DE102011121198A1

DE102011121198A1 - Führungsstange für Linearantriebseinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer solchen Führungsstange

Info

Publication number: DE102011121198A1
Application number: DE201110121198
Authority: DE
Inventors: Ernst-August Meyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Es ist eine Führungsstange (10) für eine Linearantriebseinrichtung (1) und ein Verfahren zum Herstellen einer Führungsstange (10) für eine Linearantriebseinrichtung (1) bereitgestellt. Die Führungsstange (10) hat ein Grundmaterial (11). Zudem hat die Führungsstange (10) eine Oberflächenbeschichtung (12) des Grundmaterials (11) aus einem Nichtmetall.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Führungsstange für eine Linearantriebseinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Führungsstange für eine Linearantriebseinrichtung. Die Linearantriebseinrichtung ist insbesondere eine pneumatische Linearantriebseinrichtung und die Führungsstange ist insbesondere eine Kolbenstange.
Für herkömmliche Kolbenstangen von pneumatischen Zylindern wird üblicherweise Metall, beispielsweise Stahlmaterialien, verwendet. Je nach Anwendungsfall sind dies Stahl, rostfreier Stahl, wie beispielsweise V2A, aber auch Aluminium. Die Oberflächen von herkömmlichen Kolbenstangen aus Stahlmaterialien werden beispielswiese variiert durch Verchromen, Vernickeln, Chromatieren. Die Oberflächen von herkömmlichen Kolbenstangen aus Aluminium werden beispielswiese durch Eloxieren und/oder Coatieren nach Wunsch unterschiedlich gestaltet.
Bei derartigen Kolbenstangen wird eine Varianz der Kolbenstangeneigenschaft durch eine hohe Varianz an Ausgangsmaterialien erreicht. Dadurch ergeben sich jedoch unterschiedliche Bearbeitungsparameter der Kolbenstange. Dadurch ergibt sich auch eine hohe Varianz an einzusetzenden Oberflächenbehandlungen. Insbesondere in Bezug auf den Umweltschutz sind solche Oberflächenbehandlungen mit Problemen behaftet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Führungsstange für eine Linearantriebseinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Führungsstange bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere soll eine Führungsstange für eine Linearantriebseinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Führungsstange bereitgestellt werden, bei welchen die zu verwendenden Materialien kostengünstig sind und Führungsstangen mit vielen verschiedenen Eigenschaften einfach und zeitsparend und demzufolge ebenfalls kostengünstig herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Führungsstange für eine Linearantriebseinrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Führungsstange sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen einer Führungsstange für eine Linearantriebseinrichtung nach Patentanspruch 9 gelöst.
Für die beschriebene Führungsstange ist nur ein Ausgangsmaterial als Grundmaterial, anders ausgedrückt als Substrat, für die Führungsstange erforderlich. Dies reduziert die Anzahl von Ausgangsmaterialien erheblich. Zudem kann eine Varianz der Eigenschaft der Oberfläche der Führungsstange einfach durch Wahl eines entsprechenden Schrumpfschlauches, insbesondere aus Kunststoff, erzielt werden.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Schnittansicht einer Linearantriebseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Schnittansicht einer Führungsstange gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Führungsstange für eine Linearantriebseinrichtung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt vereinfacht einen Teil einer Linearantriebseinrichtung 1 mit einer Führungsstange 10, an welcher ein Kolben 20 befestigt ist, der in einem zylindrischen Rohr 30 geführt wird. Das zylindrische Rohr 30 wird auch Zylinder genannt und ist an seinem einen Ende durch einen Zylinderdeckel 31 und an seinem anderen Ende durch einen Zylinderboden 32 abgeschlossen. Die Führungsstange 10 ragt durch den Zylinderdeckel 31 hindurch aus dem Rohr 30 heraus. Die Führungsstange 10 ist in dem Zylinderdeckel 31 derart gelagert und abgedichtet, dass sie von dem Kolben 20 in dem Rohr 30 zwischen Zylinderdeckel 31 und Zylinderboden 32 translatorisch hin und her bewegt wird. Die Linearantriebseinrichtung 1 ist beispielsweise ein pneumatischer Zylinder. Die Führungsstange 10 ist vorzugsweise eine Kolbenstange.
2 stellt die Führungsstange 10 genauer dar. Die Führungsstange 10 hat ein Grundmaterial 11, welches mit einer Oberflächenbeschichtung 12 versehen ist. An einem Ende der Führungsstange 10 ist ein Abschnitt 13 vorhanden, welcher beispielsweise ein Gewinde aufweisen kann. Alternativ kann der Abschnitt 13 auch als Mehrkant, insbesondere Sechskant, ausgeführt sein. Die Führungsstange 10 ist in 2 als zylindrische Kolbenstange ausgeführt, welche die Länge L hat. Der Abschnitt 13 hat die Länge l1, wohingegen der übrige Teil der Führungsstange 10 die Länge l2 aufweist. Die Länge L der Führungsstange 10 ergibt sich als l1 + l2. Hierbei ist die Länge l1 des Abschnitts 13 vorzugsweise viel kürzer als die Länge l2 der übrigen Führungsstange 10.
Das Grundmaterial 11 der Führungsstange 10 ist beispielsweise einfacher Stahl, das heißt kein Edelstahl und auch kein rostfreier Stahl. Die Oberflächenbeschichtung 12 ist aus einem Nichtmetall und kann beispielsweise ein Schrumpfschlauch sein. Der Schrumpfschlauch ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, welcher bei Erwärmung seinen Durchmesser vermindert. 2 zeigt den Fall, bei welchem der Schrumpfschlauch fest an dem Grundmaterial 11 anliegt und somit das Grundmaterial 11 mit der Oberflächenbeschichtung 12 beschichtet ist.
3 zeigt ein Verfahren zum Herstellen der Führungsstange 10 in einem Flussdiagramm. Nach dem Start des Verfahrens wird bei einem Schritt S1 die Oberflächenbeschichtung 12 in Form eines Schrumpfschlauches über die Führungsstange 10 gezogen und/oder auf die Führungsstange 10 geschoben. Bei dem Schritt S2 wird der Schrumpfschlauch, genauer gesagt die Oberflächenbeschichtung 12, mit einem nicht dargestellten Heizofen erwärmt. Hierbei kann die nach dem Schritt S1 mit dem Schrumpfschlauch versehene Führungsstange 10 bei dem Schritt S2 durch den Heizofen laufen. Damit der Schrumpfschlauch bei dem Schritt S1 einfach über die Führungsstange 10 schiebbar ist, ist es vorzuziehen, dass sein Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Führungsstange 10. Beim Erwärmen des Schrumpfschlauches in dem Heizofen bei dem Schritt S2 wird der Schrumpfschlauch auf die Führungsstange 10 aufgeschrumpft. Damit ist das Grundmaterial 11 der Führungsstange 10 mit einer Oberflächenbeschichtung 12 versehen. Der Schrumpfschlauch, und damit die Oberflächenbeschichtung 12, ist nach dem Aufschrunpfen fest mit dem Grundmaterial 11 der Führungsstange 10 verbunden. Danach ist das Verfahren beendet.
Der Schritt des Aufschiebens der Oberflächenbeschichtung 12 in Form eines Schrumpfschlauches auf die Führungsstange 10 und der Schritt des Erwärmens des Schrumpfschlauches bilden zusammen einen Schritt des Beschichtens der Führungsstange 10 mit der Oberflächenbeschichtung 12.
Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren kann durch eine Wahl der Eigenschaft des Schrumpfschlauches, d. h. der Oberflächenbeschichtung 12, eine Varianz der Eigenschaft der Führungsstange 10, genauer gesagt ihrer Oberfläche, erzielt werden. Beispielsweise kann ein korrosionsbeständiger und/oder reibungsarmer und/oder lebensmitteltauglicher, usw. Schrumpfschlauch Verwendung finden, um die Oberfläche der Führungsstange 10 entsprechend zu gestalten. Es ist auch möglich, einen Schrumpfschlauch zu wählen, welcher der Oberfläche der Führungsstange 10 einen Nano-Effekt oder eine Nano-Strukturierung verleiht. Zudem kann ein Schrumpfschlauch zum Einsatz kommen, welcher eine Oberflächenstruktur mit Fettdepot hat. Es sind auch weitere Arten von Schrumpfschläuchen und damit weitere Arten einer Oberflächenbeschichtung 12 der Führungsstange 10 möglich.
Bei dem beschriebenen Verfahren kann die Fertigung der Führungsstange 10 immer aus dem gleichen Material erfolgen. Dadurch ergibt sich eine hohe Stückzahl. Zudem sind die Bearbeitungsparameter zur Beschichtung der Führungsstange 10 immer gleich. Dies vereinfacht die Herstellung der Führungsstange 10 erheblich. Darüber hinaus ist als Grundmaterial 11 der Führungsstange 10 ein vergleichsweise kostengünstiges Material wählbar. Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren kann demzufolge sehr einfach, kostengünstig, zeitsparend und mit hohem Durchsatz die gewünschte, dem Einsatzfall angepasste Oberfläche einer Führungsstange 10 hergestellt werden. Es kann mit geringem Einsatz von Ressourcen eine Führungsstange 10 mit vorbestimmten Oberflächeneigenschaften erzeugt werden.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Führungsstange 10 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
Die Führungsstange 10 kann auch aus einem anderen Grundmaterial 11 als einfacher Stahl hergestellt sein. Insbesondere sind auch Edelstahl oder Aluminium als Grundmaterial 11 möglich. Derzeit ist jedoch die kostengünstigste Variante, wenn das Grundmaterial 11 die Herstellung der Führungsstange 10 aus einem Grundmaterial 11, das Stahl ist.
Die Führungsstange 10 kann anstelle eines im Wesentlichen zylindrischen Körpers auch eckig, beispielsweise dreieckig, viereckig, usw., sein.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass für die Oberflächenbeschichtung 12 der Führungsstange 10 mehr als ein Schrumpfschlauch verwendet wird. Damit können verschiedenen Abschnitten entlang der Länge der Führungsstange 10 unterschiedliche Oberflächeneigenschaften verliehen werden. Die Schrumpfschläuche sind in einem solchen Fall benachbart zueinander, insbesondere direkt nebeneinander, angeordnet. Der Abschnitt 13 wird hierbei jedoch weiterhin nicht mit einer Oberflächenbeschichtung 12, also einem Schrumpfschlauch, versehen.

Claims

Führungsstange (10) für eine Linearantriebseinrichtung (1), mit einem Grundmaterial (11), und einer Oberflächenbeschichtung (12) des Grundmaterials (11) aus einem Nichtmetall.
Führungsstange nach Anspruch 1, wobei das Grundmaterial (11) einfacher Stahl ist und/oder die Oberflächenbeschichtung (12) aus Kunststoff ist.
Führungsstange nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberflächenbeschichtung (12) ein aufgeschrumpfter Schrumpfschlauch ist.
Führungsstange nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Führungsstange (10) entlang ihrer Länge derart teilweise mit der Oberflächenbeschichtung (12) versehen ist, dass nur ein Abschnitt (13) an einem Ende der Führungsstange (10) nicht mit der Oberflächenbeschichtung (12) versehen ist.
Führungsstange nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Führungsstange (10) entlang ihrer Länge mit mehreren unterschiedlichen Oberflächenbeschichtungen (12) versehen ist, die benachbart zueinander nebeneinander angeordnet sind.
Führungsstange nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Führungsstange (10) eine zylindrische Kolbenstange ist.
Linearantriebseinrichtung (1), mit einer Führungsstange (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Linearantriebseinrichtung (1) eine pneumatische Linearantriebseinrichtung ist.
Verfahren zum Herstellen einer Führungsstange (10) für eine Linearantriebseinrichtung (1), mit dem Schritt: Beschichten (S1, S2) eines Grundmaterials (11) der Führungsstange (10) mit einer Oberflächenbeschichtung (12) aus einem Nichtmetall.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Beschichtens umfasst: Aufschieben (S1) eines Schrumpfschlauches (12) auf die Führungsstange (10), wobei der Schrumpfschlauch (12) einen größeren Durchmesser als die Führungsstange (10) hat, und Erwärmen des Schrumpfschlauches (12) in einem Heizofen.