DE2020004B2 - Einrichtung zur selbsttätigen Umsteuerung für pneumatische Geräte - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Selbsttätigen Umsteuerung für pneumatische Geräte mit einem einzigen, sich entsprechend der Betätigungsfolge periodisch erweiternden und verkleinernden Arbeitsraum, wobei die Umsteuerungseinrichtung ein über eine Druckluft-Einlaßverbindung und eine Druckluft-Auslaßverbindung mit dem Arbeitsraum des Gerätes in Verbindung stehendes Schieberventil aufweist, dessen Spindel unter dem Einfluß einer elastischen Vorspannung steht, die die Spindel in ihrer Ausgangsstellung hält bzw. in die Ausgangsstellung zurückdrängt.

Es ist eine Steuerung der oben beschriebenen Art für Drucklufthämmer bekannt (OE-PS 1 58 762), bei welchen ein gegen die Wirkung einer Rückholfeder vorzutreibender Arbeitskolben vorgesehen ist, durch dessen Bewegung das Volumen des Arbeitsraumes entsprechend der Betätigungsfolge periodisch erweitert und verkleinert wird. Ein wesentliches Element dieser bekannten Steuerungsvorrichtung ist ein vor dem Ventil angeordneter Ds »ckluftvorraum, in welchem beim 6s Einströmen der Druckluft in den Arbeitszylinder ein Druckabfall eintritt, der das Steuerventil schließen läßt, während das öffnen des Steuerventils durch Aufbau eines Überdruckes in dem Druckluftvorraum erfolgt. Ferner ist bei dieser bekannten Steuerungseinrichtung der Arbeitsraum mit einer zusätzlichen Auspufföffnung versehen. Diese bekannte Art der Umsteuerung ist relativ anfällig, insbesondere gegen Verschmutzungen oder sonstige Störungen in den Drucklufteinlaß- und Druckluftauslaß-Verbindungen zwischen dem Steuerventil und dem Arbeitsraum. Ferner ist diese bekannte Umsteuerungseinrichtung auch sehr empfindlich gegen unterschiedliche Betätigungsweise des Gerätes, da die Entstehung eines Unterdruckes und der Aufbau eines Überdruckes in den Druckluftvorraum maßgeblich davon beeinflußt wird, wie stark das handbetätigte Druckluft-Einlaßventil geöffnet wird. Schließlich ist diese bekannte Umsteuerungseinrichtung auch sehr empfindlich gegen Druckschwankungen in der Arbeits-Druckluft. Um dies einigermaßen auszugleichen, ist bei dem bekannten Gerät vor dem handbetätigten Druckluftventil noch eine Drosselschraube angeordnet.

Es ist ferner eine Steuerungseinrichtung für Preßluft-Schlagwerkzeuge mit federbelastetem Steuerschieber bekannt, bei der das Steuerventil als Schieberventil eine Ventilspindel mit zwei in entgegengesetzter Richtung wirksamen, unterschiedlich großen Kolben in zwei voneinander getrennten Ventilkammern aufweist, von denen die von dem kleineren Kolben begrenzte Ventilkammer über eine von dem Ventil gesteuerte Verbindung in der Ausgangsstellung mit der Druckluftquelle und die von dem größeren Kolben begrenzte Ventilkammer in der Endstellung über eine Verbindung zur Außenluft durch eine freigegebene öffnung verfügen (OE-PS 1 22 431). Diese letztere Steuerungseinrichtung ist jedoch nur in Verbindung mit Arbeitszylindern bekannt, deren Kolben im Wechsel zweiseitig mit Preßluft beaufschlagt wird. Hierzu müssen im Arbeitszylinder selbst Auspufflöcher angebracht sein, die der einen und der anderen Endlage des Arbeitskolbens zugeordnet sind, um jeweils bei Erreichen der einen oder anderen Endlage des Arbeitskolbens auf der bis dahin mit Druckluft beaufschlagten Kolbenseite Druckluft entweichen und einen Druckabfall entstehen zu lassen, der zur Betätigung des Schieberventils benutzt wird. Diese bekannte Umsteuerungseinrichtung hat damit erheblichen Bedarf an Druckluft, da durch die beiden Auspufföffnungen bei Erreichen der einen und anderen Endlage des Arbeitskolbens zeitweilig eine direkte Verbindung zwischen dem Drucklufteinlaß und der jeweils freigegebenen Auspufföffnung besteht. Im übrigen neigen an Arbeitskolben angebrachte Auspufföffnungen zum Verschmutzen und vor allem bei kühler Witterung zum Vereisen. Hierdurch wird jedoch bei dieser bekannten Umsteuerungseinrichtung die Funktion des Schieberventils in Frage gestellt. Außerdem ist bei dieser letzteren Einrichtung kein Arbeitsraum vorgesehen, dessen Volumen sich entsprechend der Betätigungsfolge periodisch erweitert und verkleinert. Vielmehr wird der zweiseitig beaufschlagte Kolben lediglich innerhalb des konstantes Volumen aufweisenden Arbeitsraumes hin- und hergeschoben. Dadurch ist es bei derartigen Einrichtungen grundsätzlich notwendig, ein die Bewegung des Kolbens übertragendes Element, üblicherweise eine Kolbenstange, zu benutzen. Es ist jedoch nicht möglich, ein den Arbeitsraum abgrenzendes bewegliches Element, beispielsweise einen einseitig beaufschlagten Kolben, direkt zur Betätigung von Arbeits- oder Werkzeuggeräten, wie Zangen, Scheren u. dgl. zu benutzen.

Demgegenüber will die Erfindung für pneumatische

Geräte, deren Arbeitsvolumen sich entsprechend der Betätigungsfolge periodisch erweitert und verkleinert eine selbsttätige Umsteuerungseinrichtung schaffen, die auch bei relativ kleiner Ausbildung der Geräte sicher arbeitet und deren Druckluftaufwand im Vergleich zu den bekannten Steuerungen solcher Art wesentlich verringert ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung d durch gelöst, daß die Ventilspindel in an sich bekannter Weise zwei in entgegengesetzter Richtung wirksame, unterschiedlich große Kolben in voneinander getrennten Ventilkammern aufweist, von denen die von dem kleineren Kolben begrenzte Ventilkammer über eine von dem Ventil gesteuerte Verbindung in der Ausgangsstellung mit der Druckluftquelle und die von dem größeren Kolben begrenzte Ventilkammer in der Endstellung durch eine freigegebene öffnung mit der Außenluft verbunden sind und daß die Drucklufteinlaß- und Auslaßverbindungen zwischen dem Schieberventil und dem Arbeitsraum ständig offer, sind und in je eine der beiden Ventilkammern münden, wobei die in den durch den größeren Kolben begrenzte Vemilkammer mündende Druckluft-Auslaßverbindung zusammen mit der von dem größeren Kolben gesteuerten öffnung die einzige Entlüftung für den Arbeitsraum darstellt.

Durch die Erfindung wird eine besonders günstige Umsteuerungseinrichtung geschaffen, in der das Schieberventil mit nur sehr geringem Druckluftaufwand arbeitet und auch bei Ausführung in kleinen Abmessungen keine Gefahr für die sichere Funktion der Umsteuerungseinrichtung besteht. Die Umsteuerungseinrichtung gemäß der Erfindung eignet sich daher insbesondere für pneumatische Arbeitsgeräte und Werkzeuge wie Zangen, Scheren, Stoßgeräte od. dgl. Die Art der Volumenänderung des Arbeitsraumes kann verschieden sein. Es kann sich um die Bewegung eines einseitig mit Druckluft beaufschlagten Kolbens in einem Arbeitszylinder oder auch um die Dehnung und das Zusammenziehen eines blähbaren Körpers handeln, der die Arbeitsenergie der Druckluft in die Betätigung eines Arbeitsgerätes umsetzt. Um das jeweilige Arbeitsgerät auf einen gewünschten Arbeitstakt einstellbar zu machen, kann im Rahmen der Erfindung in der ständig offenen Druckluft-Einlaßverbindung zwischen dem Arbeitsraum des Gerätes und der durch den kleineren Kolben begrenzten Ventilkammer, des Schieberventils eine einstellbare Engstelle ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung in Verbindung mit einem pneumatischen Kolbenantrieb für ein Werkzeug wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 die Einrichtung schematisch in axialem Schnitt in Ausgangsstellung und

F i g. 2 die Einrichtung in entsprechender Darstellung wie Fig. 1, jedoch in Endstellung, aus welcher die selbsttätige Umsteuerung in die Ausgangsstellung erfolgt.

Das nicht dargestellte Werkzeug ist in oder an einem Schaft angeordnet, der aus einem Vorderteil I₁ einem mittleren Teil 2 und einem rückwärtigen Teil 3 zusammengesetzt ist. Der Vorderteil 1 enthält einen zylindrischen Arbeitsraum 15, in welchem im dargestellten Beispiel ein unter dem Einfluß einer Rückholfeder 4 stehender Kolben angeordnet ist. Der Mittelteil 2 enthält das Schieberventil 25, das ein kombiniertes Einlaß- und Entlüftungs- oder Auslaßventil ist. Das Schieberventil 25 weist eine Spindel 8 auf, an deren einem Ende ein kleinerer Kolben 9 und am anderen Ende ein größerer Kolben 10 vorgesehen sind. Die von dem kleineren Kolben 9 begrenzte Ventilkammer 6 liegt in der Einlaß-Ventilseite und ist über eine von dei Spindel 8 gesteuerte Verbindung, nämlich über die bohrungen 11, 12 und 13 in der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung mit einer Druckluftquelle verbunden. Ferner besteht zwischen der Ventilkammer 6 und dem Arbeitsraum 15 des Gerätes die ständig offene Druckluft-Einlaßverbindung 23, in welcher eine ständig offene, jedoch einstellbare Engstelle 14 angeordnet ist. Die von dem größeren Kolben 10 begrenzte Ventilkammer 7 ist über die ständig offene Druckluft-Auslaßverbindung 24 mit dem Arbeitsraum 15 verbunden und wird bei dtrr Umsteuerung des Ventils durch die dann von dem größeren Kolben 10 freigegebene Entlüftungsöffnung 16 mit der Außenluft in Verbindung gebracht.

Der rückwärtige Teil des Schaftes 2 enthält eine abgesetzte Bohrung 17, welche den Anschluß 18 für die Druckluft mit der Bohrung 13 des mittleren Schaftteiles 2 verbindet. In der abgesetzten Bohrung 17 ist ein Kugelventil 19 untergebracht, das mit Hilfe eines Handhebels unter Vermittlung eines federbelasteten Stößels 21 geöffnet werden kann.

Ohne Betätigung des Handhebels 20 nehmen das Schieberventil und das Handbetätigungsventil 19 die in Fig. 1 gezeigte Lage ein. Dazu ist die Spindel 8 des Schieberventils 20 durch die Feder 22 belastet.

Wenn der Handhebel 20 gegen den Schaft gedrückt und dadurch das Kuppelventil 19 von seinem Sitz verschoben wird, strömt Druckluft durch die Bohrungen 13, 12 und 11 in die vom kleineren Kolben 9 begrenzte Arbeitskammer 6 des Schieberventils 25. Von dort strömt die Druckluft durch die Drucklufteinlaßverbindung 23 und die Engstelle 14 weiter in den Arbeitsraum

15 des Gerätes und wirkt auf den Kolben 5, der sich entgegen der Rückholfeder 4 bewegt. Solange sich der Kolben 5 in Arbeitsrichtung bewegt, kann sich in dem Arbeitsraum 15 keine wesentliche Drucksteigerung aufbauen, so daß die aus dem Arbeitsraum 15 in die Ventilkammer 7 gelangende Luft nicht in der Lage ist, den größeren Kolben 10 derart zu belasten, daß er die gemeinsame Wirkung der Druckluftbelassung des kleineren Kolbens 9 und der Feder 22 überwinden könnte. Sobald sich der Druck in der Arbeitskammer 15 aber bei Verzögerung der Kolbenbewegung stetig im Interesse einer hohen Arbeitsleistung aufbaut, so wird diese Drucksteigerung auch in die Ventilkammer 7 übertragen und auf den größeren Kolben 10 wirksam. Bei zunehmendem Druck in der Ventilkammer 7 wird das Stadium erreicht, das die von dem erhöhten Luftdruck am größeren Kolben 10 erzeugte Kraft die entgegen wirkenden Kräfte des Kolbens 9 und der Feder 22 überwindet und die Ventilspindel 8 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung bewegt. Infolgedessen wird die Verbindung der durch den kleineren Kolben 9 begrenzten Ventilkammer 6 mit der Druckquelle unterbrochen, während die Entlüftungsöffnung 17 durch den Kolben 10 freigegeben wird. Die Druckluft kann jetzt aus dem Arbeitsraum 5 durch die Druckluft-Auslaßverbindung 24, die vom größeren Kolben 10 begrenzte Ventilkammer 7 und die Entlüftungsöffnung

16 ins Freie entweichen. Sobald dadurch der Druck im Arbeitsraum 15 und somit auch in der Ventilkammer 7 unter ein der Spannung der Feder 22 entsprechendes Maß abgesunken ist* kann die Feder 22 jetzt die Spindel 8 mit den beiden Kolben 9 und 10 wieder in die in F i g. 1 gezeigte Lage zurückschieben, so daß der neue Arbeitsvorgang beginnen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Umsteuern für pneumatische Geräte mit einem einzigen, sich entsprechend der Betätigungsfolge periodisch erweiternden und verkleinernden Arbeitsraum, wobei die Umsieuerungseinrichtung ein über eine Drucklufteinlaßverbindung und eine Druckiuftauslaßverbindung mit dem Arbeitsraum des Gerätes in Verbindung stehendes Schieberventil aufweist, dessen Spindel unter dem Einfluß einer elastischen Vorspannung steht, die die Spindel in ihrer Ausgangsstellung hält bzw. in die Ausgangsstellung zurückdrängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (8) in an sich bekannter Weise zwei in entgegengesetzter Richtung wirksame unterschiedlich große Kolben (9,10) in voneinander getrennten Ventilkammern (6, 7) aufweist, von denen die von dem kleineren Kolben (9) begrenzte Ventilkammer (6) über eine von dem Ventil (25) gesteuerte Verbindung (11, 12, 13, 14) in der Ausgangsstellung (Fig. 1) mit der Druckluftquelle (18) und die von dem größeren Kolben (10) begrenzte Ventilkammer (7) in der Endstellung (Fig.2) durch eine freigegebene öffnung (16) mit der Außenluft verbunden sind und daß die Drucklufteinlaß- und Auslaßverbindungen (23, 24) zwischen dem Schieberventil (25) und dem Arbeitsraum (15) ständig offen sind und in je eine der beiden Ventilkammern (6,7) münden, wobei die in die durch den größeren Kolben (10) begrenzte Ventilkammer (7) mündende Druckluft-Auslaßverbindung (24) zusammen mit der von dem größeren Kolben (10) gesteuerten öffnung (16) die einzige Entlüftung für den Arbeitsraum (15) darstellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ständig offenen Druckluft-Einlaßverbindung (23) zwischen dem Arbeitsraum (15) des Gerätes und der durch den kleineren Kolben (9) begrenzten Ventilkammer (6) des Schieberventils (25) eine einstellbare Engstelle (14) ausgebildet ist.