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Die
Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung,
der einen einen Zylinderraum enthaltenden Zylinderkörper, bspw.
in Gestalt eines Rohres oder eines Strangofilteils, zwei den Zylinder
endseitig verschließende
Endteile, einen in dem Zylinderraum zwischen zwei Endlagen längsverschieblich
gelagerten Kolben und eine Einrichtung zur Dämpfung der Bewegung des Kolbens
bei der Annäherung
an wenigstens eine seiner Endlagen aufweist.
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Insbesondere
druckmittelbetätigte
Arbeitszylinder werden häufig
mit einer Endlagendämfpung ausgeführt, um
ein stoßfreies
Arbeiten der Arbeitszylinder zu gewährleisten. Ein Beispiel für einen
solchen druckmittelbetätigten
Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung
ist in der US-PS 6,758,127 beschrieben. Bei diesem Arbeitszylinder
ist an dem Kolben an beiden Stirnseiten jeweils ein axial vorragender
rohrförmiger,
zylindrischer Dämpfungszapfen
vorgesehen, dem in dem ihm zugewandten Endstück des Zylinderkörpers eine
Aufnahmeöffnung
zugeordnet ist, in die der Dämpfungszapfen
bei der Annäherung
des Kolbens an seine Endlage eintaucht. Die Aufnahmeöffnung ist
mit einer Einrichtung zur gedrosselten Ableitung von in dem Dämpfungsraum
eingeschlossenem Druckmedium verbunden. Diese Einrichtung kann z.B.
ein Drosselventil aufweisen. Die Weglänge, die der Kolben bei der
Annäherung
an eine Endlage von der Stellung aus zurücklegt, in der der Dämpfungszapfen
gerade in die Aufnahmeöffnung
einzudringen beginnt und den Dämpfungsraum
abschließt bis
zu der Stellung, in der der Kolben seine tatsächliche Endstellung erreicht
hat und bspw. mit seiner Stirnseite auf der Stirnseite des zugeordneten
Endteils aufliegt, wird als Dämpfungshub
bezeichnet. Die Länge
dieses Dämpfungshubes
ist durch die axiale Länge
des Dämpfungszapfens
und damit die Tiefe der Aufnahmeöffnung
vorgegeben, die ihrerseits wieder durch die axialen Abmessungen,
d.h. die Dicke des Endteils begrenzt ist. Da die Einbaulänge eines Arbeitszylinders
häufig,
z.B. durch Normen, vorgegeben ist, kann bei gegebenem Kolbenhub
auch der Dämpfungshub
nicht beliebig groß gemacht
werden.
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Andererseits
ist insbesondere bei der Bewegung großer Massen eine längere Dämpfungsstrecke,
d.h. ein längerer
Dämpfungshub
sinnvoll, weil dadurch die kinetische Energie der bewegten Massen
besser abgebaut werden kann, was zu niedrigeren Reaktionskräften auf
die Unterkonstruktion führt und
zumeist auch eine bessere Einstellbarkeit, insbesondere mit zusätzlichen
Elementen ergibt. Bei einem aus der
DE 297 06 364 U1 bekannten endlagengedämpften Arbeits zylinder
ist dem Hauptkolben des Arbeitszylinders ein einen Ringmagnet tragender Steuerkolben
vorgelagert, der über
Kegelfedern mit dem Hauptkolben verbunden ist und der verschiebbar
auf der Kolbenstange gleitet. Der Steuerkolben dient gleichzeitig
als Absperrorgan und Ventil für
Abströmkanäle, wobei
sich bei der Anlage des Steuerkolbens an dem jeweiligen Endteil
des Arbeitszylinders ein Dämpfungsstauraum
ausbildet, aus dem Fluid über
eine gedrosselte Abströmbohrung
abströmen
kann. Dieser Arbeitszylinder weist zwar einen im Vergleich zu den
vorgenannten Stand der Technik längeren
Dämpfungsweg
oder -hub auf, doch erfordert die Kegelfeder einen zusätzlichen
Einbauraum, abgesehen davon, dass die Verwendung von Federelementen
wegen deren begrenzten Lebensdauer bei vielen Anwendungen problematisch
ist. Grundsätzlich
entsprechendes gilt auch für
einen bekannten Arbeitszylinder aus der
US-PS 3 067 726 (und ähnlich aus
der US PS 3 999 463) bei dem die Einrichtung zur Dämpfung der
Bewegung des Kolbens bei der Annäherung
an wenigstens einer seiner Endlagen zwei zusammenwirkende Dämpfungselemente aufweist,
von denen eines an einem Endteil des Arbeitszylinders und das andere
an dem Kolben auf dessen dem Endteil zugewandte Seite vorgesehen ist.
Die beiden Dämpfungselemente
verschließen
bei der Annäherung
des Kolbens an seine Endlage einen Dämpfungsraum, der mit einer
Einrichtung zur gedrosselten Ableitung von in dem Dämpfungsraum eingeschlossenem
Druckmedium verbunden ist. Dazu sind die beiden Dämpfungselemente
in Richtung der Kolbenbewegung teleskopisch axial ineinander einschiebbar
ausgebildet, indem eines von den beiden Dämpfungselementen eine in dem
Endteil ausgebildete Aufnahmeöffnung
und das andere einen abgedichtet in die Aufnahmeöffnung einschiebbaren, teleskopischen
Dämpfungszapfen
aufweist. Der Dämpfungszapfen
weist eine Hülse
auf, die auf einem von dem Kolben axial vorra genden stangenförmigen Lagerteil
axial begrenzt verschieblich gelagert ist, das unmittelbar Teil
der Kolbenstange ist. Von den beiden bei Annäherung des Kolbens an seine
Endlage ineinander einschiebbar ausgebildeten Dämpfungselementen ist das eine
an dem Kolben zwischen zwei axial voneinander beabstandeten Endstellungen
bezüglich
des Kolbens begrenzt längsverschieblich
gelagert und mit einer Feder beaufschlagt, die es in eine seiner
Endstellungen vorspannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, einen Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung zu
schaffen, dessen Dämpfungseinrichtung
sich durch einen einfachen, betriebssicheren Aufbau auszeichnet
und bei begrenzter Einbaulänge
des gesamten Arbeitszylinders einen großen Dämpfungshub aufweist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe weist der erfindungsgemäße Arbeitszylinder die Merkmale
des Patentanspruchs 1 auf.
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Bei
dem neuen Arbeitszylinder sind beide Dämpfungselemente mit zusammenwirkenden Hemmmitteln
versehen, unter deren Einwirkung das längsverschiebliche Dämpfungselement
bei einer Wegbewegung des Kolbens aus seiner Endlage in eine Endstellung
verstellbar ist, die von dem Kolben bzw. dem Endteil weiter entfernt
ist als eine erste Endstellung, die das Dämpfungselement normalerweise
einnimmt. Die Verschiebbarkeit des einen Dämpfungselementes bezüglich des
Kolbens bzw. des Endteils ergibt einen zusätzlichen Dämpfungshub durch eine Teleskopwirkung
der bei der Annäherung
des Kolbens an seine Endlage sich ineinander schiebenden Teile.
Durch die Hemmmittel wird sichergestellt, dass bei der Weg bewegung
des Kolbens aus seiner Endlage das längsverschiebliche Dämpfungselement
wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, ohne dass es dazu
zusätzlicher
Betätigungseinrichtungen,
wie Federelemente oder dergleichen bedürfte. Damit ist auch kein zusätzlicher Einbauraum
erforderlich. Die einfache Konstruktion erlaubt darüberhinaus
die Verwendung seriennaher Teile auch für große Dämpfungshübe, d.h. lange Dämpfungswege.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale und Ausbildungen des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders sind
Gegenstand von Unteransprüchen.
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Der
Arbeitszylinder kann sowohl ein einfach als auch doppel wirkender
Arbeitszylinder mit durch wenigstens eines seiner Endteile herausgeführter Kolbenstange
sein, doch kann der erfindungsgemäße Gedanke in gleicher Weise
auch auf kolbenstangenlose Zylinder angewandt werden. Die Arbeitszylinder
sind in der Regel druckmediumsbetätigt, bspw. Pneumatikzylinder,
doch kann eine entsprechende Einrichtung zur Endlagendämpfung auch
bei Arbeitszylindern oder Linearantrieben vorgesehen werden, die
eine andere Form der Betätigung,
bspw. über Seilzüge und dergleichen,
aufweisen.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 Einen
Arbeitszylinder gemäß der Erfindung
im Längsschnitt
in einer Seitenansicht, unter Veranschaulichung einer mittleren
Hubstellung des Kolbens,
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2 eine
Einzelheit „Y" des Arbeitszylinders
nach 1 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung,
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3 eine
Einzelheit „Z" des Arbeitszylinders
nach 1 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung,
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4 den
Arbeitszylinder nach 1 in einer entsprechenden Schnittdarstellung,
unter Veranschaulichung einer Hubstellung des Kolbens, bei der die
beiden Dämpfungselemente
der Endlagendämpfungseinrichtung
gerade miteinander in Eingriff kommen,
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5 den
Arbeitszylinder nach 1 in einer entsprechenden Schnittdarstellung,
unter Veranschaulichung einer Hubstellung, bei der die beiden Dämpfungselemente
der Endlagendämpfungseinrichtung
ganz ineinander eingeschoben sind,
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6 den
Arbeitszylinder nach 1 in einer entsprechenden Schnittdarstellung,
unter Veranschaulichung einer Hubstellung, bei der der Kolben seine
Endlage erreicht hat,
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7 den
Arbeitszylinder nach 1 in einer entsprechenden Schnittdarstellung,
unter Veranschaulichung einer Hubstellung des Kolbens, bei der sich
der Kolben aus seiner Endlage wieder teilweise wegbewegt hat und
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8 einen
Arbeitszylinder gemäß der Erfindung
in der Ausführung
als kolbenstangenloser Zylinder, im Längsschnitt in einer Seitenansicht,
unter Veranschaulichung einer Hubstellung des Kolbens, bei der der
Kolben sich einer Endlage annähert
und die beiden Dämpfungselemente
bereits miteinander in Eingriff gekommen sind.
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Die 1 bis 7 veranschaulichen
einen Arbeitszylinder in Form eines Pneumatikzylinders, der einen
Zylinderkörper
in Form eines Zylinderrohrs 1 und zwei mit dem Zylinderrohr 1 abgedichtet
verbundene Endteile 2, 3 aufweist. Das Zylinderrohr 1 umschließt einen
Zylinderraum, in dem ein Kolben 4 längsverschieblich geführt ist,
der gegenüber
der Innenwand des Zylinderrohrs 1 über Kolbenringdichtungen 5 abgedichtet
ist. Der Kolben 4 teilt den Zylinderraum in zwei Zylinder-
oder Druckkammern 6, 7 auf, die durch den Kolben 4 getrennt
sind.
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Mit
dem Kolben 4 ist eine koaxiale zylindrische Kolbenstange 8 fest
verbunden, die abgedichtet durch das Endteil 2 durch geführt ist.
Eine Kolbenstangendichtung ist bei 9 veranschaulicht. Die
die Zylinderkammer 6 durchquerende Kolbenstange 8 ist auf
der gegenüberliegenden
Kolbenseite verlängert. Auf
ihre Verlängerung 10 ist
eine koaxiale zylindrische Büchse 11 aufgesetzt,
die in die Zylinderkammer 7 ragt und durch eine bei 12 angedeutete,
mit der Kolbenstangenverlängerung 10 verschraubte Schraube
an dem Kolben 4 fixiert ist.
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In
den beiden Endteilen 2, 3 ist jeweils ein in einer
Gewindebohrung 13 mündender
Anschlusskanal 14 ausgebildet, der über ein entsprechendes eingeschraubtes
Anschlussfitting mit einer nicht weiter dargestellten Druckluftquelle
oder einer Entlüftung, jeweils über entsprechende,
eben falls nicht dargestellte Ventile, verbunden werden kann und
der auf seiner anderen Seite jeweils in eine zylindrische, topfartige
Aufnahmeöffnung 15 mündet, die
auf der dem Kolben 4 zugewandten Seite des jeweiligen Endteils 2 bzw. 3 zu
der Zylinderkammer 6 bzw. 7 hin mündet. Die
zu der Kolbenstange koaxiale Aufnahmeöffnung 15 ist in beiden
Endteilen 2, 3 auf der dem Kolben 4 abgewandten
Seite jeweils verschlossen, was bei dem Endteil 2 durch
die Kolbenstangendichtung 9 erreicht ist, während die
Aufnahmeöffnung 15 in
dem anderen Endteil 3 durch ein angeformtes Bodenteil 16 abgeschlossen
ist. Jede der beiden Aufnahmeöffnungen 15 enthält ein in
eine Ringnut 18 in der Nähe ihrer Mündung eingesetztes, rings um
laufendes elastisches Dichtungselement in Gestalt eine O-Rings 20.
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Die
axiale Tiefe der beiden Aufnahmeöffnungen 15 ist
in der Regel gleich und so bemessen, dass sich ohne Verlängerung
der Einbaulänge
des Arbeitszylinders eine maximale Tiefe 21 ergibt.
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Die
Aufnahmeöffnung 15 in
jedem der beiden Endteile 2, 3 bildet jeweils
ein Dämpfungselement
einer Einrichtung zur Endlagendämpfung
des Kolbens 4. Sie wirkt zu diesem Zwecke mit einem zweiten
Dämpfungselement
zusammen, das an dem Kolben 4 vorgesehen ist und jeweils
einen teleskopischen Dämpfungszapfen
aufweist, der bei der Annäherung
des Kolbens an seine jeweilige Endlage in die jeweilige Aufnahmeöffnung 15 abgedichtet
einschiebbar ist, um einen Dämpfungsraum
zu begrenzen, der Druckmedium einschließt, das bei der gedrosselten
Abströmung
aus der Aufnahmeöffnung eine
pneumatische Dämpfung
der Kolbenbewegung bewirkt.
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Das
mit der Aufnahmeöffnung 15 zusammen arbeitende zweite
Dämpfungselement
weist eine zylindrische Hülse 19 auf,
die auf der dem Endteil 2 zugewandten Seite des Kolbens 4 auf
der Kolbenstange 8 und auf der dem anderen Endteil 3 zugewandten Kolbenseite
auf der zylindrischen Büchse 11 jeweils begrenzt
axial längsverschieblich
gelagert ist. Die Hülse 19 ist
auf ihrer dem jeweiligen Endteil 2, 3 zugewandten
Seite bei 22 außen
angefast und an ihrem gegenüberliegenden
Ende mit einem Ringflansch 23 ausgebildet, der eine dem
jeweiligen Endteil 2, 3 zugewandte Anschlagfläche 24 trägt. Dem
Ringflansch 23 jeder der beiden Hülsen 19 ist jeweils
eine Ringnut 25 in der ihm zugewandten Kolbenstirnseite
zugeordnet, die den Ringflansch 24 vollständig aufnehmen kann,
wie dies im Einzelnen noch erläutert
werden wird.
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Wie
insbesondere der Einzelheit „Z" in 3 zu
entnehmen, ist jede Hülse 19 im
Bereiche ihrer Innenwand mit einer Ringschulter 26 ausgebildet,
die mit einer entsprechenden Ringschulter 27 nahe des freien
Endes des Rohres 11 auf der einen Kolbenseite und einer
Ringschulter 28 an der Kolbenstange 8 auf der
anderen Kolbenseite zusammenwirkt. Die Ringschultern 27, 28 sind
von der jeweils benachbarten Kolbenstirnseite so weit beabstandet
und derart auf die Länge
der Hülse 19 abgestimmt,
dass bei der in 1 veranschaulichten ersten kolbenfernen
Endstellung, bei der die Ringschultern 26, 27 bzw. 26, 28 aneinander
anliegen, die beiden Hülsen 19 mit
ihrem Ringflansch 23 im gleichen axialen Abstand von der benachbarten
Kolbenstirnseite stehen und dass in einer zweiten kolbennahen Endstellung
der Flansch 24 jeweils vollständig in der Ringnut 25 aufgenommen ist,
wie dies in 6 für die dem Endteil 3 zugeordnete
Hülse 19 dargestellt
ist.
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In
der in 1 dargestellten ersten Endstellung sind die beiden
Hülsen 19 lösbar verrastet.
Die zugehörige
Rasteinrichtung weist ein in eine Ringnut 29 bzw. 30 der
Kolbenstange 8 bzw. der Büchse 11 eingelegtes
Rastelement in Form eine O-Rings 31 auf, der mit einer
Rastvertiefung 32 auf der Innenwand der Hülse 19 elastisch
nachgiebig zusammenwirkt. In der dargestellten ersten Endstellung
ragt die dem Endteil 3 benachbarte Hülse 19 über einen
großen
Teil ihrer Länge über der
Büchse 11 axial
hinaus, während
die andere Hülse 19 über den
größten Teil ihrer
Länge auf
einem Abschnitt größeren Durchmessers
der Kolbenstange 8 aufliegt. Anstelle der Verrastung kann
alternativ auch eine reibschlüssige
Arretierung der Hülsen
treten.
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An
den beiden Hülsen 19 ist
außerdem, bspw.
anschließend
an die Anfasung 22, eine ringsum laufende Ringwulst 320 ausgebildet,
die mit dem jeweiligen O-Ring 20 in dem Endteil 2 bzw. 3 zusammenwirken
kann und gemeinsam mit diesem Hemmmittel für die von dem jeweiligen Endteil
weggerichtete Axialbewegung der Hülse 19 in der nachstehend geschilderten
Weise bildet.
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Die
beiden Aufnahmeöffnungen 15 in
den Endteilen 2, 3 sind jeweils mit einer Einrichtung
zur gedrosselten Ableitung von in dem von dem Kolben 4,
dem Zylinderrraum bzw. 7 und dem Endteil 2 bzw. 3 umschlossenen
Dämpfungsraum
eingeschlossenem Druckmedium vorgesehen. Bei der beschriebenen Ausführungsform
enthält
diese Einrichtung ein Drosselventil 33, das in dem Detail „Y" der 2 in seinen
Einzelheiten veranschaulicht ist. Das Drosselventil 33 ist
in eine entsprechende Bohrung 34 des jeweiligen Endteils 2 bzw. 3 eingesetzt,
die über
einen koaxialen Kanal 35 mit der Aufnahmeöffnung 15 und über einen
seitlich abgehenden Kanal 36 mit der Zylinderkammer 6 bzw. 7 in
Verbindung steht.
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Das
Drosselventil 33 weist einen Ventilkörper 37 auf, der durch
eine Ventilfeder 38 elastisch gegen einen Ventilsitz 39 angedrückt ist,
wobei sich die Ventilfeder 38 gegen einen in die Bohrung 34 eingeschraubten
Stopfen 400 axial abstützt.
Der Ventilkörper 37 ist
nach Art eines Differentialkolbens ausgebildet. Herrscht in den
beiden Kanälen 35, 36 gleicher Mediumsdruck,
so kann die Ventilfeder 38 den Ventilkörper 37 auf dem Ventilsitz 39 und
damit das Drosselventil geschlossen halten (2). Steigt
der Druck in dem Dämpfungsraum,
und damit in dem Kanal 35, um einen voreingestellten Wert
an, wird der Ventilkörper 37 von
dem Sitz 39 entsprechend abgehoben. In dem Ventilkörper 37 ist
ein Drosselkanal 40 geringen Querschnitts ausgebildet, über den
bei geschlossenem Ventil Luft aus dem Dämpfungsraum in den benachbarten
drucklosen Zylinderraum 6 bzw. 7 abströmen kann.
Der Drosselkanal 40 wirkt als Bypasskanal.
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Die
Endlagendämpfung
des beschriebenen Arbeitszylinders wirkt wie folgt:
Bei der
in 1 dargestellten mittleren Hubstellung des Kolbens 4 sind
die beiden jeweils als längsverschiebbare
Dämpfungselement
wirkenden Hülsen 19 in
ihrer kolbenfernen Endstellung dargestellt, in der sie durch die
beiden als Rastelemente wirkenden O-Ringe 31 verrastet
sind. Die Ringschultern 26, 27 bzw. 26, 28 liegen
aneinander an und definieren die erste kolbenferne Endstellung der
Hülsen 19 bezüglich des
Kolbens 4.
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Bei
der in 4 veranschaulichten Hubstellung hat sich der Kolben 4 durch
entsprechende Druckluftbeaufschla gung der Zylinderkammer 6 und Entlüftung der
Zylinderkammer 7 gegenüber 1 soweit
nach rechts bewegt, dass die Kolbenstange 8 fast ganz in
den Arbeitszylinder eingefahren ist und die rechte Hülse 19 gerade
mit dem ein Hemmmittel bildenden O-Ring 20 der Aufnahmeöffnung 15 des Endteils 3 in
Eingriff kommt. Diese anfängliche
Eingriffnahme wird durch die Anfasung 22 der Hülse 19 begünstigt.
Die Hülse 19 und
die durch die Schraube 12 verschlossene, über den
O-Ring 31 gegen
sie abgedichtete Büchse 11 schließen über den
O-Ring 20 die Aufnahmeöffnung 15 ab
und lassen einen Dämpfungsraum
für den
Kolben 4 entstehen. Gleichzeitig wird das freie Abströmen von
Druckmedium aus der Zylinderkammer 7 über den Anschlusskanal 14 unterbunden.
Druckmedium kann nurmehr über
die Dämpfungskanäle 36, 40, 35 und
das einstellbare Dämpfungsdrosselventil 33 aus
der Zylinderkammer 7 abströmen.
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Bewegen
sich der Kolben 4, die Kolbenstange 8 und eine
damit verbundene Masse mit einer bestimmten Geschwindigkeit weiter
in Richtung Endteil 3, so erfolgt nun wegen des gedrosselten
Abströmens
des Druckmediums aus der Zylinderkammer 7 eine Druckerhöhung in
der Zylinderkammer 7, die der Bewegung entgegenwirkt, d.h.
es erfolgt eine Dämpfung
der Bewegung des Kolbens 4 bei der Annäherung an seine Endlage.
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Im
weiteren Verlauf der Annäherung
an seine Endlage erreicht der Kolben 4 die in 5 dargestellte
Hubstellung in der das längsverschiebbare
Dämpfungselement
in Form der Hülse 19 vollständig in
die Aufnahmeöffnung 15 eingefahren
und damit komplett in das Endteil 3 eingetaucht ist. Die
Anschlagfläche 24 des
Ringflanschs 23 trifft auf die zugeordnete Stirnfläche des
Endteils 3, so dass die Hülse 19 formschlüssig arretiert
wird. Bei fortgesetzter, nach rechts gerichteter Bewegung des Kolbens 4 wird
deshalb die Rastwirkung des als Rastelement wirkenden O-Rings 31 überwunden,
so dass der Kolben 4 schließlich die in 6 dargestellte
Endlage erreichen kann, in der der Ringflansch 23 der Hülse 19 in der
Ringnut 25 des Kolbens vollständig aufgenommen ist und der
Kolben mit seiner Stirnseite auf der Stirnseite des Endteils 3 aufliegt.
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In
dieser Endlage des Kolbens 4 ist die Hülse 19 praktisch über ihre
gesamte Länge
auf die Büchse 11 und
die Schraube 12 aufgeschoben, die axial geringfügig über die
Hülse 19 vorsteht,
wie dies aus 6 zu ersehen ist.
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Aus
einem Vergleich der 4 und 6 ist die
Länge des
Dämpfungshubes
abzulesen:
Der Weg des Kolbens 4 von der Hubstellung
aus, in der der Dämpfungsraum
in der Zylinderkammer 7 gerade ausgebildet wird bis zu
der Endlage in 6, wird als der Dämpfungshub 41 bezeichnet.
Wäre, wie dies
im Prinzip dem Stand der Technik entspricht, nur ein einheitlicher
Dämpfungszapfen
mit dem Kolben 4 verbunden, so ergäbe sich als Dämpfungshub
nur der in 4 mit 42 bezeichnete
(kleine) Weg, der im Wesentlichen durch die von der Anschlagfläche 24 aus
gerechnete axiale Länge
der Hülse 19 bestimmt ist.
Da die Hülse 19 auf
der Büchse 11 längsverschieblich
gelagert ist, ergibt sich eine Teleskopwirkung, durch die der Dämpfungshub 41 im
Vergleich zu dem erwähnten
Dämpfungshub 42 auf
fast das Doppelte vergrößert wird.
Ohne Teleskopierung wäre bei
gleicher axialer Länge
des Arbeitszylinders nur ein Dämpfungshub 42 möglich. Wie
bereits Eingangs erwähnt,
ist insbesondere bei großen
Massen eine längere
Dämpfungsstrecke
sinnvoll, weil sie u.a. zu einem besseren stoßfreien Abbau der kinetischen Energie
beiträgt.
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Wenn
die Kolbenstange 8, ausgehend von der Endlage nach 6,
nach links gerichtet wieder ausfährt,
wird die Hülse 19 zunächst aus
der Aufnahmeöffnung 15 herausgezogen,
weil sie über
den O-Ring 31 reibschlüssig
mit der Büchse 11 und
damit mit dem Kolben 4 gekoppelt ist. Im Verlauf dieser Ausfahrbewegung
läuft aber
die Wulst 32 gegen den ein Hemmmittel bildenden O-Ring 20 an,
der die bereits überwiegend
aus der Aufnahmeöffnung 15 herausgezogene
Hülse 19 daran
hindert, die Aufnahmeöffnung 15 vollständig zu
verlassen (7). Bei der weiteren Ausfahrbewegung
des Kolbens 4 wird deshalb die Büchse 11 aus der festgehaltenen
Hülse 15 herausgezogen,
bis die Ringschultern 26, 27 aneinander anliegen
und damit, bei fortgesetzter Ausfahrbewegung, die von dem O-Ring 20 und
dem Wulst 32 gebildete Verrastung überwunden wird. Damit ist sichergestellt,
dass die das verschiebliche Dämpfungselement
bildende Hülse 19 wieder
in ihre erste kolbenferne Endstellung zurückgebracht wird, so dass sie
bei der nächst
folgenden Einfahrbewegung wieder in der korrekten Ausgangsposition
nach 1 steht und damit die volle Dämpfungslänge 41 zur Verfügung steht.
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Die
Endlagendämpfung
wurde im Vorstehenden im Zusammenhang mit der Annäherung des
Kolbens 4 an das der Kolbenstange 8 abgewandte
Endstück 3 beschrieben.
Die Verhältnisse
bei der Annäherung
des Kolbens an das andere Endteil 2 sind gleich, so dass
sich eine nochmalige Erörterung
erübrigt.
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Die
Erfindung wurde im Vorstehenden anhand der eines doppelwirkenden
Pneumatikzylinders beschrieben, der mit einer Kolbenstange 8 arbeitet. Sie
ist grundsätzlich
auch auf kolbenstangenlose Arbeitszylinder anwendbar, wie dies anhand
der 8 beispielhaft veranschaulicht ist.
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Kolbenstangenlose
Arbeitszylinder sind in vielfältigen
Ausführungsformen
bekannt. Beispiele dafür
sind in der
EP 0 260
344 B1 und der US-A 4,373,427 beschrieben. Bei solchen
Arbeitszylindern ist das zapfenförmige
Dämpfungselement
häufig
mit den Endteilen des Zylinders fest verbunden, wobei das Dämpfungselement
bei der Bewegung des Kolbens gegen die Endlage in diesen eintritt.
Es sind, wie die US-Patentschrift zeigt, auch umgekehrte Konstruktionen
schon vorgeschlagen worden, was dann aber zu entsprechend dicken
Endteilen führt. Wenn
das Dämpfungselement
an dem jeweiligen Endteil angeordnet ist, wird der bei diesen Arbeitszylindern
im Kolben ohnehin vorhandene Platz vorteilhaft für die pneumatische Dämpfung ausgenutzt
und die Endteile können
relativ kurz und unabhängig
von der Dämpfungslänge gehalten
werden. Die Erfindung erlaubt es ohne Verlängerung der Einbaulänge des Zylinders
auch in diesen Fällen
wesentlich längere Dämpfungswege
zu erzielen wie dies aus
8 auffällig zu entnehmen ist:
Von
dem Arbeitszylinder sind nur für
die Erfindung wesentliche Teile erläutert und bezeichnet. Wegen der
Einzelheiten kann auf die vorgenannten Druckschriften Bezug genommen
werden. Der rohrförmige Zylinderkörper
51 ist
endseitig durch zwei Endteile
52,
53 verschlossen
und umschließt
einen Zylinderraum, in dem ein Kolben
54 längsverschieblich
geführt
ist. Der Zylinderkörper
51 ist
mit einem Längsschlitz
versehen, durch den ein mit dem Kolben
54 verbundener Steg
nach außen
zu einem Kraftübertragungselement
55 führt. Der
Längsschlitz
ist durch ein elastisches Dichtband
56 verschlossen, das
zweiteilig ist und das die Zylinder- oder Druckkammer
57,
58 beidseitig
des Kolbens
54 nach außen
zu abdichtet. Jedes der beiden Endteile
52 trägt einen
in den jeweiligen Zylinderraum
57 bzw.
58 vorragendes rohrförmiges Lagerteil
59,
das koaxial zu dem Kolben
54 ausgerichtet ist. Auf jedem
Lagerteil
59 ist eine Hülse
19 entsprechend
den
1 bis
7 längsverschieblich gelagert,
der eine koaxiale zylindrische Aufnahmeöffnung
15 in der gegenüberliegenden Stirnseite
des Kolbens
54 zugeordnet ist. Die Hülse
19 ist wie insbesondere
in
3 dargestellt, gestaltet und gelagert. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals
erläutert.
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Ähnliches
gilt für
die Ausbildung der Aufnahmeöffnung 15,
die sich in Form einer Sackbohrung axial in den Kolben 54 hinein
erstreckt. In den Endteilen 52, 53 münden die
rohrfömmigen
Lagerteile 59 jeweils in einen Kanal 60, der zu
einem Drosselventil 33, ähnlich wie in 2,
führt.
Aufbau und Wirkung dieses Ventils sind, wie in bereits anhand von 2 erläutert, so
dass sich auch hier eine nochmalige Erklärung erübrigt.
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8 zeigt
den kolbenstangenlosen Arbeitszylinder in einer Hubstellung, bei
der die ein Dämpfungselement
bildende linke Hülse 19 in
der ausgefahrenen Endstellung, d.h. von dem Endteil 52 entfernt
dargestellt ist. Auch hier hält
eine Rastierung oder ggfs. einfach ein Reibschluss zwischen dem
Lagerteil 59 und der verschiebbaren Hülse 19 das von dieser
gebildete, verschiebbare Dämpfungselement in
der ausgefahrenen Lage. Bei einer Bewegung des Kolbens in Richtung
auf die linke Endlage zu wird die Hülse 19 zuerst in die
Aufnahmeöffnung 15 eingeschoben,
worauf die Hülse
selbst auf dem Lagerteil 59 bis zur Anlage an dem Endteil 52 teleskopartig weitergeschoben
wird. Eine Rastierung oder ein einfacher Reibschluss zwischen der
Hülse 19 und
dem Hemmmittel bildenden O-Ring 20 sorgt dafür, dass die
das verschiebbare Dämpfungselement
bildende Hülse 19 bei
einer Kolbenbewegung weg von dem Endteil 52 in die in 8 dargestellt
ausgefahrene Endstellung zurück
gebracht wird.
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Die
Erfindung wurde im Vorstehenden im Zusammenhang mit einem Drosselventil 33 erläutert, das
die Drosselung des aus der jeweiligen Zylinderkammer abströmenden Druckmediums
bei der Annäherung
des Kolbens an ein Endteil bewirkt und damit die Dämpfung reguliert.
Insbesondere bei Pneumatikzylindern mit längerem Dämpfungsweg, kann es zweckmäßig sein,
anstelle eines solchen Drosselventils ein Druckbegrenzungsventil
vorzusehen, wie dies bspw. aus der US-A 3,196,753 bekannt ist. Die Kombination
eines verlängerten
Dämpfungshubes durch
Teleskopierung in der geschilderten Weise mit einem Druckbegrenzungsventil
bringt eine wesentliche Verbesserung der Einstellbarkeit der pneumatischen
Dämpfung.
Weil Druckbegrenzungsventile unterhalb eines bestimmten eingestellten
Schwellwertes schließen,
ist es in diesem Falle zweckmäßig, einen
Parallelkanal (vergl. Kanal 40 in 2) vorzusehen, über den
die Restluft aus dem Dämpfungsraum zu
dem Anschlusskanal abgeleitet wird, um so in zügiges Erreichen der Endlage
des Kolbens zu gewährleisten.