. Somit lassen
sich mit demselben Arbeitszylindergehäuse zwei sehr unterschiedliche Einsatzfälle
beherrschen.
[0018] In Fig. 3 ist schließlich noch eine andere Ausführungsform eines Arbeitszylindergehäuses
dargestellt, das ebenfalls zusammen mit dem Übersetzerzylindergehäuse 24 nach Fig.
2 verwendet werden könnte. Hierbei ließe sich wie in Fig. 1 eine Hubbegrenzung und
eine wegabhängige Umschaltung vom Eilgang zum Krafthub anbringen.
[0019] Gewerbliche Verwertbarkeit:
Die Erfindung wird durch eine bestimmte Ausgestaltung eines körperlichen Gegenstandes,
nämlich einer Kolben-Zylinder-Anordnung, verwirklicht. Sie ist daher durch insbesondere
industrielle Herstellung, durch Verkauf oder Benutzung dieser Gegenstände sowie dadurch
gewerblich verwertbar, daß die erwähnten Tätigkeiten Dritten gegen Entgelt gestattet
werden.
1. Druckübersetzter hydropneumatischer Antrieb für Eilgang und Krafthub, insbesondere
zum Antrieb von Stanz-. werkzeugen, mit einem Arbeitszylindergehäuse (29) oder -gehäuseteil
(2), das einen hydraulisch betätigbaren Arbeitskolben (30; 15) enthält, mit einem
Übersetzerzylindergehäuse 24 oder -gehäuseteil (1), das einen pneumatisch betätigbaren
Plunger (10) enthält, und mit einem im Übersetzerzylindergehäuse enthaltenen, mit
Hydrauliköl gefülllten gehäusefesten Einstoßraum (26; 13), der den Plunger (10) in
seiner Endstellung aufzunehmen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstoßraum
(13; 26) mittels wenigstens eines aus der Plungerachsrichtung abbiegenden oder abzweigenden
Kanals (27; 14) mit dem Arbeitszylindergehäuse (29) oder -gehäuseteil (2) verbunden
ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitszylindergehäuseteil
(2) und ein Übersetzerzylindergehäuseteil (1) nebeneinander angeordnet sind und der
Arbeitskolben (15) und der Plunger (10) vorzugsweise entgegengesetzte Bewegungsrichtungen
aufweisen.
3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Zylindergehäuse
(24, 29) für den Plunger und den Arbeitskolben (30) vorgesehen sind, und daß der Kanal
(27) streckenweise als druckfeste Rohr- oder Schlauchleitung (28) ausgebildet ist.
4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übersetzerzylindergehäuse
(24) und mehrere kleinere, über eigene Kanäle (27, 28) an dessen Einstoßraum (26)
angeschlossene Arbeitszylindergehäuse (29) vorgesehen sind.
5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben
(15) eine zweite, rückseitig aus dem Arbeitszylindergehäuse (2) herausgeführte Kolbenstange
(17) aufweist, die ein in Längsrichtung verstellbares Anschlagorgan (18) zur Hubbegrenzung
trägt.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (17) von
einer längsverschiebbaren, sich über eine Druckfeder (21) am Arbeitszylindergehäuse
(2) abstützenden Anschlaghülse (19) umgeben ist.
7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Anschlaghülse (19)
ein mit dem Anschlagorgan (18) der Kolbenstange (17) zusammenwirkendes, in Längsrichtung
verstellbares Anschlagorgan (23) trägt.
8. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem als Topfkolben ausgebildeten
Arbeitskolben (30), der mit seiner Innenwand auf einem rüsselförmigen Ansatz (31)
des Arbeitszylindergehäuses (29) abgedichtet geführt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (27, 28) an dem Ansatz (31) oder an dem stirnseitigen, den Ansatz umgebenden
Ringraum angeschlossen ist.