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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder mit verstellbarem Hub, bei welchem ein zumindest einseitig innerhalb eines Zylindergehäuses mit Druckmittel beaufschlagbarer Kolben axial bewegbar angeordnet ist, mit dem eine aus dem Zylindergehäuse zu einer Stirnseite hinaustretende Kolbenstange für eine Kraftübertragung in Verbindung steht, wobei Mittel zur Hubverstellung der Kolbenstange vorgesehen sind.
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Bei Druckmittelzylindern wird das Ein- oder Ausfahren der Kolbenstange durch eine entsprechende Druckmittelbeaufschlagung bewirkt. In den meisten Fällen ist die Hubstrecke, welche die Kolbenstange hierbei zurücklegt, bestimmt durch die Länge des Zylindergehäuses. So sind verschieden lange Druckmittelzylinder mit entsprechend unterschiedlich langen Hubstrecken gebräuchlich. Für spezielle Einsatzfälle ist jedoch eine einstellbare Hublänge gewünscht. Wird ein Druckmittelzylinder beispielsweise als sogenannter Pusher im Rahmen einer Stückguttransporteinrichtung eingesetzt, ist eine Anpassung der Hublänge auf die geometrischen Abmessungen des zu transportierenden Stückguts erforderlich.
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Eine Einstellung der Hubstrecke kann dadurch bewirkt werden, dass der Druckmittelzylinder insgesamt relativ zu der Transporteinrichtung justiert und befestigt wird. Alternativ hierzu kommen auch Druckmittelzylinder zum Einsatz, welche über eine integrierte Hubverstellung verfügen, so dass der Druckmittelzylinder selbst fest auf seiner Trägerkonstruktion montiert bleiben kann und die Einstellung der Hubstrecke über am Druckmittelzylinder vorgesehene Mittel zur Hubverstellung erfolgt.
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Aus der
DE 28 41 766 A1 geht ein gattungsgemäßer Druckmittelzylinder mit verstellbarem Hub hervor. Der Druckmittelzylinder ist mit einer Hubeinstelleinheit im Bereich der Austrittstelle der Kolbenstange aus dem Zylindergehäuse ausgestattet. Diese Hubeinstelleinheit weist Radiaschlitze auf, in welche U-förmige Anschlagelemente in unterschiedlichen axialen Abständen einsteckbar sind, um den Hub der Kolbenstange zu begrenzen, an welcher ein mit den U-förmigen Anschlagelementen korrespondierende Gegenanschlag befestigt ist.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass zur Änderung der Hublänge ein aufwendiges manuelles Umstecken des U-förmigen Anschlagelements erforderlich ist. Zum anderen gestattet dieses Prinzip der Hubverstellung lediglich eine schrittweise Verstellung entsprechend des durch die Radialschlitze vorgegebenen Rasters. Somit ist es insbesondere nicht möglich, kleine Hubstreckenbereiche einzustellen.
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Aus der
DE 23 51 814 A ist eine Zylinderanordnung bekannt, bei welcher eine einseitig in den Zylinderraum einschraubbare schraubhülsenförmige Hubbegrenzung vorgesehen ist. Dadurch ergibt sich ein physikalischer Anschlag an der Ausfahrseite der Kolbenstange. Damit wird der Hub lediglich in einer Betätigungsrichtung des Kolbens verstellbar begrenzt. Wenn jedoch der Hub als Ganzes, d. h. in beiden Endlagen, verändert werden soll, so ist diese Hubbegrenzung untauglich.
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Aus der
DE 37 05 190 C2 geht ein anderer Druckmittelzylinder mit verstellbarem Hub hervor, der im Prinzip aus einem Arbeitszylinder mit angeschlossenem Vorhubzylinder besteht. Ein dem Vorhubzylinder zugeordneter Vorhubkolben weist an seiner der Kolbenstange abgewandten Seite eine aus dem Vorhubzylinder herausgeführte Verstellstange auf, auf der ein axial verstellbarer, mit einer Begrenzungsfläche am Vorhubzylinder zusammenwirkender Verstellanschlag angeordnet ist. Da der die Hubbewegung begleitende Verstellanschlag aus dem Zylindergehäuse herausragt, ist eine Betriebssicherheit bei bestimmten Einsatzfällen nicht sichergestellt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Druckmittelzylinder mit verstellbaren Hub zu schaffen, mit welchem eine gleichmäßige und betriebssichere Verstellung der Hublänge möglich ist, insbesondere für kleine Hubstreckenbereiche.
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Druckmittelzylinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass Mittel zur Hubverstellung der Kolbenstange ein axial relativ zum Zylindergehäuse über ein Gewinde verstellbares Zylinderbodenelement umfassen, das über einen Anschlagabschnitt mit mindestens einem korrespondierenden Anschlag seitens einer kolbenbodenseitig verlängerten Kolbenstange zusammen wirkt.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung resultiert insbesondere daraus, dass durch ein einfaches Verdrehen des Zylinderbodenelements relativ zum Zylindergehäuse eine analoge Hubverstellung erfolgen kann. Entsprechend der Steigung des gewählten Gewindes sind auch sehr kleine Hubstreckenbereiche einstellbar. Die erfindungsgemäße Lösung kommt mit wenigen Bauteilen aus, da der ohnehin vorzusehende Zylinderboden erfindungsgemäß modifiziert ist.
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Vorzugsweise ist das Zylinderbodenelement kappenförmig ausgebildet und weist ein Innengewinde auf, das zur Hubverstellung mit einem Außengewinde am kolbenbodenseitigen Ende des Zylindergehäuses zusammenwirkt. Hierdurch kann das Innengewinde von außen her nicht sichtbar innerhalb des kappenförmigen Zylinderbodenelements angeordnet werden und ist an dieser Stelle vor Beschädigungen von außen geschützt.
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Vorzugsweise ist der Anschlagabschnitt des Zylinderbodenelements hohlzylinderartig ausgebildet und ragt in das Innere des Zylindergehäuses hinein. Somit lässt sich der zur Unterbringung der erfindungsgemäßen Mittel zur Hubverstellung erforderliche Bauraum auf die äußeren geometrischen Abmessungen eines herkömmlichen Druckmittelzylinders beschränken, wodurch eine kompakte Bauform erzielt wird.
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Die Abdichtung des Zylinderbodenelements gegenüber dem Zylindergehäuse erfolgt vorzugsweise über einen dynamisch dichten Dichtring, der in einer korrespondierenden Nut außen am Zylindergehäuse angeordnet ist und dichtend an der Innenwandung des Zylinderbodenelements zur Anlage kommt. Durch diese Anordnung kann auch das Gewinde vor schädigenden äußeren Umwelteinflüssen geschützt werden. Die Abdichtung des Zylinderbodenelements gegenüber der Kolbenstange erfolgt vorzugsweise über einen weiteren dynamisch dichtenden Dichtring, welcher am Anschlagbereich des Zylinderbodenelements angeordnet ist und axial dichtend an der Kolbenstange zur Anlage kommt. Insgesamt ermöglichen diese einfachen Dichtmaßnahmen eine zuverlässige Abdichtung des druckmittelbeaufschlagten Innenraums des Zylindergehäuses von der Atmosphäre.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme sind am Anschlagabschnitt des Zylinderbodenelements genau zwei elastomerringartige Anschläge zu beidseitigen Hubbegrenzung angeordnet. Diese beiden Anschläge korrespondieren zu jeweiligen Gegenanschlägen an der Kolbenstange und vermeiden harte Stöße bei Erreichen der jeweiligen Endlagenposition.
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Als weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme wird vorgeschlagen, außen am Zylindergehäuse im Grenzbereich zum Zylinderbodenelement eine axiale Skalierung zur Einstellung der Hubstrecke aufzubringen. Durch diese beispielsweise aufgedruckte oder eingeprägte – Skalierung kann die aktuell eingestellte Hubstrecke bequem abgelesen werden und die Einstellung auf eine andere Hubstrecke kann durch diese optische Einstellhilfe eindeutig und einfach vorgenommen werden.
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Vorzugsweise ist der Zylinderdeckelbereich einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgebildet und mit einem Abstreifer für die Kolbenstange versehen. Der Zylinderdeckelbereich erstreckt sich vorzugsweise in Axialrichtung der Kolbenstange und führt diese dadurch entlang der Hubstrecke. Das Zylindergehäuse mit dem hieran angeformte Zylinderdeckelbereich besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist durch Spritzgießen hergestellt. Das Zylinderbodenelement kann ebenfalls in einfacher Weise ein Spritzgussteil aus Kunststoff sein. Vorteilhaft hierbei ist, dass das Innen- bzw. Außengewinde sich ebenfalls in einfacher Weise durch Spritzgießen herstellen last, was eine nachträglich spanende Bearbeitung oder dergleichen vermeidet. Hierdurch sinkt der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung des erfindungsgemäßen Druckmittelzylinders.
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Vorteilhafter Weise sind die Druckmittelanschlüsse zur Beaufschlagung des innenliegenden Kolbens um 360° senkrecht zur Achse der Kolbenstange verschwenkbar angebracht. Diese Druckmittelanschlüsse können beispielsweise als Push-In-Fittings ausgebildet werden. Durch die Verschwenkbarkeit der Druckmittelanschlüsse kann die Verlaufsrichtung der hier angeschlossenen Druckmittelleitungen je nach Einbausituation frei gewählt werden.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt durch einen Druckmittelzylinder mit verstellbarem Hub in eingefahrener Stellung der Kolbenstange, und
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2 einen Längsschnitt des Druckmittelzylinders nach 1 in ausgefahrener Stellung der Kolbenstange.
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Gemäß 1 weist der Druckmittelzylinder ein Zylindergehäuse 1 aus Kunststoff mit hierin einstückig ausgebildetem Zylinderdeckelbereich 2 auf. Der Zylinderdeckelbereich 2 bildet einen rohrartigen Fortsatz, durch den eine Kolbenstange 3 entlang der axialen Hubstrecke geführt ist. Innerhalb des Zylindergehäuses 1 ist ein fest an der Kolbenstange 3 angebrachter Kolben 4 angeordnet. Der Kolben 4 ist beidseits über äußere Druckmittelanschlüsse 5a und 5b mit Druckmittel – hier Druckluft – beaufschlagbar. Die Druckmittelanschlüsse 5a und 5b sind um 360° senkrecht zur Achse der Kolbenstange 3 verschwenkbar angeordnet und bestehen aus abgewinkelten Push-in-Fittings zum Anschluss – nicht weiter dargestellter – Rohrleitungen. Der einstückig mit dem Zylindergehäuse 1 ausgebildete Zylinderdeckelbereich 2 ist mit einem Abstreifer 13 für die Kolbenstange 3 versehen, um das Eindringen von schädigenden Umweltseinflüssen in das Innere des Druckmittelzylinders zu vermeiden.
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Als Mittel zur Hubverstellung der Kolbenstange 3 dient ein Zylinderbodenelement 6, das ebenfalls aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestellt ist. Das Zylinderbodenelement 6 ist über ein Gewinde stufenlos axial relativ zum Zylindergehäuse 1 verstellbar. Das Gewinde besteht aus einem seitens des kappenförmig ausgebildeten Zylinderbodenelements angeordneten Innengewinde 7a, das mit einem Außengewinde 7b am kolbenbodenseitigen Ende des Zylindergehäuses 1 zusammenwirkt. Außen am Zylindergehäuse 1 ist ein dynamisch dichtender Dichtring 8 vorgesehen, der axial dichtend am Zylinderbodenelement 6 zur Anlage kommt.
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Am Zylinderbodenelement 6 ist ein distaler Anschlagabschnitt 9 ausgebildet. Der Anschlagabschnitt 9 des Zylinderbodenelements 6 ist hohlzylinderartig gestaltet und ragt in das Innere des Zylindergehäuses 1 hinein. Der Anschlagabschnitt 9 trägt zur beidseitigen Hubbegrenzung der Kolbenstange 3 zwei Anschläge 10a und 10b, welche je als Elastomerring ausgebildet sind. Die Anschläge 10a und 10b wirken mit korrespondierenden Gegenanschlägen seitens der kolbenbodenseitig verlängerten Kolbenstange 3 zur Hubbegrenzung zusammen.
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Am Anschlagabschnitt 9 ist benachbart zu dem einen Anschlag 10a ein dynamisch dichtender Dichtring 11 vorgesehen, der axial dichtend an der Kolbenstange 3 zur Anlage kommt und ein Entweichen von Druckmittel aus dem Inneren des Zylindergehäuses 1 an die Atmosphäre vermeidet.
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In der auf dem oberen Teilschnitt dargestellten eingeschraubten Stellung des Zylinderbodenelements 6 kann ein längerer ausgefahrener Hub h1 als in der auf dem unteren Teilschnitt dargestellten ausgeschraubten Position des Zylinderbodenelements 6 erreicht werden, bei welcher im Vergleich hierzu ein ausgefahrener Hub h2 erreicht wird. Die hier dargestellte eingefahrene Position der Kolbenstange 3 wird über eine Beaufschlagung des Druckmittelanschlusses 5a mit Druckluft erzielt.
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Wird gemäß 2 dagegen der andere Druckmittelanschluss 5b mit Druckluft beaufschlagt, gelangt die Kolbenstange 3 in die ausgefahrene Position. Analog zur 1 sind die hiermit realisierbaren Hubstrecken bei eingeschraubten Zylinderbodenelement 6 (oberer Teilschnitt) oder ausgeschraubten Zylinderbodenelement 6 (unter Teilschnitt) ersichtlich.
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Die Einstellung einer gewünschten Hubstrecke erleichtert eine außen am Zylindergehäuse 1 im Grenzbereich zum Zylinderbodenelement 6 angebrachte axiale Skalierung 12.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylindergehäuse
- 2
- Zylinderdeckelbereich
- 3
- Kolbenstange
- 4
- Kolben
- 5
- Druckmittelanschluss
- 6
- Zylinderbodenelement
- 7
- Innen- bzw. Außengewinde
- 8
- Dichtring
- 9
- Anschlagabschnitt
- 10
- Anschlag
- 11
- Dichtring
- 12
- Skalierung
- 13
- Abstreifer
