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Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Antriebs- und Führungssystem für eine zu bewegende Last, mit einem kolbenstangenlosen Druckmittelzylinder, vorzugsweise Pneumatikzylinder, in dessen Zylinderkörper zumindest ein Kolben längsverschiebbar geführt ist, der durch einen sonst abgedichteten Längsschlitz des Zylinderkörpers hindurch mit der zu bewegenden Last zusammen- wirkt, die über Rollen in Längsrichtung des Druckmittelzylinders verschiebbar gelagert ist.
Ein derartiges System ist beispielsweise aus der EP 0 645 544 bekannt, wo Laufbahnen für die Last tragende Rollen im selben Profil wie der Druckmittelzylinder und unterhalb desselben ausgearbeitet sind. Vom kolbenstangenlosen Kolben im eigentlichen Zylinder ausgehend ragt durch einen sonst abgedichteten Längsschlitz ein Kraftübertragungselement heraus, das an dem die Rollen tragenden Wagen, an den wiederum die Last aufgehängt ist, angreift. Die gegenüber herkömmlichen Anordnungen, mit vom Druckmittelzylinder getrennt hergestellten und beim Zusammenbau daran montierten Laufbahnen für die lasttragenden Rollen, etwas kompaktere Ausführung und die Verringerung der Anzahl der Bauteile des Systems wird jedoch durch eine sehr aufwendige Herstellung des darüberhinaus sehr massiven und schweren kombinierten Zylinder- rohr-Laufbahnen-Profils erkauft.
Gleiches gilt prinzipiell auch für die kolbenstangenlose Ausfüh- rungsform einer Türbetätigungsanordnung gemäss der WO 94/27017, welche die selben Nachteile aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher ein System der eingangs beschriebenen Art, das bei grösstmöglicher Kompaktheit und einfachem Aufbau gleichzeitig eine leichte Bauweise gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass sich die Rollen im Inneren des Druckmittelzylinders befinden und dessen Innenwandung als Laufbahn für die Rollen dient. Damit bestimmen allein die Aussenabmessungen des Druckmittelzylinders die Baugrösse des Antriebs- und Führungssystems, welches durch die an dessen Aussenseite wegfallenden Laufbahnen für die Lastrollen beträchtlich kleiner sein kann als bisherige Systeme, selbst wenn aufgrund der grösseren Belastung im Falle einer tragenden Ausführung der Druckmittelzylinder allenfalls etwas stärker als üblich ausgeführt sein muss.
In jedem Fall ist aber die Herstellung eines, wenn auch stärkeren, alleinigen Druckmittelzylinderrohres ohne äussere Laufbahnen wesentlich einfacher, schneller und wirtschaftlicher als die Herstellung der kombinierten Profile, ob in einstückiger oder zusammen- gebauter Ausführung, von Zylinder und Laufbahnen.
Wenn gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal die Rollen am Kolben befestigt bzw. gelagert sind, stellt dies eine baulich einfache und funktionssichere Variante dar, bei der die Führungs- und Antriebselemente auch gemeinsam ein- und ausgebaut werden können. Für bestimmte Anwen- dungen könnte es aber vorteilhaft sein, die Last an im Druckmittelzylinder vor und hinter dem Kolben laufende Wagen mit Rollen anzubringen und die Verschiebewirkung durch eine direkte oder mittelbare Einwirkung des Kolbens auf die Wagen oder die Last selbst hervorzurufen.
Besonders einfach bei Herstellung, Montage und Wartung ist eine vorteilhafte Ausführungs- form, bei der sich die Rollen zwischen den abgedichteten Enden des Kolbens befinden. Kolben und Rollen können, insbesondere bei unmittelbarer Anbringung der Rollen direkt am Kolben selbst, als ein einziger, kompakter Bauteil montiert und allenfalls auch ausgetauscht werden. Auch gestattet diese Ausführungsform die bestmögliche Ausnutzung der Baulänge des Druckmittel- zylinders bezüglich des Arbeitsweges des Kolbens. Selbstverständlich sind aber auch Ausfüh- rungen denkbar, bei denen sich einige oder alle Rollen ausserhalb des Kolbens befinden.
Um eine übermässige Beanspruchung der Oberfläche der Zylinderinnenwandung und auch der' Lauffläche der Rollen zu vermeiden und die für die Tragwirkung zur Verfügung stehende Fläche bestmöglich auszunutzen, ist vorgesehen, dass die Laufflächen der Rollen im wesentlichen komple- mentär zu ihren Auflagebereichen auf der Innenwandung des Druckmittelzylinders geformt sind.
Dies bedeutet, dass vorzugsweise die Rollen über ihre gesamte Breite an der Zylinderinnen- wandung aufliegen und derart die Kräfte auf die grösstmögliche Fläche verteilen. Durch die Krümmung der Innenwandung des Druckmittelzylinders werden dabei auch gleich den Kolben bzw. allgemein den die Rollen tragenden Bauteil in die Mittelstellung rückstellende Kräfte wirksam.
Vorteilhafterweise ist die Rollenanordnung symmetrisch zu einer Längsmittelebene der Druck- mittelzylinder-Last-Anordnung, sodass keine die Breite des Längsschlitzes im Zylinderrohr verän- dernden Momente auftreten. Bevorzugterweise ist die Symmetrieebene der Rollenanordnung jene Längsmittelebene, in der die Kraftrichtung liegt, die aufgrund der über die Rollen verschiebbar
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geführten Last an diesen Rollen angreift. Bei senkrecht unter dem Druckmittelzylinder hängender Last ist dies im speziellen Fall eine vertikale Ebene durch die Mitte der Rollenanordnung.
Um auch ein die Leichtgängigkeit des Kolbens im Inneren des Zylinderrohres behinderndes Verkanten aufgrund des Abstandes zwischen den angreifenden Kräften zu vermeiden, ist vorzugs- weise vorgesehen, dass die Rollenanordnung symmetrisch zur Längsmitte des Kolbens ist.
Diese vorteilhafte Wirkung kann noch dadurch unterstützt werden, dass gemäss einem zusätz- lichen Merkmal der Erfindung ein Teil der Rollen bezüglich der Quermittelebene des Kolbens oberhalb und ein anderer Teil der Rollen unterhalb dieser an der Innenwandung des Druckmittel- zylinders anliegt. Damit ist der Kolben bzw. die Rollenanordnung genau achsparallel zum Druck- mittelzylinder geführt, was auch in bezug auf die Kolbenabdichtung von Vorteil ist.
In besonders vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemässe System für einen Doppelantrieb, etwa für Doppeltüren, in einer Ausführungsform einsetzbar, bei welcher der Druckmittelzylinder durch zumindest einen Zwischendeckel in zumindest zwei Zylinderkammern unterteilt ist, wobei jede Zylinderkammer als System gemäss zumindest einem der vorhergehenden Absätze ausgeführt ist.
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Dabei zeigt die Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kolben für ein erfindungsgemässes Antriebs- und Führungssystem aus Richtung der Last, Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Kolbens der Fig. 1, Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Kolben, im wesentlichen entlang einer Längsmittelebene in Höhe der Linie 111-111 der Fig. 1, die Fig. 4a und 4b stellen Querschnitte durch ein erfindungs- gemässes Antriebs- und Führungssystem mit dem Kolben der Fig. 1 bis 3 in Höhe der Linien a-a bzw. b-b der Fig. 3 dar, und Fig. 5 zeigt eine erweiterte Ausführungsform eines erfindungs- gemässen Systems für eine Doppeltüre im Längsschnitt.
Der in Fig. 1 in der Draufsicht aus Richtung der Last dargestellte Kolben K besteht im wesent- lichen aus einem länglichen Basiskörper 1, der koaxial im Inneren des Druckmittelzylinders und darin längsverschiebbar aufgenommen ist, und jeweils einem vorderen bzw. hinteren Ende 2, das in eingesetztem Zustand zumindest eine Dichtung zum Abschliessen der vor und hinter dem Kolben K liegenden Arbeitsräume trägt. Ein Ansatz 3 des Kolbens K ragt durch den normalerweise, d. h. vor und hinter dem Kolben K, abgedichteten Längsschlitz des Druckmittelzylinders nach aussen und steht mit der zu verschiebenden Last in Verbindung oder kann damit in Verbindung gebracht werden. Die Vorrichtungen zum Abheben und Durchführen der Abdichtung des Längsschlitzes durch den Kolben K sind nicht explizit dargestellt.
Wie die Seitenansicht der Fig. 2 dieses Kolbens K zeigt, sind vorzugsweise am Basiskörper 1 Rollen 4a, 4b angebracht, die über die Begrenzung des Basiskörpers K hinausragen und mit der Innenwandung des Druckmittelzylinders in Kontakt kommen, damit der Kolben K selbst über den Ansatz 3 die Last tragen oder stützen kann und doch im Inneren des Druckmittelzylinders frei verschiebbar bleibt. Bei der Rollenanordnung 4a, 4b handelt es sich vorzugsweise jeweils um
Paare von Rollen, die bezüglich der Mittelebene des Kolbens K symmetrisch sind. Aber auch Anordnungen mit jeweils einer Rolle pro Position wären denkbar.
Dies gilt gleichermassen für hängende als auch drückende Lasten, wobei vorteilhafterweise ein grösserer Anteil an Rollen 4a die durch die Last ausgeübten Kräfte auf die Innenwandung des
Druckmittelzylinders verteilen und weniger lediglich abstützende und stabilisierende Rollen 4b vorhanden sind. Für drückende Lasten wäre etwa eine Anordnung vorteilhaft, bei der die Lage der
Rollen 4a bzw. 4b getauscht ist. Dies bedeutet, dass dazu die Rollen 4a die tragende Last gegenüber dem Längsschlitz des Zylinderrohres aufnehmen und die Rollen 4b die stabilisierende
Funktion direkt neben dem Längsschlitz übemehmen.
Wie im dargestellten Beispiel ist zum Vermeiden eines Verkantens des Kolbens K im Druckmittelzylinder die Anordnung der Rollen 4 symmetrisch zur Längsmitte des Kolbens K und ist zumindest je eine Rolle 4a auf jeder Seite der
Längsmitte vorgesehen, was auch die Dichtwirkung sicherstellt und eine Überbeanspruchung der
Dichtelemente verhindert. Vorteilhafterweise sind die tragenden Rollen 4a relativ weit voneinander und von der Längsmitte des Kolbens K beabstandet, um den Kolben K verkantende Momente gut abfangen zu können.
Wie auch der Fig. 2 zu entnehmen ist, genügt in der einfachsten
Ausführungsform eine abstützende Rolle 4b im wesentlichen mittig am Basiskörper 1 des Kolbens
K, bei entsprechendem Platzangebot sind aber auch hier vor und hinter der Längsmitte des
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Kolbens K angebrachte abstützende Rollen 4b, vorzugsweise symmetrisch zur Längsmitte, vorteilhaft.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Achsen der vorzugsweise aus nichtmetal lischem, insbesondere aus einem harten Gummiwerkstoff, Rollen 4a, 4b parallel zueinander und normal auf die Angriffsrichtung der Kraft orientiert. Um eine über die Rückstellung zur Mittelebene aufgrund der Krümmung der innenwandung des Druckmittelzylinders hinausgehende Seiten- führung und optimale Zentrierung des Kolbens K im Druckmittelzylinder zu erreichen, kann zumindest eine Rolle bzw. können vorzugsweise zwei Rollen symmetrisch zur Längsmittelebene des Kolbens K mit einer normal auf die Achsen der tragenden Rollen 4a stehende Achse vorgesehen sein. Auch zusätzliche Rollen mit noch anderer Achsenorientierung wären möglich.
Der Längsschnitt der Fig. 3 durch den Kolben K lässt ausser den bereits oben erläuterten Merkmalen noch erkennen, dass die Enden 2 des Kolbens K vorzugsweise nach aussen gerichtete Ausnehmungen 2' aufweisen, die auf entsprechende Endlagendämpfer im Druckmittelzylinder auflaufen können, um die Endanschläge des Kolbens K zu dämpfen. Weiters ist der die beiden Enden 2 verbindende Längsträger 5 zu erkennen, der Lager für die Achsen der Rollen 4a, 4b aufweist. Der Längsträger 5 ist in der dargestellten Anordnung beispielhaft als einstückiges Element mit den Elementen 1 und 3 ausgeführt. Und schliesslich sind an den Enden 2 die Gleit- elemente 6 zu sehen, über die die abgehobene Abdichtung des Längsschlitzes des Druckmittel- zylinders geführt wird.
Diese Gleitelemente 6 haben gleichzeitig die Funktion der Aufnahme der Kolbendichtung, der Führung der Abdichtung des Längsschlitzes des Druckmittelzylinders und der Aufnahme der Dichtung für die pneumatische Endlagendämpfung. Das Gleitelement 6 kann auch stützende Funktion für die äussere Last aufnehmen, wobei die äussere Last hauptsächlich durch die Rollen 4a und 4b aufgenommen werden soll.
Die beiden Querschnitte der Fig. 4a und 4b schliesslich zeigen den Kolben K der Fig. 1 bis 3 in seinem in das Innere des Druckmittelzylinders Z eingesetzten Zustand. Durch den nun mit 7 bezeichneten Längsschlitz ragt der Ansatz 3 des Kolbens K heraus, um mit der Last verbunden zu werden bzw. diese mittelbar oder unmittelbar zu bewegen. Die Rollen 4a, vorteilhafterweise paar- weise symmetrisch zu der speziellen Längsmittelebene des Kolbens K vorgesehen, welche auch die Richtung der durch die Last ausgeübten Kraft enthält, nutzen die Innenwandung des Druck- mittelzylinders Z als Laufbahn und übertragen die von der Last ausgeübte Kraft auf die Innen- wandung.
Um diese Kräfte möglichst gleichmässig und auf eine möglichst grosse Fläche zu vertei- len, sodass übermässige Belastungen und Beanspruchungen der Oberfläche der innenwandung vermieden sind, sind die Laufflächen der Rollen 4a - und auch der Rollen 4b, wie in Fig. 4b zu erkennen ist - im Querschnitt komplementär zur Krümmung der Innenwandung des Druckmittel- zylinders Z ausgebildet. Diese Ausführung ist sowohl für den dargestellten, im wesentlichen kreis- förmigen Querschnitt des Kolbens als auch für alle anderen Querschnittsformen, etwa oval oder abgeflacht, von Vorteil. Der Kolben könnte aber auch im Querschnitt rechteckig oder quadratisch sein, wobei dann die Rollen mit ebenen Laufflächen versehen sein können.
Die Leitungen für das Druckmedium sowie Signal- und/oder Steuerleitungen können durch Längskanäle 8 in der Wandung des Druckmittelzylinders Z geführt sein, und die äussere Oberfläche des Druckmittelzylinders kann zur Anbringung von zusätzlichen Aggregaten oder Bauteilen und/oder zur leichten Montierbarkeit des Druckmittelzylinders Z selbst an einem tragenden Element ausgeformt sein.
Für etwa die Anwendung bei Doppeltüren können vorteilhafterweise zwei Kolben wie oben beschrieben im gleichen Druckmittelzylinder vorgesehen sein. Dabei ist dann jeder Kolben in einer eigenen Zylinderkammer geführt, welche durch einen vorzugsweise in das Innere des Druckmittel- zylinders eingeschobenen Zwischendeckel getrennt sind. Dieses ist von aussen quer zur Achs- richtung verschraubt und die Luftzufuhr in die beiden Zylinderkammern erfolgt über die internen
Luftkanäle, die im Bereich des Zwischendeckels quer zur Laufrichtung durch eine Bohrung mit den Zylinderkammern verbunden sind, nach aussen hin aber verschlossen sind.
Das Antriebs- und Führungssystem der Fig. 5 für die Betätigung und Führung der beiden
Flügel Fa und Fb einer Doppeltüre weist einen Druckmittelzylinder Z auf, der durch einen Zwischendeckel 9 in zwei hintereinander liegende Zylinderkammern 10 und 11 unterteilt ist. An beiden Enden ist der Druckmittelzylinder Z durch die Deckelelemente 12 und 13 abgeschlossen. In jeder Zylinderkammer 10, 11 sind je zwei Kolben K1 und K2 bzw. K3 und K4 durch das Druckmittel
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verschiebbar gelagert, welche Kolben K1 bis K4 wie oben beschrieben ausgebildet sind und die Flügel Fa und Fb tragen.
Zum Öffnen der Doppeltüre müssen die Flügel Fa und Fb zu den äusseren Enden des Druck- mittelzylinders Z hin verschoben werden, wozu Druckmittel über beide Seiten des Zwischendeckeis 9 zugeführt wird. Die den Deckelelementen 12 und 13 zugeordneten Arbeitsräume sind entlüftet.
Beim Schliessen werden die mittigen Arbeitsräume entlüftet und Druckmittel über die äusseren Deckelelemente 12 und 13 zugeführt, so dass die Flügel Fa und Fb wieder zur Mitte hin bewegt werden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Kombiniertes Antriebs- und Führungssystem für eine zu bewegende Last, mit einem kolbenstangenlosen Druckmittelzylinder, vorzugsweise Pneumatikzylinder, in dessen Zylin- derkörper zumindest ein Kolben (K) längsverschiebbar geführt ist, der durch einen sonst abgedichteten Längsschlitz des Zylinderkörpers hindurch mit der zu bewegenden Last zusammenwirkt, die über Rollen in Längsrichtung des Druckmittelzylinders verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rollen (4a, 4b) im Inneren des Druck- mittelzylinders (Z) befinden und dessen Innenwandung als Laufbahn für die Rollen dient.