DE102018201936A1

DE102018201936A1 - Kolbenstangenloser Linearantrieb sowie Herstellungsbausatz und Mehrzahl von kolbenstangenlosen Linearantrieben

Info

Publication number: DE102018201936A1
Application number: DE102018201936.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bauer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: CN110131233A; CN110131233B; DE102018201936B4

Abstract

Es wird ein kolbenstangenloser Linearantrieb (1) vorgeschlagen, der in einem Rohrkörper (7) einen Aufnahmeraum (8) begrenzt, in den ein Längsschlitz (13) einmündet, entlang dessen sich ein flexibles Dichtband (27) erstreckt, das durch einen im Aufnahmeraum (8) verschiebbar angeordneten Antriebskolben (6) radial bewegbar ist. Der Antriebskolben (6) hat mindestens eine Kolbendichtung (37), die an der Innenumfangsfläche (18) des Aufnahmeraumes (8) und an der Dichtband-Innenfläche (38) dichtend anliegt. Im Bereich des Längsschlitzes (13) hat die Kolbendichtung (37) einen in den Längsschlitz (13) hineinragenden höckerartigen Dichtungsabschnitt (44), der an der Dichtband-Innenfläche (38) anliegt und der jeweils über einen abgestuften Übergangsbereich (46) in den sich an den höckerartigen Dichtungsabschnitt (44) anschließenden, an der Innenumfangsfläche (18) anliegenden weiteren Dichtungsabschnitt (43) übergeht. Jeder abgestufte Übergangsbereich (46) liegt an einem daran angepassten Dichtflächenabschnitt (47) des Rohrkörpers (7) an. Es werden ferner eine Mehrzahl von kolbenstangenlosen Linearantrieben (1) und ein Bausatz zur Herstellung von kolbenstangenlosen Linearantrieben (1) vorgeschlagen, die sich in der Querschnittskontur ihrer Aufnahmeräume (8) voneinander unterscheiden, wobei allerdings die Kolbendichtung (34) in allen Fällen in ihrem höckerartigen Dichtungsabschnitt (44) und in den abgestuften Übergangsbereichen (46) übereinstimmen.

Description

Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Linearantrieb, mit einem Gehäuse, das einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden Rohrkörper aufweist, der peripher einen Aufnahmeraum begrenzt, in dem ein durch Fluidbeaufschlagung axial verschiebbarer Antriebskolben angeordnet ist und der an einer Stelle seines Umfanges von einem in den Aufnahmeraum einmündenden Längsschlitz durchsetzt ist, wobei sich entlang des Längsschlitzes axial ein durch den sich bewegenden Antriebskolben radial bewegbares flexibles Dichtband erstreckt, das an seiner dem Aufnahmeraum zugewandten Dichtband-Innenfläche durch mindestens eine auch an der Innenumfangsfläche des Aufnahmeraumes dichtend anliegende Kolbendichtung des Antriebskolbens beaufschlagt und dadurch unter Einnahme einer Abdichtstellung dichtend an die beiden Schlitzflanken des Längsschlitzes angedrückt ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Bausatz zur Herstellung mehrerer solcher kolbenstangenloser Linearantriebe und außerdem eine Mehrzahl derartiger kolbenstangenloser Linearantriebe.
Ein aus der DE 100 50 977 C2 bekannter kolbenstangenloser Linearantrieb der eingangs genannten Art umfasst einen Rohrkörper, der von einem Längsschlitz durchsetzt ist, durch den zur Kraftabgabe ein Mitnehmer hindurchragt, der an einem Antriebskolben befestigt ist, der in einem im Innern des Rohrkörpers ausgebildeten Aufnahmeraum linear verschiebbar aufgenommen ist. In dem Längsschlitz erstreckt sich ein flexibles Dichtband, das durch zwei axial beabstandete Kolbendichtungen des Antriebskolbens von innen her beaufschlagt und unter Abdichtung an die beiden Schlitzflanken des Längsschlitzes angedrückt ist, sodass es im Bereich einer jeweiligen Kolbendichtung eine Abdichtstellung einnimmt. Jede Kolbendichtung erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Antriebskolbens und liegt auch an der Innenumfangsfläche des Aufnahmeraumes dichtend an. Das Dichtband ist so an den Längsschlitz angepasst, dass seine der Kolbendichtung zugewandte Dichtband-Innenfläche bei Einnahme der Abdichtstellung bündig in die benachbarten Flächenabschnitte der Innenumfangsfläche des Aufnahmeraumes übergeht. Selbst wenn das Dichtband aufgrund von Fertigungstoleranzen nur minimal in den Aufnahmeraum hineinragt, können im Bereich der Längskanten des Dichtbandes Undichtigkeiten auftreten oder verstärkt Verschleißerscheinungen zutage treten.
Aus der DE 69832326 T2 ist ein kolbenstangenloser Arbeitszylinder bekannt, der mit einer Kolbendichtung ausgestattet ist, die im Bereich der Längskanten des Dichtbandes über Wulste verfügt, durch die das außerhalb des Längsschlitzes in dem Aufnahmeraum angeordnete Dichtband an die Innenumfangsfläche des Aufnahmeraumes angedrückt wird.
Aus der EP 0 690 237 A1 ist ein kolbenstangenloser Linearantrieb bekannt, der über ein flexibles Dichtband verfügt, das durch vom Antriebskolben unabhängige Befestigungsmittel im Längsschlitz festgehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die eine kostengünstige Herstellung zuverlässig abgedichteter kolbenstangenloser Linearantriebe ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem kolbenstangenlosen Linearantrieb der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Kolbendichtung im Bereich des Längsschlitzes einen in den Längsschlitz hineinragenden höckerartigen Dichtungsabschnitt aufweist, der an der Dichtband-Innenfläche anliegt und der jeweils über einen abgestuften Übergangsbereich in einen sich in der Umfangsrichtung des Antriebskolbens beidseits an den höckerartigen Dichtungsabschnitt anschließenden weiteren Dichtungsabschnitt der Kolbendichtung übergeht, wobei jeder abgestufte Übergangsbereich an einem daran angepassten Dichtflächenabschnitt des Rohrkörpers anliegt.
Auf diese Weise wird das Dichtband von dem höckerartigen Dichtungsabschnitt der Kolbendichtung stets ausschließlich innerhalb des Längsschlitzes an die Schlitzflanken angedrückt, sodass Überlappungen zwischen dem Dichtband und der Innenumfangsfläche des Aufnahmeraumes und folglich auch potenzielle Undichtigkeitsstellen vermieden werden. Der höckerartige Dichtungsabschnitt ist durch zwei abgestufte Übergangsbereiche vom restlichen, sich im Aufnahmeraum erstreckenden Dichtungsabschnitt der Kolbendichtung abgesetzt und kann zur Beaufschlagung des Dichtbandes von der Seite des Aufnahmeraumes her radial in den Längsschlitz eintauchen. Die abgestuften Übergangsbereiche der Kolbendichtung wirken jeweils mit einem konturmäßig daran angepassten Dichtflächenabschnitt des Rohrkörpers zusammen, der sich insbesondere teils aus einem Flächenabschnitt einer Schlitzflanke und teils aus einem Flächenabschnitt der Innenumfangsfläche des Aufnahmeraumes zusammensetzt. Obgleich die abgestuften Übergangsbereiche durchaus abrupt ausgeführt sein können, wird aus Gründen einer optimalen Abdichtung und Verschleißarmut eine konkav abgerundete Abstufung bevorzugt, deren Konkavität dem Rohrkörper zugewandt ist, wobei der jeweils daran angepasste Dichtflächenabschnitt einen konvexen Krümmungsverlauf hat. Die spezielle Gestaltung der Kolbendichtung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, kolbenstangenlose Linearantriebe unterschiedlicher Baugrößen bereitzustellen, die sich in der Querschnittsfläche und/oder Querschnittform des Aufnahmeraumes und folglich auch des Antriebskolbens voneinander unterscheiden, die aber in der Gestaltung des höckerartigen Dichtungsabschnittes und der sich daran anschließenden abgestuften Übergangsbereiche übereinstimmen, sodass ungeachtet der Baugröße des Linearantriebes auf ein einheitlich gestaltetes Dichtband zurückgegriffen werden kann. Man hat folglich eine hohe Variabilität bei der querschnittsmäßigen Auslegung des Linearantriebes, ohne dass sich dies auf die Formgebung des benötigten Dichtbandes auswirken würde.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Wie schon angesprochen, ist es vorteilhaft, wenn die abgestuften Übergangsbereiche der Kolbendichtung jeweils konkav abgerundet sind, wobei die Konkavität bezogen auf die Längsachse des Rohrkörpers nach radial außen weist.
Zweckmäßigerweise verfügt der höckerartige Dichtungsabschnitt der Kolbendichtung zwischen den beiden abgestuften Übergangsbereichen über einen an der Dichtband-Innenfläche anliegenden, zum Dichtband hin konvex gewölbten oberen Dichtflächenabschnitt, wobei die Dichtband-Innenfläche eine dazu komplementäre konkave Kontur hat. Bevorzugt weist der höckerartige Dichtungsabschnitt zwei jeweils ausgehend von einem der abgestuften Übergangsbereiche in Richtung zu dem Längsschlitz hin konvergierende seitliche Dichtflächenabschnitte auf, die jeweils mit einem zum Rohrkörper weisenden konvexen Übergangsbereich abgerundet in den oberen Dichtflächenabschnitt des Dichtbandes übergehen.
Bevorzugt ist die Kolbendichtung so ausgebildet, dass das Dichtband durch den in den Längsschlitz hineinragenden höckerartigen Dichtungsabschnitt so weit in den Längsschlitz hineingedrückt ist, dass zwischen dem Dichtband und dem Aufnahmeraum ein nur von dem höckerartigen Dichtungsabschnitt ausgefüllter Schlitz-Innenabschnitt vorliegt.
Das Dichtband hat bevorzugt einen bezüglich des Längsschlitzes kleineren Querschnitt, sodass in der Abdichtstellung zwischen dem Dichtband und dem Aufnahmeraum ein von dem Dichtband nicht belegter dichtbandloser Schlitz-Innenabschnitt vorliegt. Wäre die Kolbendichtung nicht vorhanden, würde sich der Schlitz-Innenabschnitt als zu dem Aufnahmeraum hin offener, leerer Hohlraum darstellen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bilden die Schlitzflanken des Längsschlitzes zwei sich gegenüberliegende, nach radial innen in Richtung zu dem Aufnahmeraum hin divergierende ebene Schlitz-Dichtflächen. Jede dieser ebenen Schlitz-Dichtflächen geht mit einem konvex abgerundeten Flächen-Übergangsbereich in die Innenumfangsfläche des Aufnahmeraumes über. Das Dichtband hat zwei in der Abdichtstellung an jeweils einer der beiden Schlitz-Dichtflächen anliegende flexible Dichtlippen, die so ausgebildet sind, dass sie in der Abdichtstellung zu dem jeweils zugeordneten Flächen-Übergangsbereich beabstandet sind. Die flexiblen Dichtlippen enden also definitiv innerhalb des Längsschlitzes und können selbst unter Berücksichtigung üblicher Fertigungstoleranzen nicht in den Aufnahmeraum hineinragen. Die Kolbendichtung ragt mit ihrem höckerartigen Dichtungsabschnitt in einen zwischen den beiden ebenen Schlitz-Dichtflächen definierten Schlitz-Innenabschnitt des Längsschlitzes ein, wobei sie gleichzeitig mit ihren abgestuften Übergangsbereichen dichtend an den vorgenannten Flächen-Übergangsbereichen des Rohrkörpers anliegt. Die abgestuften Übergangsbereiche sind dabei derart konkav gekrümmt, dass sie komplementär zu den konvex abgerundeten, als Dichtflächenabschnitte des Rohrkörpers fungierenden Flächen-Übergangsbereichen gestaltet sind. Somit ergibt sich ein sehr guter Dichtkontakt zwischen den gegeneinander abzudichtenden Bestandteilen.
Bevorzugt hat der Antriebskolben zumindest im Bereich der Kolbendichtung ebenso wie der Aufnahmeraum einen länglichen Querschnitt, wobei die Kolbendichtung eine entsprechende längliche Gestalt hat. Der höckerartige Dichtungsabschnitt befindet sich dabei vorzugsweise an einer der beiden Längsseiten der Kolbendichtung. Bevorzugt ist die Kolbendichtung an ihren beiden Schmalseiten bogenförmig und insbesondere halbkreisförmig abgerundet. Bevorzugt ist die Kolbendichtung außerdem, abgesehen von dem höckerartigen Dichtungsabschnitt und den abgestuften Übergangsbereichen, an ihren beiden Längsseiten bogenförmig abgerundet, wobei der Krümmungsradius größer ist als an den beiden Schmalseiten.
Verglichen mit einer prinzipiell ebenfalls möglichen, abgesehen von dem höckerartigen Dichtungsabschnitt kreisförmigen Gestaltung des Antriebskolbens beziehungsweise der Kolbendichtung, hat die längliche Querschnittform den Vorteil, geringe Bauhöhen des Rohrkörpers und somit des gesamten Linearantriebes verwirklichen zu können.
Die beiden Schlitzflanken des Längsschlitzes sind zweckmäßigerweise abgestuft, sodass sie jeweils eine dem Aufnahmeraum zugewandte Abstützschulter bilden, an die das Dichtband in der Abdichtstellung jeweils angedrückt ist. Dadurch setzt das Dichtband der Kolbendichtung einen Widerstand entgegen, aus dem ein zuverlässiges Andrücken des Dichtbandes an die Schlitzflanken resultiert.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Kolbendichtung sieht vor, dass sie peripher eine den Dichtkontakt zum Rohrkörper und zum Dichtband herstellende umlaufende, das heißt ringförmig in sich geschlossene Dichtlippe aufweist, die einen Tragkörper umschließt, mit dem unter Bildung einer einheitlich handhabbaren Kolbendichtungseinheit einstückig verbunden ist. Der Tragkörper wird zweckmäßigerweise genutzt, um die Kolbendichtungseinheit und mithin die Kolbendichtung an einem Kolbenkörper des Antriebskolbens zu befestigen. Beispielsweise kann der Tragkörper auf den Kolbenkörper unter Ausbildung einer Rastverbindung aufgeschnappt sein.
Die Kolbendichtung und gegebenenfalls die gesamte Kolbendichtungseinheit ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und besteht insbesondere aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, insbesondere aus einem Elastomermaterial. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein thermoplastisches Elastomermaterial (TPE).
Zwischen der umlaufenden Dichtlippe und dem Tragkörper befindet sich vorzugsweise eine ebenfalls umlaufende, in sich geschlossene Ringnut, die an einer axialen Seite offen ist. Dadurch ergibt sich in der radialen Richtung eine sehr gute Flexibilität für die Dichtlippe, die sich folglich optimal an ihren jeweiligen Dichtpartner anschmiegen kann. Bevorzugt ist in der Ringnut zumindest im Bereich jedes abgestuften Übergangsbereiches der Kolbendichtung eine sich radial zwischen dem Tragkörper und der Dichtlippe erstreckende Versteifungsstrebe ausgebildet, die dafür sorgt, dass die Kolbendichtung mit ihrem Übergangsbereich trotz der bevorzugt gekrümmten Abstufung optimal dichtend am gegenüberliegenden Dichtflächenabschnitt des Rohrkörpers anliegt.
Der Tragkörper ist zweckmäßigerweise napfförmig ausgebildet, wobei die Kolbendichtung am Öffnungsrand des napfförmigen Tragkörpers angeordnet ist. Zu ihrer Befestigung kann die Kolbendichtung beispielsweise mit der Öffnung des napfförmigen Tragkörpers voraus auf einen Kolbenkörper des Antriebskörpers aufgesetzt und insbesondere elastisch aufgeschnappt werden.
Der Antriebskolben verfügt zweckmäßigerweise über zwei mit axialem Abstand zueinander angeordnete Kolbendichtungen, die bevorzugt identisch ausgebildet sind. Zwischen den beiden Kolbendichtungen befinden sich bezüglich des Antriebskolbens ortsfeste Dichtband-Führungsmittel, die dafür sorgen, dass das Dichtband bei der Linearbewegung des Antriebskolbens abschnittsweise aus dem Längsschlitz herausbewegt wird. Dies dient insbesondere dazu, einem am Antriebskolben angeordneten Mitnehmer den Durchgriff durch den Längsschlitz zu ermöglichen. Die Dichtband-Führungsmittel sind am Antriebskolben und/oder am Mitnehmer angeordnet. Der Mitnehmer ist nutzbar, um die Antriebskraft und/oder Antriebsbewegung des Antriebskolbens außerhalb des Gehäuses des Linearantriebes für beliebige Zwecke abgreifen zu können.
Eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen kolbenstangenlosen Linearantrieben zeichnet sich insbesondere dadurch aus,

- dass die Rohrkörper der mehreren Linearantriebe in der Geometrie ihres Längsschlitzes übereinstimmen,
- dass die Dichtbänder der mehreren Linearantriebe in ihrer Querschnittskontur übereinstimmen,
- dass sich die Rohrkörper der mehreren Linearantriebe in der Querschnittkontur ihres Aufnahmeraumes voneinander unterscheiden,
- dass sich die Kolbendichtungen der mehreren Linearantriebe dahingehend voneinander unterscheiden, dass sie an die unterschiedlichen Querschnittskonturen der Aufnahmeräume der verschiedenen Rohrkörper angepasst sind,
- und dass die Kolbendichtungen hinsichtlich ihres höckerartigen Dichtungsabschnittes und der abgestuften Übergangsbereiche untereinander identisch gestaltet sind.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch einen Bausatz zur Herstellung von kolbenstangenlosen Linearantrieben gelöst, der sich auszeichnet durch mehrere jeweils einen Längsschlitz aufweisende und einen Aufnahmeraum begrenzende Rohrkörper, mehrere jeweils zum Einsetzen in einen Längsschlitz eines der Rohrkörper vorgesehene Dichtbänder und mehrere jeweils zum Einsetzen in einen Aufnahmeraum eines der Rohrkörper vorgesehene Antriebskolben mit jeweils mindestens einer Kolbendichtung, die einen höckerartigen Dichtungsabschnitt mit sich anschließenden, abgestuften Übergangsbereichen zu einem weiteren Dichtungsabschnitt der Kolbendichtung aufweist, wobei die Rohrkörper in der Geometrie ihres Längsschlitzes und die Dichtbänder in ihrer Querschnittskontur jeweils untereinander übereinstimmen, wobei sich ferner die Rohrkörper in der Querschnittskontur ihres Aufnahmeraumes voneinander unterscheiden und wobei sich die Kolbendichtungen dahingehend voneinander unterscheiden, dass sie an die unterschiedlichen Querschnittskonturen der Aufnahmeräume verschiedener Rohrkörper angepasst sind, wobei sie hinsichtlich ihres höckerartigen Dichtungsabschnittes und der beiden abgestuften Übergangsbereiche untereinander identisch gestaltet sind.
Die durch den Bausatz herstellbaren kolbenstangenlosen Linearantriebe entsprechen insbesondere den erfindungsgemäßen Linearantrieben.
Sowohl die Mehrzahl von kolbenstangenlosen Linearantrieben als auch der Herstellungsbausatz generieren ihre Vorteile unter anderem daraus, dass für unterschiedliche Baugrößen von Linearantrieben, die sich in den Querschnittsabmessungen und/oder Querschnittsformen ihrer Aufnahmeräume voneinander unterscheiden, identisch ausgebildete Dichtbänder verwendbar sind. Unabhängig von der Baugröße des Linearantriebes stimmen die Rohrkörper der unterschiedlichen Linearantriebe in der Geometrie ihres Längsschlitzes überein, unabhängig davon, welche Querschnittsgröße und/oder Querschnittsform der zugeordnete Aufnahmeraum hat. Ermöglicht ist dies durch eine Kolbendichtung, die über einen höckerartigen Dichtungsabschnitt verfügt, der in den Längsschlitz hineinragen kann, sodass das Dichtband unabhängig von Fertigungstoleranzen in seiner Gesamtheit innerhalb des Längsschlitzes in einen Dichtkontakt mit den Schlitzflanken gedrückt wird. Es liegt also in der Region des Längsschlitzes trotz variablen Querschnittsabmessungen und/oder Querschnittsformen des Aufnahmeraumes ein einheitlicher Dichtbereich vor, was eine kostengünstige Herstellung unterschiedlicher Baugrößen von Linearantrieben mit gleichen technischen Eigenschaften begünstigt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen kolbenstangenlosen Linearantriebes,
2 eine Draufsicht des Linearantriebes aus 1 mit Blickrichtung gemäß Pfeil II aus 1,
3 einen Längsschnitt des Linearantriebes der 1 und 2 gemäß Schnittlinie III-III aus 2, wobei ein eine Kolbendichtung aufweisender Bereich des Linearantriebes ausschnittsweise auch nochmals vergrößert illustriert ist,
4 einen Querschnitt des Linearantriebes der 1 bis 3 gemäß Schnittlinie IV-IV aus 2, sodass sich eine axiale Ansicht der Kolbendichtung ergibt,
5 den in 3 vergrößert abgebildeten Ausschnitt in einer perspektivischen Darstellung, in der das Dichtband strichpunktiert angedeutet ist,
6 zur Illustrierung eines zur Herstellung mehrerer kolbenstangenloser Linearantriebe geeigneten Bausatzes eine Mehrzahl für unterschiedliche Baugrößen verwendbarer Kolbendichtungen in Kombination mit einem für die verschiedenen Kolbendichtungen einheitlich gestalteten Dichtband, wobei unter Verwendung dieser Komponenten auch eine Mehrzahl kolbenstangenloser Linearantriebe unterschiedlicher Baugrößen realisierbar ist, und
7 den Inhalt der 6 mit nur strichpunktiert angedeutetem Dichtband.

Der in der Zeichnung beispielhaft illustrierte erfindungsgemäße kolbenstangenlose Linearantrieb 1 hat ein sich entlang einer Längsachse 2 erstreckendes Gehäuse 3, das beispielsweise aus Aluminiummaterial besteht. Ferner umfasst der Linearantrieb 1 eine relativ zu dem Gehäuse 3 axial, das heißt in der Achsrichtung der Längsachse 2 verschiebbare Antriebseinheit 4. Die Verschiebebewegung der Antriebseinheit 4 sei im Folgenden als Antriebsbewegung 5 bezeichnet und ist durch einen Doppelpfeil kenntlich gemacht. Hervorgerufen wird die Antriebsbewegung 5 durch eine Fluidbeaufschlagung eines Antriebskolbens 6 der Antriebseinheit 4, der sich im Innern des Gehäuses 3 befindet. Die Fluidbeaufschlagung ist zweckmäßigerweise mittels einer nicht illustrierten Steuerventileinrichtung steuerbar.
Zur Fluidbeaufschlagung wird bevorzugt Druckluft eingesetzt. Der Linearantrieb 1 lässt sich allerdings auch mit anderen fluidischen Druckmedien betreiben, beispielsweise mit Druckflüssigkeit.
Das Gehäuse 3 umfasst einen sich entlang der Längsachse 2 erstreckenden, bevorzugt einstückigen Rohrkörper 7. Der Rohrkörper 7 umschließt peripher, das heißt radial außen, einen in seinem Innern ausgebildeten, sich ebenfalls axial erstreckenden Aufnahmeraum 8. An beiden einander entgegengesetzten Stirnseiten des Rohrkörpers 7 ist jeweils ein Abschlusskörper 12 des Gehäuses 3 fluiddicht angebracht, der den Aufnahmeraum 8 an der zugeordneten Stirnseite dicht verschließt. Die Abschlusskörper 12 sind bezüglich des Rohrkörpers 7 zweckmäßigerweise separat ausgebildet und durch geeignete Befestigungsmittel fixiert. Mindestens ein Abschlusskörper 12 kann aber auch einstückig mit dem Rohrkörper 7 ausgebildet sein.
Der Rohrkörper 7 ist an einer Stelle seines sich um die Längsachse 2 herum erstreckenden Umfanges von einem Längsschlitz 13 durchsetzt. Der Längsschlitz 13 erstreckt sich in der Achsrichtung der Längsachse 2 und dabei vorzugsweise über die gesamte Länge des Rohrkörpers 7. Der Längsschlitz 13 hat ein inneres Schlitzende 13a, mit dem er in den Aufnahmeraum 8 einmündet. Er hat außerdem ein äußeres Schlitzende 13b, mit dem er zu einer Außenfläche 14 des Rohrkörpers 7 hin ausmündet.
Der Längsschlitz 13 hat eine Schlitzebene 15, die von der Längsachse 2 und einer dazu rechtwinkeligen Hochachse 16 aufgespannt ist. Eine Höhenrichtung 17 des Längsschlitzes 13 ist durch einen Doppelpfeil kenntlich gemacht und verläuft rechtwinkelig zu der Längsachse 2 und zweckmäßigerweise zugleich in der Achsrichtung der Hochachse 16. Die Höhenrichtung 17 des Längsschlitzes 13 erstreckt sich also zwischen dem inneren Schlitzende 13a und dem äußeren Schlitzende 13b.
Der Aufnahmeraum 8 ist peripher von einer durch den Rohrkörper 7 definierten, der Längsachse 2 zugewandten Innenumfangsfläche 18 begrenzt. Diese Innenumfangsfläche 18 ist durch den Längsschlitz 13 unterbrochen, wobei sie im Bereich des inneren Schlitzendes 13a in zwei sich rechtwinkelig zu der Schlitzebene 15 gegenüberliegende Schlitzflanken 22 des Längsschlitzes 3 übergeht. Die Schlitzflanken 22 bilden die seitlichen Begrenzungen des Längsschlitzes 13. Die Übergangsbereiche zwischen der Innenumfangsfläche 18 des Aufnahmeraumes 8 und einer jeweiligen Schlitzflanke 22 sei als Flächen-Übergangsbereich 23 bezeichnet. Diese beiden diesseits und jenseits der Schlitzebene 15 liegenden Flächen-Übergangsbereiche 23 sind vorzugsweise konvex abgerundet. Der Antriebskolben 6 befindet sich in axial gleitverschieblicher Weise in dem Aufnahmeraum 8. Ein beispielsweise stegförmiger Mitnehmer 25 ist zweckmäßigerweise an dem Antriebskolben 6 angebracht und erstreckt sich in der Höhenrichtung 17 durch den Längsschlitz 13 hindurch. Bevorzugt ist der Mitnehmer 25 an einem ein- oder mehrteiligen Kolbenkörper 24 des Antriebskolbens 6 befestigt. Der Mitnehmer 25 dient dem Abgriff der Antriebsbewegung 5 zur Bewegung einer nicht weiter illustrierten Komponente, beispielsweise einem Maschinenteil. Zum Anbringen der zu bewegenden Komponente ist der Mitnehmer 25 außerhalb des Gehäuses 3 mit mindestens einer Befestigungsschnittstelle 26 versehen.
Der Linearantrieb 1 hat ein eine strangförmige Gestalt aufweisendes flexibles Dichtband 27. Dieses besteht zumindest teilweise und insbesondere in seiner Gesamtheit aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, sodass es im Zusammenwirken mit einer starren Gegenkomponente gute Abdichteigenschaften hat.
Das Dichtband 27 erstreckt sich entlang des Längsschlitzes 13, wobei es sich bevorzugt über die gesamte Länge des Längsschlitzes 13 erstreckt. Es ist an seinen beiden einander entgegengesetzten Endbereichen 28 am Gehäuse 3 befestigt. Exemplarisch erfolgt die Befestigung an den beiden Abschlusskörpern 12. Hierzu erstreckt sich das Dichtband 27 axial beidseits axial über den Rohrkörper 7 hinaus und überlappt sich mit jedem Abschlusskörper 12, an dem es mittels einer Befestigungseinrichtung 32, beispielsweise einer Klemmschraube, befestigt ist.
Das Dichtband 27 taucht von der Seite des Aufnahmeraumes 8 her in den Längsschlitz 13 ein. Dies gilt allerdings nur für die sich axial beidseits an den Antriebskolben 6 anschließenden Längenabschnitte, deren Längenverhältnis variabel ist und von der momentanen Axialposition des Antriebskolbens 6 abhängt. Im Bereich des Antriebskolbens 6 verläuft das Dichtband 27 im Innern des Rohrkörpers 7 außerhalb des Längsschlitzes 13 und dabei im Bereich des Aufnahmeraumes 8. Der Kolbenkörper 24 begrenzt zweckmäßigerweise einen Führungskanal 33, der einen derartigen Verlauf hat, dass der momentan auf gleicher Höhe mit dem Antriebskolben 6 befindliche Längenabschnitt des Dichtbandes 27 aus dem Längsschlitz 13 heraus nach radial innen in Richtung zu der Längsachse 2 verlagert ist. Die entsprechende Auslenkung des Dichtbandes 27 quer zu seiner Längserstreckung wird durch an der Antriebseinheit 4 angeordnete oder ausgebildete Dichtband-Führungsmittel 34 hervorgerufen, die exemplarisch von mindestens einer nach radial innen vom Längsschlitz 13 wegweisenden Begrenzungsfläche des Führungskanals 33 gebildet sind. Die Dichtband-Führungsmittel 34 befinden sich am Antriebskolben 6 und/oder an dem Mitnehmer 25.
Soweit keine anderen Angaben gemacht werden, ist unter einer radialen Richtung eine Richtung rechtwinkelig zu der Längsachse 2 zu verstehen, die exemplarisch auch die Längsachse des Aufnahmeraumes 8 und des Antriebskolbens 6 definiert.
Die radiale Auslenkung des Dichtbandes 27 im Bereich des Antriebskolbens 6 ermöglicht den Durchgriff des Mitnehmers 25 durch den insoweit offenen Längsschlitz 13 hindurch.
Der Antriebskolben 6 unterteilt den Aufnahmeraum 8 axial in zwei Teilräume 35. Jeder Teilraum 35 erstreckt sich zwischen einem der Abschlusskörper 12 und dem Antriebskolben 6. Die Teilräume 35 sind im Bereich des Längsschlitzes 13 durch das in den Längsschlitz 13 eintauchende Dichtband 27 zur Umgebung hin abgedichtet. In jeden Teilraum 35 mündet einerseits ein Fluidkanal 36, der andererseits zur Außenseite des Gehäuses 3 ausmündet und durch den hindurch ein zur Fluidbeaufschlagung des Antriebskolbens 6 verwendetes fluidisches Druckmedium alternativ zuführbar oder abführbar ist. Auf diese Weise kann auf den Antriebskolben 6 eine fluidische Antriebskraft ausgeübt werden, die die Antriebsbewegung 5 hervorruft.
Zum Antriebskolben 6 hin ist jeder Teilraum 35 durch eine Kolbendichtung 37 des Antriebskolbens 6 abgedichtet. Der Antriebskolben 6 hat zwei Kolbendichtungen 37, die jeweils an einem der beiden axialen Endabschnitte des Antriebskolbens 6 angeordnet sind. Jede Kolbendichtung 37 besteht aus einem Material mit abdichtenden Eigenschaften, insbesondere aus einem Elastomermaterial. Jede Kolbendichtung 37 ist beim Ausführungsbeispiel an einem axialen Endabschnitt des Kolbenkörpers 24 befestigt.
Jede Kolbendichtung 37 liegt rings um die Längsachse 2 herum an der Innenumfangsfläche 18 des Aufnahmeraumes 8 und darüber hinaus an der dem Aufnahmeraum 8 zugewandten Dichtband-Innenfläche 38 des Dichtbandes 27 an. Die Kolbendichtung 37 ist ringförmig in sich geschlossen, wobei sie die Längsachse 2 umschließt. Die Erstreckungsrichtung der Kolbendichtung 37 um die Längsachse 2 herum sei im Folgenden als Umfangsrichtung 42 der Kolbendichtung 37 bezeichnet und ist in der Zeichnung durch einen Doppelpfeil kenntlich gemacht.
Der an der Innenumfangsfläche 18 anliegende Umfangsabschnitt der Kolbendichtung 37 sei im Folgenden auch als erster Dichtungsabschnitt 43 bezeichnet. Der die beiden einander zugewandten Endbereiche des ersten Dichtungsabschnittes 43 miteinander verbindende und an der Dichtband-Innenfläche 38 anliegende Umfangsabschnitt der Kolbendichtung 37 sei als zweiter Dichtungsabschnitt 44 bezeichnet. Der zweite Dichtungsabschnitt 44 drückt von radial innen her gegen die Dichtband-Innenfläche 38 und presst dadurch das Dichtband 27 lokal in der Höhenrichtung 17 in den Längsschlitz 13 hinein, sodass es in diesem Bereich eine beispielsweise aus 4 ersichtliche Abdichtstellung einnimmt, in der es durch Kolbendichtung 37 dichtend an die beiden Schlitzflanken 22 des Längsschlitzes 13 angedrückt ist.
Eine Besonderheit des Linearantriebes 1 besteht darin, dass das Dichtband 27 einen im Vergleich zum Längsschlitz 13 kleineren Querschnitt hat, derart, dass in der aus 4 ersichtlichen Abdichtstellung zwischen dem Dichtband 27 und dem Aufnahmeraum 8 ein von dem Dichtband 27 nicht belegter dichtbandloser Schlitz-Innenabschnitt 45 vorliegt. In Verbindung damit ist der zweite Dichtungsabschnitt 44 der Kolbendichtung 37 höckerartig erhaben ausgebildet und ragt radial in den Längsschlitz 13 hinein, wobei er den dichtbandlosen Schlitz-Innenabschnitt 45 ausfüllt. Der zweite Dichtungsabschnitt 44 wird daher im Folgenden auch als höckerartiger Dichtungsabschnitt 44 bezeichnet.
Der höckerartige Dichtungsabschnitt 44 geht an seinen beiden bezogen auf die Umfangsrichtung 42 einander entgegengesetzten Endabschnitten jeweils mit einem abgestuften Übergangsbereich 46 in den sich anschließenden ersten Dichtungsabschnitt 43 über. Jeder dieser abgestuften Übergangsbereiche 46 liegt an einem gestaltungsmäßig daran angepassten und insbesondere diesbezüglich komplementär ausgebildeten Dichtflächenabschnitt 47 des Rohrkörpers 7 dichtend an. Bevorzugt und entsprechend des illustrierten Ausführungsbeispiels ist jeder abgestufte Übergangsbereich 46 konkav abgerundet, wobei die Konkavität radial nach außen hin dem Rohrkörper 7 zugewandt ist. Dementsprechend ist der mit einem jeweiligen abgestuften Übergangsbereich 46 in Kontakt stehende Dichtflächenabschnitt 47 des Rohrkörpers 7 konvex gekrümmt, wobei die Konvexität dem Antriebskolben 6 zugewandt ist.
Der höckerartige Dichtungsabschnitt 44 liegt nicht nur an der Dichtband-Innenfläche 38 an, sondern auch noch an zwei Schlitz-Dichtflächen 48, die jeweils von einer Teilfläche jeweils einer der beiden Schlitzflanken 22 gebildet sind. Die Schlitz-Dichtfläche 48 ist diejenige Teilfläche einer Schlitzflanke 22, die sich zwischen dem Dichtband 27 und dem nach radial innen hin benachbarten, konvex abgerundeten Flächen-Übergangsbereich 23 erstreckt. Auf diese Weise ergibt sich in der Umfangsrichtung 42 ein durchgehender Dichtkontakt zwischen einerseits der Kolbendichtung 37 und andererseits dem Rohrkörper 7 und dem Dichtband 27. Ein in einen der Teilräume 35 eingespeistes Druckmedium kann folglich nicht in den mittleren Bereich des Antriebskolbens 6 überströmen, in dem das Dichtband 27 aus dem Längsschlitz 13 herausbewegt ist.
Die beiden Schlitz-Dichtflächen 48 liegen sich rechtwinkelig zu der Schlitzebene 15 gegenüber und divergieren nach radial innen in Richtung zum Aufnahmeraum 8. Vorzugsweise ist jede der beiden Schlitz-Dichtflächen 48 eben, das heißt ungekrümmt, ausgebildet. Eine Krümmung wäre aber durchaus ebenfalls möglich.
Jede Schlitz-Dichtfläche 48 hat eine derartige Erstreckung, dass sie auch das Dichtband 27 seitlich flankiert. Das Dichtband 27 hat seitlich außen an seinem dem Aufnahmeraum 8 zugewandten inneren Endbereich zwei von der Schlitzebene 15 wegragende flexible Dichtlippen 52, die jeweils an einer der beiden ebenen Schlitz-Dichtflächen 48 anliegen. Aufgrund ihrer Flexibilität können sich die Dichtlippen 52 bei der seitens des höckerartigen Dichtungsabschnittes 44 erfolgenden Beaufschlagung optimal an die Schlitz-Dichtfläche 48 anschmiegen.
Der weiter oben erläuterte dichtbandlose Schlitz-Innenabschnitt 45 erstreckt sich in der Höhenrichtung 17 zwischen den Abschlusskanten der flexiblen Dichtlippen 52 und dem jeweils benachbarten Flächen-Übergangsbereich 23.
Jeder an einen abgestuften Übergangsbereich 46 angepasste Dichtflächenabschnitt 47 des Rohrkörpers 7 entspricht vorzugsweise einem der Flächen-Übergangsbereiche 23 und setzt sich aus einem Abschnitt der Innenumfangsfläche 18 des Aufnahmeraumes 8 und einem sich daran anschließenden Abschnitt einer der Schlitz-Dichtflächen 48 zusammen.
Der höckerartige Dichtungsabschnitt 44 ist vorzugsweise U-förmig gekrümmt, wobei die U-Öffnung nach radial innen weist. Die U-Schenkel divergieren mit relativ großem Winkel zu ihrem freien Ende hin. Ihre freien Enden befinden sich jeweils in einem der beiden abgestuften Übergangsbereiche 46.
Der höckerartige Dichtungsabschnitt 44 hat zweckmäßigerweise einen dem Dichtband 27 zugewandten und unter Abdichtung an der Dichtband-Innenfläche 38 anliegenden oberen Dichtflächenabschnitt 44a, der zum Dichtband 27 hin konvex gewölbt ist, wobei die Dichtband-Innenfläche 38 eine komplementär konkav gewölbte Formgebung hat. An den oberen Dichtflächenabschnitt 44a schließt sich in der Umfangsrichtung 42 beidseits jeweils ein seitlicher Dichtflächenabschnitt 44b des höckerartigen Dichtungsabschnittes 44 an, der sich in Richtung zu einem der beiden abgestuften Übergangsbereiche 46 erstreckt. Bevorzugt geht der obere Dichtflächenabschnitt 44a abgerundet in jeden der beiden seitlichen Dichtflächenabschnitte 44b über.
Bei dem oben angesprochenen Vergleich mit einer U-förmigen Gestalt befinden sich die seitlichen Dichtflächenabschnitte 44b an den beiden voneinander divergierenden U-Schenkeln.
Bevorzugt hat der Aufnahmeraum 8 einen länglichen Querschnitt, was entsprechend auf den Antriebskolben 6 zumindest im Bereich dessen beiden Kolbendichtungen 37 zutrifft.
Jede Kolbendichtung 37 hat eine dem länglichen Querschnitt des Aufnahmeraums 8 entsprechende längliche Gestalt.
Der Längsschlitz 13 befindet sich im Bereich einer der beiden Längsseiten des länglichen Querschnittes des Aufnahmeraumes 8. Dementsprechend befindet sich der höckerartige Dichtungsabschnitt 44 ebenfalls an einer der beiden Längsseiten der Kolbendichtung 37, und zwar an derjenigen, die dem Längsschlitz 13 zugewandt ist.
Der Querschnitt des Aufnahmeraumes 8 hat eine Längsachse, die als Querschnitts-Längsachse 53 bezeichnet sei und die vorzugsweise rechtwinkelig zu der Schlitzebene 15 verläuft. An den beiden Schmalseiten seines Querschnittes ist der Aufnahmeraum 8 ebenso abgerundet wie der erste Dichtungsabschnitt 43 der Kolbendichtung 37.
Die beiden Schlitzflanken 22 des Längsschlitzes 13 sind vorzugsweise abgestuft. Durch die Abstufung ergibt sich an jeder Schlitzflanke 22 eine nach radial innen in Richtung zum Aufnahmeraum 8 weisende und sich über die gesamte Länge des Längsschlitzes 13 erstreckende Abstützschulter 54 für das Dichtband 27. Das Dichtband 27 ist im Bereich seiner beiden von der Schlitzebene 15 wegweisenden Seitenflächen ebenfalls über seine gesamte Länge hinweg abgestuft, wobei es an beiden Seitenflächen jeweils einen Abstützabschnitt 55 aufweist, der in der Abdichtstellung von radial innen her an einer der Abstützschultern 54 anliegt.
Auf diese Weise setzt das Dichtband 27 dem es von radial innen her beaufschlagenden höckerartigen Dichtungsabschnitt 44 einen Widerstand entgegen, wodurch es daran gehindert ist, durch den höckerartigen Dichtungsabschnitt 44 radial nach au-ßen aus dem Längsschlitz 13 hinausgedrückt zu werden. Dadurch ist wiederum gewährleistet, dass die flexiblen Dichtlippen 52 des Dichtbandes 27 zuverlässig abdichtend im Bereich der Schlitz-Dichtflächen 48 zu liegen kommen.
Vorzugsweise hat die Kolbendichtung 37 im Bereich ihres Außenumfanges eine den beschriebenen Dichtkontakt zum Rohrkörper 7 und zum Dichtband 27 herstellende, in der Umfangsrichtung 42 umlaufende Dichtlippe 56. Die Dichtlippe 56 ist ringsum in Richtung zum Aufnahmeraum 8 hin elastisch biegbar und ist so geformt, dass sie unter Vorspannung an der Innenumfangsfläche 18, an den Schlitz-Dichtflächen 48 und an der Dichtband-Innenfläche 38 anliegt.
Die Kolbendichtung 37 kann gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ein individuelles Bauteil sein. Sie ist dann strangförmig ausgebildet und beispielsweise in einer radial nach außen hin offenen Ringnut des Kolbenkörpers 24 gehalten.
Bevorzugt ist die Kolbendichtung 37 jedoch integraler Bestandteil einer einstückigen Kolbendichtungseinheit 57, die außer der Kolbendichtung 37 auch noch einen von der Kolbendichtung 37 umschlossenen Tragkörper 58 aufweist, über den die Kolbendichtungseinheit 57 und folglich auch die Kolbendichtung 37 an dem Kolbenkörper 24 befestigt sind.
Der Tragkörper 58 hat im Wesentlichen die gleiche, jedoch eine kleinere Außenkontur als die Kolbendichtung 37. Die die Dichtlippe 56 aufweisende Kolbendichtung 37 ist peripher ringsum an dem Tragkörper 58 einstückig angebracht.
Vorzugsweise ist der Tragkörper 58, was insbesondere aus dem vergrößerten Ausschnitt der 3 und aus der 5 gut ersichtlich ist, napfförmig ausgebildet. Er hat einen sich in einer zu der Längsachse 2 rechtwinkeligen Ebene erstreckenden Bodenabschnitt 62 und einen vom Rand des Bodenabschnittes 62 axial abstehenden, sich rings um den Bodenabschnitt 62 herum erstreckenden Seitenwandabschnitt 63. Der Seitenwandabschnitt 63 hat an der dem Bodenabschnitt 62 entgegengesetzten Seite einen in der Umfangsrichtung 42 umlaufenden Öffnungsrand 64, der eine Öffnung des napfförmigen Tragkörpers 58 umrahmt. Die Kolbendichtung 37 ist an dem Öffnungsrand 64 angebracht, wobei die Dichtlippe 56 von dem Tragkörper 58 wegragt.
Bevorzugt hat die Kolbendichtung 37 einen Basisabschnitt 65, der im Bereich des Öffnungsrandes 64 an dem Tragkörper 58 einstückig angeformt ist und radial von dem Tragkörper 58 absteht. An diesen Basisabschnitt 65 ist einstückig die Dichtlippe 56 in einer Weise angeformt, dass sie sich bezüglich der Längsachse 2 radial nach außen und gleichzeitig axial vom Antriebskolben 6 weg erstreckt. Der Tragkörper 58 ist so ausgerichtet, dass der Öffnungsrand 64 axial dem Kolbenkörper 24 zugewandt ist.
Die Dichtlippe 56 erstreckt sich mit radialem Abstand zum Seitenwandabschnitt 63 in Richtung zum Bodenabschnitt 62, wobei sie den Seitenwandabschnitt 63 mit radialem Abstand ein Stückweit axial überlappt. Daraus resultiert eine radial zwischen der Dichtlippe 56 und dem Seitenwandabschnitt 63 angeordnete, in der axialen Richtung zum Bodenabschnitt 62 hin offene Ringnut 66. Selbige ermöglicht es der Dichtlippe 56, sich bei von radial außen her erfolgender Beaufschlagung in Richtung zu der Längsachse 2 elastisch zu verformen.
Bevorzugt ist die Kolbendichtungseinheit 57 mit dem Tragkörper 58 auf einen axialen Befestigungsfortsatz 67 des Kolbenkörpers 24 aufgesteckt, dessen Querschnitt geringer ist als derjenige des Aufnahmeraumes 8 und der im Wesentlichen dem Querschnitt einer von dem Tragkörper 58 begrenzten Tragkörper-Ausnehmung 68 entspricht, deren Öffnung von dem Öffnungsrand 64 umrahmt ist. Die Montage der Kolbendichtungseinheit 57 erfolgt in axialer Richtung durch Aufstecken auf den axialen Befestigungsfortsatz 67 mit der Öffnung der Tragkörper-Ausnehmung 68 voraus.
Bevorzugt sind die Außenkontur des axialen Befestigungsfortsatzes 67 und die Innenkontur des Seitenwandabschnittes 63 des Tragkörpers 58 unter Bildung zueinander komplementärer Rastverbindungsmittel 72 abgestuft ausgebildet. Exemplarisch enthalten die Rastverbindungsmittel 72 eine nach radial außen hin offene ringförmige Rastvertiefung und einen innen an dem Seitenwandabschnitt 63 angeordneten, nach radial innen ragenden ringförmigen Rastvorsprung. Beim axialen Aufschieben der Kolbendichtungseinheit 57 auf den axialen Befestigungsfortsatz 67 gelangen die beiden vorgenannten Komponenten der Rastverbindungsmittel 72 in Rasteingriff miteinander, sodass sich in axialer Richtung ein Formschluss einstellt. Die Kolbendichtungseinheit 57 stützt sich dabei zweckmäßigerweise mit dem Bodenabschnitt 62 des Tragkörpers 58 an einer axialen Stirnfläche 73 des Befestigungsfortsatzes 67 ab. Der Rastvorgang ist leicht durchführbar, weil die Kolbendichtungseinheit 57 aus gummielastischem Material besteht. Man kann daher auch von einem Aufschnappen sprechen.
Vorzugsweise ist an dem Befestigungsfortsatz 67 ein axial in Richtung zum gegenüberliegenden Abschlusskörper 12 ragender Rohrstutzen 73 angebracht und insbesondere einstückig angeformt, der für eine fluidische und insbesondere pneumatische Endlagendämpfung des Antriebskolbens 6 genutzt wird. Der Bodenabschnitt 62 des Tragkörpers 58 hat eine Durchbrechung 74, durch die sich der Rohrstutzen 73 hindurch erstreckt.
Der Tragkörper 58 liegt dichtend an dem axialen Befestigungsfortsatz 67 und/oder an dem optionalen Rohrstutzen 73 an, um einen Fluiddurchtritt von der Seite des zugeordneten Teilraumes 35 her zu verhindern.
Der Antriebskolben 6 ist an beiden axialen Endbereichen in der vorstehend geschilderten Weise mit einer Kolbendichtungseinheit 57 versehen. An beiden Endabschnitten verfügt der Kolbenkörper 24 über einen axialen Befestigungsfortsatz 67 und optional einen zur Endlagendämpfung genutzten Rohrstutzen 73.
Wie insbesondere aus den 4 und 5 gut ersichtlich ist, befindet sich in der Ringnut 66 der Kolbendichtungseinheit 57 zumindest im Bereich jedes abgestuften Übergangsbereiches 46 der Kolbendichtung 37 mindestens eine Versteifungsstrebe 75, die sich radial zwischen dem Seitenwandabschnitt 63 des Tragkörpers 58 und der Dichtlippe 56 erstreckt. Jede Versteifungsstrebe 75 ist bevorzugt einstückig mit dem Tragkörper 58 und der Dichtlippe 56 ausgebildet. Die Versteifungsstreben 75 stützen die Dichtlippe 56 von radial innen her ab und sorgen in dem nichtlinearen abgestuften Übergangsbereich 46 für ein sicheres Anpressen der Dichtlippe 56 an den gegenüberliegenden Dichtflächenabschnitt 47 des Rohrkörpers 7.
Exemplarisch sind jedem abgestuften Übergangsbereich 46 zwei in der Umfangsrichtung 42 beabstandete Versteifungsstreben 75 zugeordnet. Eine dieser Versteifungsstreben 75 ist so angeordnet und hat eine derartige Länge, dass sie sowohl einer der Schlitz-Dichtflächen 48 als auch der daran anliegenden flexiblen Dichtlippe 52 des Dichtbandes 27 gegenüberliegt. Die andere Versteifungsstrebe 75 ist so platziert, dass sie dem Flächen-Übergangsbereich 23 und/oder dem sich an den Flächen-Übergangsbereich 23 anschließenden Abschnitt der Innenumfangsfläche 18 des Aufnahmeraumes 8 gegenüberliegt.
Die erstgenannte Versteifungsstrebe 75 sorgt dafür, dass die Dichtlippe 52 des Dichtbandes 27 durch die Dichtlippe 56 der Kolbendichtung 37 mit hoher Kraft und folglich guter Dichtwirkung an die Schlitz-Dichtfläche 48 angepresst wird.
Die 5 und 6 verdeutlichen symbolisch die vorteilhafte Möglichkeit, auf der Grundlage des beschriebenen Konzepts eines kolbenstangenlosen Linearantriebes 1 einen Bausatz zur Herstellung mehrerer kolbenstangenloser Linearantriebe 1 und/oder eine Mehrzahl von kolbenstangenlosen Linearantrieben 1 bereitzustellen.
Die Mehrzahl kolbenstangenloser Linearantriebe 1 unterscheidet sich in ihrer Baugröße, wobei sich diese unterschiedliche Baugröße zumindest in einer unterschiedlichen Querschnittskontur des Aufnahmeraumes 8 der verschiedenen Rohrkörper 7 äußert. Die unterschiedlichen Querschnittskonturen ergeben sich insbesondere aus unterschiedlichen Querschnittsabmessungen und/oder Querschnittsformen. Dementsprechend sind auch die Querschnitte der zugeordneten Antriebskolben 6 unterschiedlich groß, sodass sich bei gleichem Fluiddruck des verwendeten fluidischen Druckmediums unterschiedlich große Antriebskräfte auf den Antriebskolben 6 ausüben lassen.
In der Geometrie ihres Längsschlitzes 13 stimmen die mehreren Linearantriebe 1 allerdings überein, ebenso in ihren Dichtbändern 27. Zur Herstellung der Dichtbänder 27 für die unterschiedlichen Linearantriebe 1 kann somit auf ein und dasselbe Ausgangs-Dichtband-Strangmaterial zurückgegriffen werden, das nur auf die jeweils gewünschte Länge zugeschnitten werden muss.
In den 6 und 7 ist ein Dichtband 27 gezeigt, das seiner Art nach für die mehreren unterschiedlichen Linearantriebe 1 verwendbar ist beziehungsweise verwendet wird.
Was nun die Kolbendichtungen 37 für die mehreren, sich voneinander unterscheidenden Linearantriebe 1 anbelangt, so unterscheiden sich diese Kolbendichtungen 37 nur dahingehend voneinander, dass sie an die unterschiedlichen Querschnittskonturen der Aufnahmeräume 8 der verschiedenen Rohrkörper 7 angepasst sind. Hinsichtlich der Ausgestaltung ihres höckerartigen Dichtungsabschnittes 44 stimmen sie jedoch überein. Folglich sind die mehreren unterschiedlichen Linearantriebe 1, was die Abdichtmaßnahmen im Bereich des Längsschlitzes 13 anbelangt, identisch. In der Zeichnung sind exemplarisch vier Kolbendichtungen 37 unterschiedlicher Linearantriebe 1 gezeigt, die entsprechend dem vorgenannten Konzept partiell identisch und partiell voneinander abweichend gestaltet sind.
Ein Bausatz zur Herstellung mehrerer unterschiedlicher kolbenstangenloser Linearantriebe 1 hat mehrere der schon beschriebenen Rohrkörper 7, ebenso mehrere jeweils zum Einsetzen in einen Längsschlitz 13 eines der Rohrkörper 7 ausgebildete Dichtbänder 27 und außerdem mehrere zum Einsetzen in jeweils einen Aufnahmeraum 8 eines der Rohrkörper 7 vorgesehene Antriebskolben 6, wobei jeder Antriebskolben 6 eine oder zwei der beschriebenen Kolbendichtungen 37 umfasst.
Mehrere der in dem Bausatz vorhandenen Rohrkörper 7 stimmen in der Geometrie ihres Längsschlitzes 13 und in der Querschnittskontur ihres Dichtbandes 27 überein. Diese mehreren Rohrkörper 7 unterscheiden sich jedoch in der Querschnittskontur ihres Aufnahmeraumes 8 in der vorstehend im Zusammenhang mit der Mehrzahl unterschiedlicher kolbenstangenloser Linearantriebe 1 beschriebenen Weise voneinander.
Mehrere der Kolbendichtungen 37 des Bausatzes sind in der Weise gestaltet, wie dies vorstehend anhand der Kolbendichtungen 37 der Mehrzahl unterschiedlicher Linearantriebe 1 erläutert wurde. Sie unterscheiden sich also dahingehend voneinander, dass sie an die unterschiedlichen Querschnittskonturen der Aufnahmeräume 8 verschiedener Rohrkörper 7 angepasst sind. Gleichzeitig sind sie aber hinsichtlich ihres höckerartigen Dichtungsabschnittes 44 und der beiden abgestuften Übergangsbereiche 46 untereinander identisch gestaltet.
Bei den in den 6 und 7 illustrierten Ausführungsbeispielen unterscheiden sich die Kolbendichtungen 37 in der Gestaltung des jeweils ersten Dichtungsabschnittes 43, während die höckerartigen Dichtungsabschnitte 44 und die abgestuften Übergangsbereiche 46 zwischen dem höckerartigen Dichtungsabschnitt 44 und dem ersten Dichtungsabschnitt 43 identisch ausgebildet sind. Die Unterschiede im ersten Dichtungsabschnitt 43 äußern sich insbesondere in einer größeren Ausdehnung in der Achsrichtung der Querschnitts-Längsachse 53 und auch in der diesbezüglich rechtwinkeligen Richtung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10050977 C2 [0003]
DE 69832326 T2 [0004]
EP 0690237 A1 [0005]

Claims

Kolbenstangenloser Linearantrieb, mit einem Gehäuse (3), das einen sich entlang einer Längsachse (2) erstreckenden Rohrkörper (7) aufweist, der peripher einen Aufnahmeraum (8) begrenzt, in dem ein durch Fluidbeaufschlagung axial verschiebbarer Antriebskolben (6) angeordnet ist und der an einer Stelle seines Umfanges von einem in den Aufnahmeraum (8) einmündenden Längsschlitz (13) durchsetzt ist, wobei sich entlang des Längsschlitzes (13) axial ein durch den sich bewegenden Antriebskolben (6) radial bewegbares flexibles Dichtband (27) erstreckt, das an seiner dem Aufnahmeraum (8) zugewandten Dichtband-Innenfläche (38) durch mindestens eine auch an der Innenumfangsfläche (18) des Aufnahmeraumes (8) dichtend anliegende Kolbendichtung (37) des Antriebskolbens (6) beaufschlagt und dadurch unter Einnahme einer Abdichtstellung dichtend an die beiden Schlitzflanken (22) des Längsschlitzes (13) angedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbendichtung (37) im Bereich des Längsschlitzes (13) einen in den Längsschlitz (13) hineinragenden höckerartigen Dichtungsabschnitt (44) aufweist, der an der Dichtband-Innenfläche (38) anliegt und der jeweils über einen abgestuften Übergangsbereich (46) in einen sich in der Umfangsrichtung (42) des Antriebskolbens (6) beidseits an den höckerartigen Dichtungsabschnitt(44) anschließenden weiteren Dichtungsabschnitt (43) der Kolbendichtung (37) übergeht, wobei jeder abgestufte Übergangsbereich (46) an einem daran angepassten Dichtflächenabschnitt (47) des Rohrkörpers (7) anliegt.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgestuften Übergangsbereiche (46) der Kolbendichtung (37) jeweils konkav abgerundet sind, wobei die Konkavität dem Rohrkörper (7) zugewandt ist.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der höckerartige Dichtungsabschnitt (44) der Kolbendichtung (37) zwischen den beiden abgestuften Übergangsbereichen (46) einen an der Dichtband-Innenfläche (38) anliegenden, zum Dichtband (27) hin konvex gewölbten oberen Dichtflächenabschnitt (44a) aufweist, wobei die Dichtband-Innenfläche (38) eine dazu komplementäre konkave Kontur hat, und wobei zweckmäßigerweise der höckerartige Dichtungsabschnitt (44) zwei jeweils ausgehend von einem der abgestuften Übergangsbereiche (46) in Richtung zu dem Längsschlitz (13) hin konvergierende seitliche Dichtflächenabschnitte (44b) aufweist, die jeweils in den oberen Dichtflächenabschnitt (44a) des Dichtbandes (27) abgerundet übergehen.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtband (27) durch den in den Längsschlitz (13) hineinragenden höckerartigen Dichtungsabschnitt (44) der Kolbendichtung (37) derart in den Längsschlitz (13) hineingedrückt ist, dass zwischen dem Dichtband (27) und dem Aufnahmeraum (8) ein nur von dem höckerartigen Dichtungsabschnitt (44) ausgefüllter Schlitz-Innenabschnitt (45) vorliegt.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtband (27) einen bezüglich des Längsschlitzes (13) kleineren Querschnitt hat, sodass in der Abdichtstellung zwischen dem Dichtband (27) und dem Aufnahmeraum (8) ein von dem Dichtband (27) nicht belegter dichtbandloser Schlitz-Innenabschnitt (45) vorliegt.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzflanken (22) des Längsschlitzes (13) zwei sich gegenüberliegende, nach radial innen in Richtung zu dem Aufnahmeraum (8) hin divergierende ebene Schlitz-Dichtflächen (48) bilden, die jeweils mit einem konvex abgerundeten Flächen-Übergangsbereich (23) in die Innenumfangsfläche (18) des Aufnahmeraumes (8) übergehen, wobei das Dichtband (27) zwei in der Abdichtstellung an jeweils einer der beiden Schlitz-Dichtflächen (48) anliegende flexible Dichtlippen (52) aufweist und jede Dichtlippe (52) in der Abdichtstellung zu dem sich an die ihr zugeordnete Dicht-Schlitzfläche (48) anschließenden Flächen-Übergangsbereich (23) beabstandet ist, wobei die Kolbendichtung (37) mit ihrem höckerartigen Dichtungsabschnitt (44) in einen zwischen den beiden ebenen Schlitz-Dichtflächen (48) definierten Schlitz-Innenabschnitt (45) eintaucht und mit ihren zu den Flächen-Übergangsbereichen (23) komplementär ausgebildeten abgestuften Übergangsbereichen (46) dichtend an den Flächen-Übergangsbereichen (23) anliegt.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (6) zumindest im Bereich der Kolbendichtung (37) ebenso wie der Aufnahmeraum (8) einen länglichen Querschnitt hat, wobei die Kolbendichtung (37) eine entsprechende längliche Gestalt hat und wobei sich der höckerartige Dichtungsabschnitt (44) der Kolbendichtung (37) an einer der beiden Längsseiten der Kolbendichtung (37) befindet.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schlitzflanken (22) des Längsschlitzes (13) abgestuft sind und jeweils eine dem Aufnahmeraum (8) zugewandte Abstützschulter (54) bilden, an die das Dichtband (27) in der Abdichtstellung jeweils angedrückt ist.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbendichtung (37) peripher eine den Dichtkontakt zum Rohrkörper (7) und zum Dichtband (27) herstellende umlaufende Dichtlippe (56) aufweist, die unter Bildung einer Kolbendichtungseinheit (57) einstückig mit einem von ihr umschlossenen Tragkörper (58) verbunden ist, unter dessen Mitwirkung die Kolbendichtung (37) an einem Kolbenkörper (24) des Antriebskolbens (6) befestigt ist.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen der Dichtlippe (56) und dem Tragkörper (58) eine umlaufende, an einer axialen Seite offene Ringnut (66) ausgebildet ist, in der zumindest im Bereich jedes abgestuften Übergangsbereiches (46) der Kolbendichtung (37) eine sich radial zwischen dem Tragkörper (58) und der Dichtlippe (56) erstreckende Versteifungsstrebe (75) einstückig ausgebildet ist.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (58) napfförmig ausgebildet ist und die Kolbendichtung (37) am Öffnungsrand (64) des napfförmigen Tragkörpers (58) angeordnet ist.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Antriebskolben (6) zwei Kolbendichtungen (37) mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei das Dichtband (27) zwischen den beiden Kolbendichtungen (37) durch Dichtband-Führungsmittel (34) aus dem Längsschlitz (13) radial herausbewegt ist.
Kolbenstangenloser Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Antriebskolben (6) ein den Längsschlitz (13) durchgreifender, die Bewegung des Antriebskolbens (6) mitmachender Mitnehmer (25) angeordnet ist.
Mehrzahl von kolbenstangenlosen Linearantrieben nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass die Rohrkörper (7) der mehreren Linearantriebe (1) in der Geometrie ihres Längsschlitzes (13) übereinstimmen, - dass die Dichtbänder (27) der mehreren Linearantriebe (1) in ihrer Querschnittskontur übereinstimmen, - dass sich die Rohrkörper (7) der mehreren Linearantriebe (1) in der Querschnittskontur ihres Aufnahmeraumes (8) voneinander unterscheiden, - dass sich die Kolbendichtungen (37) der mehreren Linearantriebe (1) dahingehend voneinander unterscheiden, dass sie an die unterschiedlichen Querschnittskonturen der Aufnahmeräume (8) der verschiedenen Rohrkörper (7) angepasst sind, - und dass die Kolbendichtungen (37) hinsichtlich ihres höckerartigen Dichtungsabschnittes (44) und der abgestuften Übergangsbereiche (46) untereinander identisch gestaltet sind.
Bausatz zur Herstellung von kolbenstangenlosen Linearantrieben, insbesondere Linearantrieben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch mehrere jeweils einen Längsschlitz (13) aufweisende und einen Aufnahmeraum (8) begrenzende Rohrkörper (7), mehrere jeweils zum Einsetzen in einen Längsschlitz (13) eines der Rohrkörper vorgesehene Dichtbänder (27) und mehrere jeweils zum Einsetzen in einen Aufnahmeraum (8) eines der Rohrkörper(7) vorgesehene Antriebskolben (6) mit jeweils mindestens einer Kolbendichtung (37), die einen höckerartigen Dichtungsabschnitt (44) mit sich anschließenden, abgestuften Übergangsbereichen (46) zu einem weiteren Dichtungsabschnitt (43) der Kolbendichtung (37) aufweist, wobei die Rohrkörper (7) in der Geometrie ihres Längsschlitzes (13) und die Dichtbänder (27) in ihrer Querschnittskontur jeweils untereinander übereinstimmen, wobei sich ferner die Rohrkörper (7) in der Querschnittskontur ihres Aufnahmeraumes (8) voneinander unterscheiden und wobei sich die Kolbendichtungen (37) dahingehend voneinander unterscheiden, dass sie an die unterschiedlichen Querschnittskonturen der Aufnahmeräume (8) verschiedener Rohrkörper (7) angepasst sind, wobei sie hinsichtlich ihres höckerartigen Dichtungsabschnittes (44) und der beiden abgestuften Übergangsbereiche (46) untereinander identisch gestaltet sind.