DE3818833A1

DE3818833A1 - Piston for pneumatic cylinders, especially cylinders without a piston rod

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Publication number: DE3818833A1
Application number: DE19883818833
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1989-02-02

Abstract

Pneumatic cylinders of the types that are commercially available, especially those without a piston rod, are too slow because, owing to the construction, the inlet and outlet holes are too small when damping spigots are used. The full piston area is not available in the known damping systems because the damping spigot projects in front of the piston and reduces the cross-section by a corresponding diameter or, where hollow damping spigots are used, results in an additional restriction of the inlet and exhaust cross-section. Users require cylinders which are suitable for high piston speeds of 3-15 m/s and damp large inertia forces in the end positions. The invention ensures that the air inlet is closed and opened in accordance with the cross-section of the speed to be attained in the two cylinder end pieces by the installation of a resilient shaft of any desired length in both sides of the piston, the ends of these shafts closing the respective inlet and exhaust. The end acts as a non-return valve and, depending on the installation diameter, releases up to about 99% of the piston area for damping and restarting.

Description

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Die Geschwindigkeit bei Druckluftzylinder, bes. bei kolbenstangen losen Zylindern liegt mit oder ohne integrierten Ventilen im Zylinderdeckel bei 2-3 m/sec, weil die Zu- und Abluftbohrungen zu klein sind, um große Mengen fluidischer Medien in Wirkung zu bringen, die erforderlich sind, um Geschwindigkeiten über 3 oder 10 m/sec zu erreichen.The speed with compressed air cylinders, especially with piston rods loose cylinders with or without integrated valves Cylinder cover at 2-3 m / sec because the supply and exhaust air holes are closed are small to effect large amounts of fluid media bring that are required to speeds above 3 or 10 to reach m / sec.

Bei Zylindern, deren Kolben mit fluidischen, gasförmigen Medien bewegt sind,werden verwendet man zur Endlagendämpfung Zapfen.For cylinders, the pistons of which are fluid, gaseous Media are moved, pins are used for end position damping.

Kolben für kolbenstangenlose Zylinder, die mit fluidischen gas förmigen Medien bewegt werden, an den jeweiligen Endlagen abgedämpft. Dies geschieht dadurch, daß am Zylinderendstück die Luft über einen hohlen Zapfen zu- und abgeleitet wird.Piston for rodless cylinders with fluidic gas shaped media are moved, damped at the respective end positions. This happens because the air at the cylinder end piece hollow pin is fed in and out.

Der Kolben fährt mit seiner Bohrung abdichtend in den Zapfen, wodurch der Abfluß fluidischer Medien versperrt wird. Das sich komprimierende gasförmige fluidische Medium wird dann über eine verengbare Nebenbohrung, die mit der Zu- und Abluftbohrung des Zylinderdeckels verbunden ist, abgeleitet. Der Kolben muß den konischen Zapfen mit dem möglichst geringen Durchmesser und der möglichst großen Innenbohrung für Zu- und Abluft aufnehmen, ebenfalls einen stabilen Nutring. Durch diese Konstruktionen wird automatisch der Durchmesser des Zapfens mit seiner Bohrung begrenzt.The piston moves with its bore into the pin, whereby the outflow of fluidic media is blocked. That I compressing gaseous fluidic medium is then over a constricting secondary hole, which is connected to the supply and exhaust air holes of the Cylinder cover is connected, derived. The piston must conical spigot with the smallest possible diameter and take the largest possible internal bore for supply and exhaust air, also a stable grooved ring. Through these constructions the diameter of the pin with its bore is automatically limited.

Gleichzeitig ist die Zuluftbohrung im Zylinderdeckel durch den starkwandigen konischen Zapfen im Durchmesser begrenzt, besonders aber dann, wenn im Zylinderdeckel bereits ein 3/2 Wege Ventil integriert ist. Es sind auch Lösungen bekannt, wo im Kolben eine abgedichtete Welle hin und her geleitet und an ihrem Ende die jeweilige Bohrung verschließt. Die komprimierten fluidischen Medien entweichen dann durch die Nebenbohrung zur Ab- und Zuluftversorgung. At the same time, the supply air hole in the cylinder cover is through the thick-walled conical spigot limited in diameter, especially but if there is already a 3/2 way valve in the cylinder cover is integrated. Solutions are also known where one in the piston sealed shaft directed back and forth and at its end the each hole closes. The compressed fluidic media then escape through the secondary hole to the exhaust and supply air supply.

Diese Lösung war nicht betriebssicher, da der Differentialdruck nicht immer ausreichte, oder zur Wirkung kommen konnte. Wenn Massen in senkrechter Arbeitsweise abgefangen werden, ist der Staudruck größer als die in Vorschubrichtung wirkende Kraft. This solution was not reliable because of the differential pressure not always sufficient, or could have an effect. If crowds are intercepted in vertical mode, the dynamic pressure greater than the force acting in the feed direction.

Die Kolbenlänge des kolbenstangenlosen Zylinders ist in der Regel Durchmesser × 4. An den Enden 70 und 71 sind zur Abdichtung Lip penringe eingebaut, sowie Führungsringe 72 und 73 zur Aufnahme der Quer- und Seitenkräfte, die durch die wirkende Kolbenkraft entstehen wenn der auf dem Kolben befestigte Mitnehmer 74 durch das ge schlitzte, abgedichtete Rohr 75 in Wirkstellung die Kolbenkraft von 80-500 kg nach außen überträgt.The piston length of the rodless cylinder is usually diameter × 4. Lip rings are installed at the ends 70 and 71 for sealing, as well as guide rings 72 and 73 for absorbing the transverse and lateral forces caused by the acting piston force when on the piston attached driver 74 through the ge slotted, sealed tube 75 in the operative position transmits the piston force of 80-500 kg to the outside.

Um hohe Kolbengeschwindigkeiten über 2 m/s zu erreichen, sind große Zuluftbohrungen von 12-14 mm bei 40-50-63 Zylinder durchmessern erforderlich. Nach dem jetzigen Stand der Technik müßte der hohle, konische Zapfen der Zufluftbohrung 20, 16-18 mm im Durchmesser sein, mit derselben Bohrung im Kolben, wobei noch die Abdichtungskonstruktion des Zapfens mit der eingebauten Rück schlagfunktion im Kolben hinzukommt.In order to achieve high piston speeds of over 2 m / s, large supply air bores of 12-14 mm with 40-50-63 cylinder diameters are required. According to the current state of the art, the hollow, conical pin of the supply air bore should be 20 , 16-18 mm in diameter, with the same bore in the piston, with the sealing construction of the pin with the built-in return function in the piston.

Bei einer Kolbengeschwindigkeit von 5-10 m/sec +80-500 kg Masse, entstehen sehr große Kräfte, die vor den Endlagen abgefan gen werden müssen. Dies ist nur über einen frühzeitig einsetzenden Dämpfvorgang möglich. Weil das geschlitzte Rohr im Umfang nicht kraftschlüssig ist, kann der komprimierende Druck nicht willkürlich erhöht werden, weil durch die Aufweitung das Dichtsystem versagen würde. Den Kolben mit einer längeren, größeren Bohrung zu versehen, scheitert an dem nicht zur Verfügung stehenden Platz. Die Konstruk tionslänge des Kolbens darf oder soll (5 × D) nicht überschritten werden, um den Vorteil des kolbenstangenlosen Zylinders zu erhalten. Es muß auch genügend Platz zur Verfügung sein, um den Mitnehmer zapfen möglichst in Nähe der Durchmessermitte des Kolbens zu befe stigen. Die Konstruktion muß auch auf die Lebensdauer von einigen 100 Millionen Hüben ausgelegt sein.With a piston speed of 5-10 m / sec + 80-500 kg mass, very large forces arise which have to be intercepted before the end positions. This is only possible via an early steaming process. Because the slotted pipe is not force-locking in its circumference, the compressive pressure cannot be increased arbitrarily because the sealing system would fail due to the expansion. Providing the piston with a longer, larger bore fails due to the lack of space. The design length of the piston must not or should not be exceeded (5 × D) in order to obtain the advantage of the rodless cylinder. There must also be enough space available to pin the driver as close to the center of the diameter of the piston BEFE. The design must also be designed for the lifespan of several hundred million strokes.

Aufgabe der Erfindung war es, Kolben so zu gestalten, daß bei Be aufschlagung mit gasförmigen fluidischen Medien, eine hohe Kolben geschwindigkeit erreicht wird, und die größer auftretenden Massen durch geeignete, austauschbare Dämpfung abzufangen.The object of the invention was to design pistons so that at Be impact with gaseous fluidic media, a high piston speed is reached, and the larger masses intercept by suitable, interchangeable damping.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Kolben 1 eine Bohrung 2 eingebracht ist zur Aufnahme der Führungsbuchse 3 mit dem Lippenring 4 und dem Rundschnurring 5 zur Abdichtung. Der Sicherungsring 6 verhindert die Bewegung in Pfeilrichtung 7. Die Bohrung 2 im Kolben 1 ist bei 8 verkleinert auf den Durchmesser der Lauffläche 9.According to the invention this is achieved in that a bore 2 is made in the piston 1 for receiving the guide bush 3 with the lip ring 4 and the round cord ring 5 for sealing. The locking ring 6 prevents the movement in the direction of the arrow 7 . The bore 2 in the piston 1 is reduced at 8 to the diameter of the running surface 9 .

Die Kolbenstange 11 hat eine durchgehende Bohrung 12, welche am Ende 13 durch ein federbelastetes Rückschlagventil 14 verschlossen ist. Die dichtende Scheibe 15 verschließt die Zuluftbohrung 20 des Zylinderdeckels 21 wenn der Kolben 16 in Pfeilrichtung 7 bewegt wird. Die im Raum 17 verdichtete Luft entweicht über die Abluftbohrung 18, deren Querschnitt drosselbar ist. Die Länge der Kolbenstange 11 kann beliebig lang gewählt werden, entsprechend der abzufangenden Masse und der zur Verfügung stehenden Einbaulänge in der Bohrung 2. The piston rod 11 has a through bore 12 which is closed at the end 13 by a spring-loaded check valve 14 . The sealing disk 15 closes the supply air bore 20 of the cylinder cover 21 when the piston 16 is moved in the direction of arrow 7 . The air compressed in the space 17 escapes through the exhaust air bore 18 , the cross section of which can be throttled. The length of the piston rod 11 can be chosen to be of any length, in accordance with the mass to be absorbed and the available installation length in the bore 2 .

Wenn der Kolben 1 mit dem Endstück 21 kraftschlüssig ver bunden ist und Druckluft von der Zuluftführung 20 in Pfeil richtung 22 strömt, wird die dichtende Scheibe 15 mit der verbundenen Kolbenstange 11 zurückgedrückt in Pfeilrichtung 22, weil die Kolbenfläche des dichtenden Kolbens 16 kleiner ist als die Fläche der abdichtenden Scheibe 15. Dadurch kann der Raum 17 be lüftet werden, weil der Kolben sich in Pfeilrichtung 22 bewegt. Gleichzeitig wird über das federbelastete Rückschlagventil 14 bei der ersten Inbetriebnahme sowie Druckluft durch die hohle Kolben stange 11 mit deren Bohrung 12 zugeführt, bis Druckausgleich in der Bohrung 2 erfolgt. Da das Rückschlagventil 14 beliebig federbelastet ist, vermindert sich der Druck in der Bohrung 2, entsprechend dem gewünschten Druck, um den Kolben 16 in Pfeilrichtung 7 in Wirk stellung zu bringen.If the piston 1 is non-positively connected to the end piece 21 and compressed air flows from the supply air duct 20 in the direction of the arrow 22 , the sealing disk 15 with the connected piston rod 11 is pushed back in the direction of the arrow 22 because the piston area of the sealing piston 16 is smaller than that Surface of the sealing washer 15 . As a result, the space 17 can be ventilated because the piston moves in the direction of arrow 22 . At the same time, the spring-loaded check valve 14 is supplied with compressed air through the hollow piston rod 11 with its bore 12 during the first start-up and compressed air until pressure equalization takes place in the bore 2 . Since the check valve 14 is spring-loaded as desired, the pressure in the bore 2 decreases in accordance with the desired pressure in order to bring the piston 16 into the active position in the direction of arrow 7 .

Gleichzeitig wird Kolben 24 in Pfeilrichtung 25 in Wirkstellung ge bracht. Das Volumen in der Bohrung 2 wird komprimiert, wenn der Kol ben 1 mit dem ausgefahrenen Kolben 16 in Pfeilrichtung 7 und die dichtende Scheibe 15 kraftschlüssig die Bohrung 20 verschließt. Der sich weiterbewegende Kolben 1 in Pfeilrichtung 7 bewirkt, daß der Kolben 16 in Pfeilrichtung 25 bewegt wird. Das komprimierende Volumen in der Bohrung 2 kann, falls erforderlich über die hohle Kolbenstange 30 durch ein nicht dargestelltes, federbelastetes Überdruckventil entweichen. Das komprimierte Volumen in der Bohrung 2 sorgt dafür, daß der Kol ben 24 in Pfeilrichtung 25 in Wirkstellung kommt, ebenso der Kolben 16 in Pfeilrichtung 7.At the same time, piston 24 is brought into the active position in the direction of arrow 25 . The volume in the bore 2 is compressed when the Kol ben 1 closes the bore 20 with the extended piston 16 in the direction of arrow 7 and the sealing washer 15 . The moving piston 1 in the direction of arrow 7 causes the piston 16 to be moved in the direction of arrow 25 . The compressing volume in the bore 2 can, if necessary, escape via the hollow piston rod 30 through a spring-loaded pressure relief valve, not shown. The compressed volume in the bore 2 ensures that the Kol ben 24 in the arrow direction 25 comes into operative position, as does the piston 16 in the arrow direction 7th

Es ist auch eine weniger betriebssichere Lösung denkbar, wenn in der Bohrung 2 eine Feder eingebaut ist, welche die erforderliche Kraft aufbringt, um den Kolben 26 mit Dichtung 15 in Wirkstellung im Kolben 1 zu bringen.A less reliable solution is also conceivable if a spring is installed in the bore 2 , which exerts the force required to bring the piston 26 with the seal 15 into the operative position in the piston 1 .

Zur besseren Darstellung die Zeichnung 2 mit der Führungsbuchse 3 dem Lippenring 4, welche die Kolbenstange 11 abdichtet. Der Rund schnurring 5 dichtet ab zum nicht dargestellten Kolben 1. Der Sicherungsring 6 verhindert die Bewegung in Pfeilrichtung 7. Die dargestellte Bohrung 2 mit der Lauffläche 9 für den Kolben 16 mit dem Nutring 19. Die Kolbenstange 11 mit der durchgehenden Bohrung 12 ist mit einem Endstück 26 verbunden zur Aufnahme der Dichtung 15. Die in die Bohrung 12 eingebrachte Feder 54 drückt den Stößel 14 in Pfeilrichtung 7, wo eine Dichtung 51 mit einer Hohlscheibe 53 verbunden ist, welche die Funktion eines Rückschlagventils übernimmt. Der Sicherungsring 52 übernimmt die erforderliche Abstützfunktion von dem federbelasteten Stößel 14.For a better representation, the drawing 2 with the guide bush 3, the lip ring 4 , which seals the piston rod 11 . The round cord ring 5 seals against the piston 1, not shown. The locking ring 6 prevents the movement in the direction of the arrow 7 . The illustrated bore 2 with the tread 9 for the piston 16 with the grooved ring 19 . The piston rod 11 with the through bore 12 is connected to an end piece 26 for receiving the seal 15 . The spring 54 introduced into the bore 12 presses the tappet 14 in the direction of the arrow 7 , where a seal 51 is connected to a hollow disk 53 , which takes over the function of a check valve. The locking ring 52 assumes the required supporting function from the spring-loaded plunger 14 .

Die Zeichnung 3 zeigt ohne alle Bezugsnummern den Kolben 1 im kolbenstangenlosen Zylinder mit der Bohrung 2 und den Kolben 16 und 24 wo ein großer Abstand vorhanden ist um eine längere Kolben stange 11 austauschbar einbauen zu können, um den Dämpfungsweg früher einsetzen zu lassen. Zeichnung zeigt eine mögliche Ausführung im Maßstab 1 : 1,25 eines kolbenstangenlosen Zylinders. Der Dämpfweg ist an beiden Seiten durch die unterschiedlich lange Kolbenstange 11 gekennzeichnet. Die Konstruktion der Führungsbuchse 3 kann für alle Zylinderdurchmesser gleich sein, lediglich der Kolben 26 muß auf den Durchmesser der Zuluftbohrung 20 angepaßt werden. Der Kolben 26 ist vorteilhaft zur besseren Positionierung in der Zuluftbohrung 20 konisch.The drawing 3 shows without all the reference numbers, the piston 1 in the rodless cylinder with the bore 2 and the piston 16 and 24 where there is a large distance to be able to interchangeably install a longer piston rod 11 in order to allow the damping path to be used earlier. Drawing shows a possible 1: 1.25 version of a rodless cylinder. The damping path is characterized on both sides by the piston rod 11 of different lengths. The construction of the guide bush 3 can be the same for all cylinder diameters, only the piston 26 has to be adapted to the diameter of the supply air bore 20 . The piston 26 is advantageously conical for better positioning in the supply air bore 20 .

Claims

Piston for compressed air cylinders, in particular for rodless cylinders, characterized in that

1. a piston 16 is installed in the piston 1 in a bore 2 , on the piston rod 11 of which a piston with the seal 15 is attached at the end, for closing the supply air bore 20 ,
2. the supply air for actuating the piston 16 advantageously takes place via a suitable check valve,
3. the supply air advantageously takes place via the hollow piston rod 11 ,
4. A spring is installed in the bore 25 , which brings the piston 26 with the seal 15 into operative position, for sealing the supply air bore 20 on the respective cylinder end piece.