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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pneumatikzylinder und ein Verfahren zum Herstellen eines Pneumatikzylinders.
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Die Druckschrift
US 4,080,877 A betrifft einen Arbeitszylinder für pneumatische oder hydraulische Druckmedien, der einen Kolben umfasst, der in einer einseitig geschlossenen Druckkammer beweglich ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufbau und die Herstellung eines Pneumatikzylinders zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch einen Pneumatikzylinder gelöst, mit einem Zylinderrohr, in dem eine Zylinderkammer für einen beweglichen Kolben angeordnet ist; und einem Lagerdeckel für eine Kolbenstange des beweglichen Kolbens, der ein Außengewinde zum Eindrehen des Lagerdeckels in das Zylinderrohr umfasst. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Fügeprozess des Lagerdeckels schnell und vollautomatisiert durchgeführt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders umfasst das Außengewinde ein gewindeformendes oder gewindefurchendes Gewinde. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Gewinde spanlos durch Verdrängung erzeugt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders ist das Außengewinde ausgebildet, das Gewinde spanlos zu formen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Gewinde durch Verdrängung erzeugt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders ist das Außengewinde ein gewindeschneidendes Gewinde. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Gewinde mit einer größeren Profiltiefe erzeugt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders umfasst der Lagerdeckel einen Begrenzungsanschlag zum Begrenzen eines Eindrehens. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein zu tiefes Eindrehen des Lagerdeckels verhindert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders weist der Begrenzungsanschlag ein Senkkopfprofil auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Überstand des Lagerdeckels verhindert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders weist das Zylinderrohr eine konische Aufweitung für das Senkkopfprofil auf. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein Überstand des Lagerdeckels verhindert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders umfasst der Lagerdeckel eine umlaufende Nut zum Einsetzen einer Dichtung gegenüber dem Zylinderrohr.
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Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Lagerdeckel die Zylinderkammer druckdicht verschließt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders ist die umlaufende Nut weiter Innen als das Außengewinde angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Dichtung durch das geschnittene oder geformte Gewinde nicht beeinträchtigt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders ist der Lagerdeckel aus Stahl gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Lagerdeckel eine hohe Festigkeit zum Formen des Gewindes aufweist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders ist das Zylinderrohr aus Aluminium gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Gewinde im Zylinderrohr auf einfache Weise geformt oder geschnitten werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders umfasst der Lagerdeckel eine Nut zum Einlegen einer ringförmigen Dichtung für die Kolbenstange. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Lagerdeckel die Zylinderkammer druckdicht verschließt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikzylinders umfasst das Zylinderrohr ein Innengewinde für den Lagerdeckel. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Lagerdeckel mit geringem Widerstand in das Zylinderrohr eingeschraubt werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wir die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Pneumatikzylinders gelöst, der ein Zylinderrohr umfasst, in dem eine Zylinderkammer für einen beweglichen Kolben angeordnet ist, mit dem Schritt eines Eindrehens eines Lagerdeckels für eine Kolbenstange des beweglichen Kolbens in das Zylinderrohr, der ein Außengewinde umfasst. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein Fügeprozess des Lagerdeckels schnell und vollautomatisiert durchgeführt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird das Eindrehen des Lagerdeckels durch einen Begrenzungsanschlag begrenzt. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein zu tiefes Eindrehen des Lagerdeckels verhindert wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht eines Pneumatikzylinders mit einem Lagerdeckel;
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2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Pneumatikzylinders mit dem Lagerdeckel; und
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3 ein Blockdiagramm eines Verfahrens.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Pneumatikzylinders 100 mit dem einschraubbaren Lagerdeckel 107. Ein Pneumatikzylinder 100 ist ein mittels Druckluft betriebener Arbeitszylinder. Pneumatikzylinder 100 werden in vielen pneumatischen Anwendungen verwendet, wie beispielsweise in Spritzgießwerkzeugen, in der Förder-, Antriebs- oder Handhabungstechnik.
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Ein regulärer Pneumatikzylinder 100 lässt sich in fünf Baugruppen/Teile aufteilen, nämlich Zylinderrohr 101, Kolben 105, Lagerdeckel 107, Kolbenstange 109 und Abschlussdeckel. Daneben kann der Pneumatikzylinder 100 weitere Bauteile umfassen, wie beispielsweise Dichtungen, ein Lager, ein Führungsband oder Permanentmagnete. Diese Bauteile befinden sich alle in den fünf aufgeführten Baugruppen des Pneumatikzylinders 100.
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Der Kolben 105, der mit der Kolbenstange 109 verbunden ist, führt die Bewegung im Zylinderrohr 101 durch Einleiten von Druckluft in eine Zylinderkammer 103 aus. Zudem bewirkt der Kolben 105 eine Abdichtung zwischen der vorderen und hinteren Zylinderkammer 103.
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Der Lagerdeckel 107 verschließt das Zylinderrohr 101 auf einer Seite und stellt gleichzeitig eine Lager- und Dichtstelle für die Kolbenstange 109 dar. Der Lagerdeckel 107 umfasst eine zentrale Öffnung, durch die die Kolbenstange 109 ragt. Im Regelfall befindet sich einer der Luftanschlüsse im Lagerdeckel 107. Der Lagerdeckel 107 ist aus einem Formteil gebildet, das ein Außengewinde 111 zum Eindrehen des Lagerdeckels 107 in das Zylinderrohr 101 umfasst. Das Zylinderrohr 101 ist beispielsweise durch ein stranggepresstes Aluminiumgehäuse gebildet, das eine Zylinderbohrung mit einer relativ groben Toleranz aufweist.
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Durch Eindrehen des Lagerdeckels 107 in das Zylinderrohr 101 wird eine effiziente und einfach zu realisierende Deckel-Gehäuse-Verbindung innerhalb des Pneumatikzylinders 100 gebildet. Zusätzlich umfasst der Lagerdeckel 107 einen Kolbenanschlag, eine Luftführung, eine Kolbenstangenlagerung und eine Endlagendämpfung.
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Eine kinetische Energie des Kolbens 105 und der verbundenen Teile wird in der Endlage durch die Endlagendämpfung umwandelt, so dass sich der Pneumatikzylinder 100 nicht selbst zerstört. Dies wird durch einen Kanal 125 zur Bildung einer Drosselstrecke erreicht, die innerhalb des Lagerdeckels 107 angeordnet ist.
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Durch den Kanal 125 wird die Geschwindigkeit des Kolbens 105 in der Endlage gering gehalten. Je nach Zylinderdurchmesser wird in den letzten Zentimetern des Hubes die Abluft abgesperrt und nur noch über die Drosselstrecke des Kanals 125 mit einstellbarer Drosselung freigegeben. Dadurch baut sich kurzfristig ein wesentlich höherer Gegendruck auf, der der Bewegung des Kolbens 105 entgegenwirkt. Die Geschwindigkeit des Kolbens 105 wird innerhalb eines kurzen Zeitraumes stark reduziert. Durch die Endlagendämpfung bleibt die kinetische Restenergie unter dem maximal zulässigen Höchstwert.
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Im Inneren des Lagerdeckels ist eine umlaufende Nut 121 mit einem Rechteckprofil gebildet, in die eine ringförmige Dichtung 123 für die Kolbenstange 109 eingelegt ist. Der nicht gezeigte Abschlussdeckel verschließt das Zylinderrohr 101 des Pneumatikzylinders 100 auf der zweiten Seite. Im Abschlussdeckel ist in der Regel der zweite Luftanschluss zu finden.
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2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des Pneumatikzylinders 100 und des Lagerdeckels 107. Der innenliegende Lagerdeckel 107 ist aus einem Formteil aus Stahl gebildet, an dessen Außenseite das Außengewinde 111 angeordnet ist.
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Das Außengewinde 111 ist ein gewindeformendes oder gewindefurchendes Gewinde, das ausgebildet ist, ein entsprechendes Gewinde in dem Zylinderrohr 101 spanlos zu formen. Der innenliegende Lagerdeckel 107 weist am äußeren Umfang beispielsweise ein grobes Furchgewinde auf.
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Das gewindeformende oder gewindefurchende Außengewinde ist beispielsweise in der Lage ein metrisches Gewinde im Zylinderrohr 101 durch Verdrängung zu erzeugen. Der Lagerdeckel 107 kann beispielsweise ein spezielles Profil aufweisen, das auf einem deformierten Zylinder als Grundform basiert, um die Gleitreibung beim Formen des Gewindes im Zylinderrohr 101 zu reduzieren.
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Das Außengewinde 111 kann jedoch auch ein gewindeschneidendes Gewinde, das ausgebildet ist, ein entsprechendes Gewinde in dem Zylinderrohr 101 einzuschneiden. Der Einsatz eines Lagerdeckels 107 mit einem gewindeformenden oder gewindeschneidenden Außengewinde erspart einen Arbeitsschritt im Vergleich zur konventionellen Herstellung des Pneumatikzylinders 100, bei dem das Innengewinde im Zylinderrohr erzeugt wird.
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Allerdings kann das Zylinderrohr 101 auch ein vorgefertigtes Innengewinde für den Lagerdeckel 107 umfassen, so dass ein reguläres Außengewinde des Lagerdeckels 107 in das entsprechende Innengewinde des Zylinderrohrs einschraubbar ist.
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Der Lagerdeckel 107 umfasst einen Begrenzungsanschlag 127 zum Begrenzen eines Eindrehens. Dadurch kann ein zu tiefes Eindrehen des Lagerdeckels 107 verhindert werden. Der umlaufende Begrenzungsanschlag 127 weist ein nach außen breiter werdendes Senkkopfprofil auf. Das Senkkopfprofil des Begrenzungsanschlags 127 lässt sich in eine konische Aufweitung des Zylinderrohrs 101 eindrehen, so dass der Lagerdeckel 107 an der Außenseite bündig zu dem umgebenden Zylinderrohr 101 angeordnet ist.
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Der Lagerdeckel 107 weist eine umlaufende Nut 113 zum Einsetzen einer Dichtung 115 gegenüber dem Zylinderrohr 101 auf, die weiter Innen als das Außengewinde 111 angeordnet ist. In der Nut 113 befindet sich die Dichtung 115, die den Lagerdeckel 107 gegenüber dem Zylinderrohr 101 abdichtet.
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Daneben weist der Lagerdeckel 107 eine weitere umlaufende Nut 117 zum Einsetzen einer Dichtung 119 gegenüber dem Zylinderrohr 101 auf, die weiter Innen als das die Nut 113 angeordnet ist.
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3 zeigt ein Blockdiagram eines Verfahrens zum Herstellen des Pneumatikzylinders 100. In einem ersten Schritt S101 wird der Lagerdeckel 107 für die Kolbenstange 109 des beweglichen Kolbens 105 mit dem Außengewinde 111 in das Zylinderrohr 101 eingedreht.
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Durch den Pneumatikzylinder 100 und das Verfahren wird ein effizienter Aufbau und eine einfache Montage erreicht. Zudem wird eine stabile Verbindung zwischen dem Lagerdeckel 107 und dem Zylinderrohr 101 erreicht. Mittels einer automatisierten Montage kann der Lagerdeckel 107 direkt in das unbearbeitete Aluminiumgehäuse des Zylinderrohrs eingedreht werden.
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Durch die nicht erforderliche spanende Bearbeitung der Zylinderbohrung und deren Toleranz, kann das Zylinderrohr 101 effizienter hergestellt werden. Ein Fügeprozess ist voll automatisiert möglich.
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Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
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Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.
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Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Pneumatikzylinder
- 101
- Zylinderrohr
- 103
- Zylinderkammer
- 105
- Kolben
- 107
- Lagerdeckel
- 109
- Kolbenstange
- 111
- Außengewinde
- 113
- Nut
- 115
- Dichtung
- 117
- Nut
- 119
- Dichtung
- 121
- Nut
- 123
- Dichtung
- 125
- Kanal
- 127
- Begrenzungsanschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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