SE534310C2 - Arrangemang samt förfarande för dämpning av en kolvrörelse - Google Patents

Abstract

Arrangemang för dämpning av en kolvrörelse i en tryckluftcylinder (10; 20).nämnda arrangemang innefattar:- en tryckluftcylinder (10; 20);- en ventilanordning;- en tryckluftanordning, och- en styrenhet, varvidarrangemanget kännetecknas av att styrenheten innefattar don för att styraventilanordningarna pä sädant sätt att kolvens (12; 22) rörelse dämpas innan den när tryckluftcylinderns höije. Uppfinningen avser även ett förfarande för styrning av nämnda arrangemang. (Fig. 1)

Description

IO 15 20 25 30 534 310 Tryckluftcylindern har en längsgående axel samt en i ett cirkulärcylindriskt hälrum placerad kolv i vilken axeln är fäst. Kolven och axeln är rörliga mellan åtminstone två olika positioner i hålrummet. Kolvens placering i hålrummet resulterar i ett utrymme V1 på ena sidan av kolven samt ett utrymme V2 på motsatt sida av kolven. Genom att ansluta tryckluften och trycksätta respektive utrymme V1 och V2 kan kolven, och därigenom den därtill kopplade sidoslagaxeln, förflyttas i önskad riktning.

När tryckluft tillförs utrymmet V1 eller V2 förflyttas kolven snabbt i riktning mot något av ändlägena där den stannar då den slår i cylinderns omgivande hölje.

Detta ger dock upphov till att ett kraftigt slamrande ljud uppstår då kolven slår i höljet.

Det finns idag några olika lösningar för att dämpa detta slamrande ljud. En variant är att anordna en stötdämpande elastisk del mellan kolvens och höljets kontaktytor. Nackdelen med denna lösning är att den stötdämpande delen efter en tid går sönder vilket leder till att dämpningen uteblir, och l värsta fall att de återstående delarna bromsar eller låser kolven i höljet.

En annan lösning för att dämpa detta slamrande ljud är att placera en per- manent strypning i anslutning till trycklufttillförseln till respektive utrymme så att kolvens hastighet sänks och därigenom ej förflyttas med samma hastighet mot höljet. Strypningen saktar därigenom även ner själva växlingen vilket är en klar nackdel då snabb växling är viktigt för växellådan.

Ytterligare en dämpningsanordning är hydraulisk dämpning. Denna är dock dyr då den är komplicerad, kräver underhåll samt fungerar inte på tillfredställande sätt vid låga temperaturer.

Behov föreligger således för ett effektivt arrangemang för dämpning av kolven så att den inte slår i höljet. samt vilket inte lider av de ovan beskrivna nack- delarna. 10 15 20 25 30 534 310 Sammarnfattningav uogfinnigggg Föreliggande uppfinning har till syfte att undanröja ovanstående problem. Syftet uppnås genom ett arrangemang enligt det första siälvständiga patentkravet, samt ett förfarande enligt det andra självständiga patentkravet.

Arrangemanget för dämpning av en koivrörelse i en tryckluftcylinder innefattar: - en tryckluftcylinder med åtminstone en längsgående axel vilken är avsedd för kraftöverföring frän tryckluftcyiindern, nämnda tryckluftcylinder innefattar ett hölje innanför vilket en kolv sammankopplad med den längsgående axeln är placerad på sådant sätt att det bildas ett utrymme på vardera sidan av kolven och att det till respektive utrymme är anslutet en tryckluftslang eller rör; - en ventilanordning anordnad längs respektive tryckluftslang eller rör; - en tryckluftanordning för matning av tryckluft till vardera utrymme via respektive tryckluftslang eller rör, och - en styrenhet kopplad till vardera ventilanordning för att styra när tryckluft tillförs, samt tillåts lämna utrymmena itryckluftcylindern via tryckluftslangama eller rören.

Arrangemanget enligt uppfinningen kännetecknas av att styrenheten innefattar don för att styra ventilanordningarna på sådant sätt att den genom att styra tillförseln av tryckluft till något av utrymmena itryckluftcylindern genererar en förflyttning av kolven och den därtill kopplade axeln, samt även styr ventil- anordningarna sä att tryckluft tillförs det andra utrymmet innan kolvens förflyttning har påbörjats för att därigenom dämpa kolvens rörelse.

Arrangemanget använder således tryckluft, vilken redan finns tillgänglig i arrangemanget för att generera den önskade kolvrörelsen, som dämpnings- medium. Detta arrangemang kräver således ytterst få komponenter då dämpningsmediumet, tryckluften, tillförs respektive avlägsnas från tryck- luftcylindern via de två tryckluftslangarna som även används för att generera tryckluftcylinderns önskade koivrörelse. 15 20 25 30 534 350 Arrangemanget resulterar i mycket god dämpning av kolven innan den träffar tryckluftcylinderns hölje utan att vara komplicerat och därigenom dyrt. Den goda dämpningen erhålls genom att tryckluften som används för att dämpa kolvens rörelse tillförs redan innan kolvens rörelse påbörjats.

En utföringsform av arrangemanget innefattar don för positionsdetektering av kolven. En detekterad position vidarebefordras såsom en parameter till styr- enheten och används däri för att bestämma när tryckluft skall tillföras utrym- mena för optimal dämpning. Positionsbestämningen av kolven möjliggör att dämpningen kan varieras och anpassas beroende pà omgivande faktorer så som tryckluftcylinderns temperatur vilken inverkar avsevärt pà kolvens förflyttningshastighet. l en utföringsform av arrangemang är donet för positionsdetektering av kolven placerat i ett av utrymmenas axiella förlängning och innefattar en andra axel koaxiell med den första axeln och placerad på motsatt sida av kolven som den första axeln samt en positionsbestämningsenhet innefattande ett urtag i vilket den andra axeln förflyttas så att kolvens position itryckluftcylindern kan detekteras. Denna typ av don för positionsdetektering av kolvens läge ger en tillförlitlig och precis bestämning av kolvens position frän vilken även kolven förflyttning kan fastställas.

I en utföringsform av arrangemanget är kolven rörlig mellan två positioner i tryckluftcylindern, och i en annan utföringsform av arrangemanget är kolven rörlig mellan tre positioner i tryckluftcylindern där den mellersta positionen är en viloposition till vilken kolven äterförs med hjälp av en spiralfjäder placerad runt axeln mellan kolv och hölje på vardera sidan av kolven. Tryckluftcylindern kan ha olika utformningar beroende på i vilken applikation den skall användas.

Oavsett utföringsform av arrangemanget erhälls ett tillförlitligt arrangemang samt mycket god dämpning av kolvrörelsen. 10 15 20 25 30 534 310 5 I en utföringsform av arrangemanget är ventilanordningen en magnetventil vilken ger möjlighet till styrning av tryckluftflödet till och från tryckluftcylinderns utrymmen med tillfredställande precision.

Arrangemanget enligt uppfinningen kan med fördel användas i en växellåda där tryckluftcylinderns längsgående axel är kopplad till någon av växellådans axlar som används vid in respektive frånkoppling av olika växellägen i växellådan.

Arrangemanget enligt uppfinningen reducerar slitaget på de i växellådan ingående delarna samt sänker mängden ljud som genereras varje gång kolven slår i tryckluftcylinderns hölje.

När arrangemanget används i en växellåda kan tryckluftcylinderns längsgående axel med fördel kopplas till en sidoslagaxel i växellådan. Sidoslagaxeln är trans- versell i förhållande till växellådans huvudaxel samt sidoaxel.

Den föreliggande uppfinningen avser även ett förfarande för dämpning av en kolvrörelse i ett arrangemang enligt ovan, varvid nämnda förfarande innefattar stegen att: - styrenheten aktiverar ventilanordningen så att utrymmet som skall användas för dämpning av kolvens rörelse trycksätts åtminstone en gång innan kolvens rörelse påbörjats för att därigenom dämpa kolvens rörelse innan den når höljet; - styrenheten aktiverar ventilanordningen för att trycksätta utrymmet som genererar kolvrörelse i önskad riktning.

Detta förfarande ger en mycket god dämpning av kolvrörelsen utan att kräva stora modifieringar av existerande tryckluftcylindrar. l en utföringsform av förfarandet innefattar det även steget att detektera kolvens position och att i styrenheten använda denna information för tillförlitlig styrning av trycksättningen av utrymmena i tryckluftcylindern. Detta ytterligare steg innebär att det går att erhålla mer precis styrning av kolvdämpningen utifrån rådande förutsättningar. 10 15 20 25 30 534 310 l en utföringsform av förfarandet trycksätts de två utrymmena samtidigt. Detta är ett enkelt och således tillförlitligt sätt att tillgodose den önskade dämpningen vilket innebär mindre komplicerad styrenhet samt styrdon.

En utföringsform av förfarandet innefattar även steget att luften i utrymmet som används för dämpning av kolvens rörelse någon gång efter det att utrymmet trycksatts tillåts lämna utrymmet via tryckluftslangen eller röret genom att styrenheten öppnar tryckluftventilen. Detta ytterligare steg innebär ytterligare en parameter för att optimera kolvdämpningen.

Kort figurbeskrivning Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till de utföringsformer av uppfinningen som visas i ritningsfigurerna, där: Figur 1 visar en första utföringsform av en tryckluftcylinder schematiskt.

Figur 2 visar en andra utföringsform av en tryckluftcylinder schematiskt.

Figur 3 visar schematiskt ett alternativ för trycksättning av tryckluftcylinderns utrymmen i ett diagram.

Figur 4 visar schematiskt ett andra alternativ för trycksättning av tryckluftcylinderns utrymmen l ett diagram.

Utförlig beskrivning av uppfinningen l figur 1 visas en första utföringsform av en mycket enkel tryckluftcylinder 10 schematiskt. Tryckluftcylindern innefattar ett hölje 11 vilket inrymmer en kolv 12 samt en därtill kopplad longitudinell axel 13 vilken sträcker sig från centrum av kolvens ena sida genom tryckluftcylinderns 10 ena ändvägg och vidare ur höljet 11 där den axiella rörelsen som genereras av tryckluftcylindern kan användas på lämpligt sätt i önskad applikation.

Tryckluftcylinderns 10 inre hålrum är huvudsakligen cirkulärcylindriskt men kan även ha andra former så länge dess form överensstämmer med kolvens form.

För att tryckluftcylindern skall fungera på avsett sätt är det viktigt med god tätning mellan kolvens yttre periferi och hålrummets insida, samt mellan axelns 20 25 30 534 310 7 periferi och utgången i höljets ändvägg. Det finns olika typer av glidtätningar som kan placeras på kolvens yttre periferi samt på utgängens inre yta. Höljets utsida kan ha olika former beroende pä i vilken applikation tryckluftcylindern skall användas i.

Pä vardera sidan av kolven 12 bildas i hålrummet ett utrymme vars storlek (volym) beror av kolvens läge i tryckluftcylindern. I figur 1 och 2 benämns det ena utrymmet V1 medan utrymmet på motsatt sida av kolven benämns V2.

Volymen på dessa utrymmen beror som tidigare nämnts av kolvens axiella position i hålrummet. I utföringsformen som visas i figur 1 är kolven, och den därtill kopplade axeln, rörliga mellan två olika positioner i vardera änden av hålrummet medan kolven i den utföringsform av tryckluftcylindern som visas i figur 2 är rörlig mellan tre olika positioner.

I vardera änden av tryckluftcylindern är en tryckluftslang 14 med tillhörande tryckluftventil 30, ansluten till hålrummet nära respektive ändvägg på sådant sätt att den ena slangen mynnar i utrymmet V1, medan den andra slangen mynnar i utrymmet V2 på kolvens motsatta sida. Respektive tryckluftslangs 14 är ansluten till en tryckluftkälla 31 vilken konstant förser respektive slang med tryckluft. Genom att öppna ventilen och därigenom ansluta tryckluften och trycksätta respektive utrymme V1 och V2 kan kolven, och därigenom den därtill kopplade axeln, förflyttas i önskad riktning mellan de två Iägena.

I figur 2 visas en andra utföringsform av en tryckluftcylinder 20. Denna tryckluftcylinder har även den ett omgivande hölje 21 vilket innefattar ett huvudsakligen cirkulärcylindriskt hålrum samt en kolv 22 och därtill kopplad longitudinell axel 23. Axeln 23 sträcker sig i detta fall ut frän båda sidor av kolven centrum. På den ena sidan av kolven sträcker den sig från kolven genom utrymmet V2 på denna sida av kolven och vidare ur höljet 21 där den axiella rörelsen som genereras av tryckluftcylindern kan användas på lämpligt sätt. 20 25 30 534 310 8 På kolvens 22 andra Sida sträcker sig en andra axel 29 koaxiellt med den första axeln 23. Den andra axeln 29 används som en del i en positionsbestämnings- enhet 26 placerad i utrymmets axiella förlängning. Positionsbestämnings- enheten 26 innefattar även ett urtag 25 placerat i centrum av utrymmets ändvägg 28. När kolven 22 förflyttas i riktning mot, eller från, ändväggen 28 förflyttas den andra axeln 29 i urtaget 25 vilket är åtminstone lika långt som den andra axelns 29 längd. Positionsbestämningsenheten 26 känner av axelns position i urtaget 25 samt möjliggör detektering av kolvens rörelsehastighet i tryckluftcylindern. Positionsbestämningsenheten kan självklart även användas i kombination med den första utföringsformen av tryckluftcylindern.

Tryckluftcylindern innefattar dessutom två spiralfiädrar 27 placerade i axiell riktning mellan respektive utrymmes ändvägg och kolvens sida. Dessa spiralfjädrar har till huvudsaklig uppgift att återföra kolven, och tillhörande axel, till kolvens viloläge huvudsakligen i centrum av tryckluftcylindern då kolven i denna tryckluftcylinder är rörlig i två axiella riktningar utifrån viloläget. Denna tryckluftcylinder är på samma sätt som den ovan beskrivna utföringsformen av tryckluftcylinder försedd med tryckluftslangar 24 och tryckluftventiler, ej visade, anordnade i vardera änden av hålrummet.

Tryckluftventilerna, oavsett utföringsform av dessa, styrs av en styrenhet 32 vilken innefattar styrdon så som till exempel programkod för att utifrån vissa parametrar utföra önskad styrning av tryckluftventilerna. Om tryckluftcylindern är försedd med positionsbestämningsanordning för detektering av kolvens läge samt hastighet är detta en parameter som bland andra används av styrenheten.

Vid behov av den axiella rörelse som genereras av tryckluftcylindrarna som beskrivits ovan aktiverar en styrenhet den tryckluftventil som vid trycksättning och trycklufttillförsel till valt utrymme genererar den önskade kolv samt axelrörelsen. I syfte att erhålla dämpningen av kolvrörelsen aktiverar dock styrenheten antingen före, eller samtidigt som den aktiverar utrymmet för att erhålla kolvrörelsen tryckluftventilen som trycksätter det andra utrymmet i tryckluftcylindern så att tryckluften i detta utrymme används som 20 25 30 534 310 9 dämpningsmedium och dämpar kolvrörelsen. Tryckluften i detta utrymme kommer därigenom att på ett effektivt sätt dämpa kolvrörelsen innan kolven når hålrummets ände.

Trycksättningen av utrymmet som används för dämpning av kolvrörelsen kan ske allt ifrån något före trycksättningen av utrymmet för att generera kolv- rörelsen, till samtidigt som trycksättningen av utrymmet som genererar kolv- rörelsen. Trycksättningen av utrymmet för att dämpa kolvrörelsen skall dock alltid aktiveras innan kolvens förflyttning i tryckluftcylindern påbörjats för att erhålla den önskade dämpningen av kolven. Exempel på detta visas schematiskt i figur 3 och 4 där trycksättningen pt, vilken avser trycksättningen av utrymmet för att genererar kolvrörelsen, och p2 vilken utgör kolvdämpningen illustreras som en funktion av tiden. I figur 3 trycksätts utrymmet V1 för kolvrörelsen och dämpningsutrymmet V2 samtidigt vid en tidpunkt T, men trycket p2 i utrymme V2 avlägsnas efter en tid td.

I figur 4 däremot trycksätts p2, det vill säga dämpningsutrymmet V2, vid tiden T vilken infaller något före trycksättningen p1, det vill säga trycksättningen för att erhålla kolvrörelsen. Detta förfarande är i vissa applikationer mycket lämpligt då det möjliggör större dämpning där detta är önskvärt. I båda fall kan trycksättningstidens längd td användas som en parameter för att ytterligare styra hur stor kolvdämpning som erhålls. Detta kan till exempel användas för anpassning av dämpningen beroende på till exempel temperaturen i växellåda där tryckluftventilen används då smörjmedlens viskositet beror av temperaturen. Längre aktiveringstider td resulterar i större kolvdämpning.

Tryckluften används därigenom dels för att generera den önskade kolvrörelsen, men även som dämpningsmedium med hjälp av styrenheten som vid valt tillfälle aktiverar trycksättningen av det motsatta utrymmet för att dämpa kolvens rörelse.

Trycksättningen av utrymmet som skall dämpa kolven rörelse avslutas genom att styrenheten öppnar tryckluftventilen varpå luften i utrymmet, med hjälp av 534 310 10 kolvens påtryckning, tilläts strömma ut ur utrymmet via tryckluftslangen och vidare ut iden omgivande luften.

Uppfinningen har ovan beskrivits några olika utföringsformer. Ett antal 5 modifieringar är dock tänkbara så som till exempel: - Tryckluftcylindern kan utformas på diverse olika sätt så som till exempel tryckluftcylinderns tvärsnittsform.

- Tryckluftcylindern skulle kunna ha fler positioner i vilka kolven kan vila.

- Styrenheten kan utformas och anpassas beroende på önskade 10 dämpningsegenskaper. Även om uppfinningen beskrivits utifrån några exemplifierande utföringsformer är uppfinningen inte begränsad till dessa utan definieras utifrån de medföljande patentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 534 310 11 PATENTKRAV

1. Arrangemang för dämpning av en kolvrörelse i en tryckluftcylinder (10; 20), varvid nämnda arrangemang innefattar: - en tryckluftcylinder (10; 20) med åtminstone en längsgående axel (13; 23) vilken är avsedd för kraftöverföring från tryckluftcylindern (10; 20), varvid nämnda tryckluftcylinder innefattar ett hölje (11; 21) innanför vilket en kolv (12; 22) sammankopplad med den längsgående axeln är placerad på sådant sätt att det bildas ett utrymme (V1, V2) på vardera sidan av kolven och att det till vardera utrymme (V1, V2) är anslutet en tryckluftslang (14; 24) eller rör; - en ventilanordning (30) anordnad längs respektive tryckluftslang eller rör; - en tryckluftanordning (31) för matning av tryckluft till vartdera utrymme (V1, V2) via respektive tryckluftslang (14; 24) eller rör, och - en styrenhet (32) kopplad till vardera ventilanordning (30) för att styra när tryckluft tillförs, samt tillåts lämna utrymmena (V1, V2) i tryckluftcylindern (10; 20) via tryckluftslangarna (14; 24) eller rören, varvid styrenheten (32) även innefattar don för att styra ventilanordningarna (30) på sådant sätt att den genom att styra tillförseln av tryckluft till något av utrymmena (V1, V2) i tryckluftcylindern (10; 20) genererar en förflyttning av kolven (12; 22) och den därtill kopplade axeln (13; 23) kännetecknat av att ventilanordningarna (30) styrs så att tryckluft tillförs det andra utrymmet (V1, V2) innan kolvens (12; 22) förflyttning har påbörjats för att därigenom dämpa kolvens (12; 22) rörelse.

2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att arrangemanget innefattar don för positionsdetektering av kolven (22), varvid en detekterad position kan överföras såsom en parameter till styrenheten (32) via en ledning (33) för att bestämma när tryckluft skall tillföras utrymmena (V1, V2).

3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att donet för positionsdetektering av kolven (22) är placerat i ett av utrymmenas 10 15 20 25 30 534 310 12 axiella förlängning och innefattar en andra axel (29) koaxiell med den första axeln (23) och placerad på motsatt sida av kolven (22) som den första axeln (23), samt en positionsbestämningsenhet (26) innefattande ett urtag (25) i vilket den andra axeln (29) förflyttas så att kolvens (22) position i tryckluftcylindern kan detekteras.

4. Arrangemang enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat av att kolven (12) är rörlig mellan två positioner i tryckluftcylindern (1 O).

5. Arrangemang enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat av att kolven (22) är rörlig mellan tre positioner i tryckluftcylindern (20) där den mellersta positionen är en viloposition till vilken kolven (22) återförs med hjälp av en spiralfiäder (27) placerad runt axeln (23) mellan kolv (22) och hölje (21) på vardera sidan av kolven (22).

6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att ventilanordningen (30) är en magnetventil.

7. Växellåda innefattande ett arrangemang enligt något av kraven 1-6 och att tryckluftcylinderns (10; 20) längsgående axel (13; 23) är kopplad till någon av växellådans axlar som används vid in respektive frånkoppling av olika växellägen i växellådan.

8. Växellåda enligt krav 7, kännetecknad av att den längsgående axeln (13; 23) är kopplad till en sidoslagaxel i växellådan.

9. Förfarande för dämpning av en kolvrörelse i ett arrangemang enligt något av kraven 1 till 6, varvid nämnda förfarande innefattar stegen: - styrenheten (32) aktiverar ventilanordningen (30) så att utrymmet (V1, V2) som skall användas för dämpning av kolvens (12; 22) rörelse trycksätts åtminstone en gång innan kolvens (12; 22) rörelse påbörjats för att därigenom dämpa kolvens (12; 22) rörelse innan den når höljet (11; 21); 10 15 20 534 310 13 - styrenheten (32) aktiverar ventilanordningen (30) för att trycksätta

10.

11.

12.

13. utrymmet (V1, V2) som genererar kolvrörelse i önskad riktning. Förfarande enligt krav 9, även innefattande steget att detektera kolvens (22) position itryckluftcylindern (20) och att i styrenheten (32) använda denna information för tillförlitlig styrning av trycksättningen av utrymmena (V1, V2). Förfarande enligt krav 9 eller 10, där styrenheten trycksätter utrymmena (V1, V2) samtidigt. Förfarande enligt något av krav 9 till 11, även innefattande steget att återföra kolven (22) till ett viloläge. Förfarande enligt något av krav 9 till 12, även innefattande steget att luften i utrymmet (V1, V2) som används för dämpning av kolvens (12; 22) rörelse någon gång efter det att utrymmet (V1, V2) trycksatts tillåts lämna utrymmet (V1, V2) via tryckluftslangen (14; 24) eller röret genom att styrenheten öppnar ventilanordningen (30).