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Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, insbesondere einen hydraulischen Arbeitszylinder, und ein Verfahren zu dessen Herstellung
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Aus dem Stand der Technik sind Arbeitszylinder als solche bekannt. In der Regel weisen die Arbeitszylinder ein Zylinderrohr sowie Verschlussteile auf.
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Die Fertigung solcher Arbeitszylinder erfolgt gemäß dem Stand der Technik in der Regel durch ein Verschrauben der Verschlussteile mit dem Zylinderrohr. Diese Arbeitszylinder werden in dem Stand der Technik daher auch als Schraubzylinder bezeichnet.
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Hierbei ist es beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt, das Bodenverschlussteil mit dem Zylinderrohr durch MAG-Schweißen zu verbinden und dann lediglich das Führungsverschlussteil zu verschrauben.
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Das Gewinde von Zylinderrohr und Verschlussteilen wird in der Regel durch ein spanendes Verfahren erzeugt.
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Sowohl Schraubzylinder als auch Zylinder mit Verschraubung nur eines Verschlussteils und MAG-Verschweißung des anderen Verschlussteils werden nach dem Stand der Technik in hoher Qualität bereitgestellt und haben sich als hochwertige und zuverlässige Produkte bewährt.
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Als fertigungsseitiger Nachteil ist hierbei festzustellen, dass insbesondere für das Zylinderrohr eine Zulage der Materialstärke, also der Rohrwandstärke, für das subtraktiv einzubringende Gewinde vorgesehen werden muss, weil das Gewinde das Zylinderrohr unvermeidlich schwächt. Damit liegt dann aber eine Rohrwandstärke vor, die für die Aufnahme der Kräfte im Arbeitsbetrieb, insbesondere der Kräfte durch den Betriebsdruck des Fluids, erheblich überdimensioniert ist. Dies führt nachteilig zu einem erhöhten Materialverbrauch und zu einem erhöhten Endgewicht des Arbeitszylinders. Ferner ist es fertigungsseitig aufwändig, die vergleichsweise langen Zylinderrohre spanend zu bearbeiten. Weiterhin ist es fertigungstechnisch schwierig, die Gewinde der Verschlussteile und des Zylinderrohrs so aufeinander abzustimmen, dass im Falle einer gewünschten besonderen Winkelstellung der Verschlussteile zueinander oder zu dem Zylinderrohr ein geeignetes Anzugdrehmoment beim Verschrauben anliegt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Arbeitszylinder bereitzustellen, der eine hohe Zuverlässigkeit aufweist, kostengünstig herstellbar sowie demontierbar ist. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Arbeitszylinders aufzuzeigen.
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Die Aufgabe wird in Bezug auf den Arbeitszylinder durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale sowie in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung eines solchen Arbeitszylinders durch die im Patentanspruch 9 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweilige Unteransprüchen.
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Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder weist als Grundelemente einen Zylinder und eine Kolbeneinheit auf und ist insbesondere durch einen besonderen Kopplungsabschnitt gekennzeichnet.
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Der Zylinder des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders weist ein Zylinderrohr, ein Verschlussteil und ein weiteres Verschlussteil auf.
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Das Zylinderrohr weist wie an sich bekannt mit einem Zylinderrohrende und einem weiteren Zylinderrohrende zwei gegenüberliegende Zylinderrohrenden auf. An dem Zylinderrohrende ist das Verschlussteil und an dem weiteren Zylinderrohrende das weitere Verschlussteil angeordnet. Nachfolgend werden das Zylinderrohrende und das weitere Zylinderrohrende zusammengefasst auch als die Zylinderrohrenden sowie das Verschlussteil und das weitere Verschlussteil zusammengefasst auch als die Verschlussteile bezeichnet. Das Zylinderrohr und die hieran angeordneten Verschlussteile bilden einen Zylinderinnenraum aus.
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Die Kolbeneinheit bildet in dem Zylinderinnenraum mindestens einen Arbeitsraum aus. Die Kolbeneinheit ist bevorzugt als eine Baugruppe aus Kolben und Kolbenstange ausgebildet, wobei die Kolbenstange eines der Verschlussteile, das dann als Führungsverschlussteil vorliegt, gleitend durchsetzt. Die Kolbeneinheit kann aber beispielsweise auch als Plungerkolben oder als eine Kolbeneinheit eines Gleichgangzylinders vorliegen.
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Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder ist zudem durch einen in besonderer Weise ausgebildeten Kopplungsabschnitt gekennzeichnet.
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Der Kopplungsabschnitt weist erfindungsgemäß das Verschlussteil, das Zylinderrohrende sowie einen hohlzylindrischen Adaptionskörper auf.
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Das Verschlussteil weist ein Außengewinde und der Adaptionskörper ein Innengewinde auf. Das Außengewinde und das Innengewinde sind zueinander korrespondierend ausgebildet und stehen in einem bestimmungsgemäßen Montageendzustand zueinander im Eingriff. Hierbei bilden sie einen gemeinsamen Gewindeabschnitt aus. Dieser ist ausgebildet, das Verschlussteil und den Adaptionskörper lösbar zu koppeln.
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Ferner ist der Kopplungsabschnitt dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrohrende mit dem Adaptionskörper an einem zylinderrohrseitigen Adaptionskörperende mittels einer umlaufenden Ringschweißnaht stoffschlüssig verbunden ist. Hierbei bildet die Ringschweißnaht eine druckmitteldichte Dichtebene aus.
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Damit bildet in einem Montageendzustand der Adaptionskörper praktisch eine longitudinale Fortsetzung des Zylinderrohr aus, wobei der Innendurchmesser und der Außendurchmesser von Adaptionskörper übereinstimmen, aber auch jeweils voneinander abweichen können.
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Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder weist insbesondere die nachfolgend beschriebenen Vorteile auf.
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Die Adaptionsmuffe kann aufgrund der im Vergleich zum Zylinderrohr geringeren axialen Abmessungen wesentlich kostengünstiger spanend bearbeitet werden. Dies betrifft insbesondere das Schneiden des Innengewindes. Die Länge des Adaptionskörpers kann hierbei in der Regel deutlich geringer als sein Durchmesser ausgebildet werden. Der Adaptionskörper wird vorzugsweise aus einem Rohrmaterial hergestellt, welches als sogenannte Stangenware vorliegt. Insbesondere das Ablängen, die Spannvorgänge und das Handling können wesentlich schneller ausgeführt werden als bei einem vergleichsweise deutlich längeren Zylinderrohr. Zudem können Bearbeitungsmaschinen mit deutlich kleineren Bearbeitungsräumen eingesetzt werden, die entsprechend weniger kostenintensiv sind und zudem durch ihre kleinere Ausbildung weniger Aufstellraum benötigen.
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Als ein weiterer Vorteil kann die die Winkelstellung der Verschlussteile frei und exakt eingestellt werden. Die Einstellung der Winkelstellung steht anders als bei einem Schraubarbeitszylinder nicht in einem Zusammenhang mit dem Anzugsdrehmoment beim Verschrauben. Dadurch ist die Winkelstellung frei wählbar. Zudem ist die Winkelstellung besonders einfach exakt einstellbar, weil mögliche elastische Torsionsverformungen des Zylinderrohrs wie bei der Schraubmontage eines Schraubarbeitszylinder nicht auftreten und nicht beachtet werden müssen.
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Zugleich kann als besonderer Vorteil die Adaptionsmuffe anzugsmomentoptimiert montiert werden. Da die Winkelstellung der Adaptionsmuffe zu dem Verschlussteil nicht beachtet werden muss, kann die Verschraubung exakt mit dem jeweils gewünschten Anzugsdrehmoment erfolgen. Dadurch ist insbesondere auch eine kostengünstige metallische Dichtung möglich.
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Weiterhin besteht ein Montagevorteil dadurch, dass eine etwaige Ausdrehsicherung für den Adapterkörper angebracht werden kann, ohne dass bereits das Zylinderrohr montiert ist. Hierbei besteht sowohl ein Handlingsvorteil durch die vergleichsweise geringen Abmessungen der Vorbaugruppe aus Verschlussteil und Adaptionskörper als auch der Vorteil, dass etwaige damit verbundene Verunreinigungen des Zylinderinnenraums vermieden werden.
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Ferner ist vorteilhaft die Wandungsstärke des Adaptionskörpers nicht an die Wandungsstärke des Zylinderrohrs gebunden. Insbesondere kann die Wandungsstärke des Zylinderrohrs schwächer gewählt werden, weil das Zylinderrohr nicht durch das Gewinde wie bei einem Schraubarbeitszylinder nach dem Stand der Technik in seinem Wandungsquerschnitt geschwächt wird. Umgekehrt kann somit die Wandungsstärke des Adaptionskörpers relativ zu der Wandungsstärke des Zylinderrohrs größer gewählt werden um so die Belastungen in dem Gewindebereich zuverlässig aufnehmen zu können.
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Weiterhin ist es vorteilhaft gegenüber einem Schweißarbeitszylinder nach dem Stand der Technik, dass die Materialpaarung für die Verschweißung nicht mehr zwingend durch das Material des Verschlussteils festgelegt ist. Vielmehr kann durch Auswahl eines geeigneten Materials des Adaptionskörpers eine Materialpaarung zu dem Material des Zylinderrohrs optimiert werden.
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In gleicher Weise kann vorteilhaft eine Optimierung des Materials des Adaptionskörpers erfolgen, da dieser nicht auf das Material des Zylinderrohrs festgelegt ist. Vielmehr kann ein für eine spanende Bearbeitung besser geeignetes Material gewählt werden.
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Vorteilhaft wird vergleichsweise teures Material für das Zylinderrohr eingespart, da sich dessen Länge um die Länge des Adaptionskörpers reduziert.
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Als weiterer wesentlicher Vorteil bleibt der erfindungsgemäße Arbeitszylinder im Gegensatz zu einem Schweißarbeitszylinder demontierbar und ist damit wartungs- und reparaturfähig. Hierbei ist es zudem vorteilhaft, dass auch nach einer Wiedermontage die Winkelstellung der Verschlussteile zueinander bei im Wesentlichen gleichen Anzugsdrehmoment erneut bereitgestellt werden kann, da die Winkelstellung zwischen dem Adapterkörper und dem Zylinderrohr aufgrund der dauerhaften Schweißverbindung aufrechterhalten bleibt.
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Insofern vereint der erfindungsgemäße Arbeitszylinder die Vorteile einer Schraubkopplung mit denen einer Laserschweißkopplung oder anders formuliert die Vorteile eines Schweißarbeitszylinders mit denen eines Schraubarbeitszylinders.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung weisen die Verschlussteile des Arbeitszylinders jeweils einen seitlich angeordneten Druckmittelanschluss auf.
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Dieser vorteilhaften Weiterbildung liegt zu Grunde, dass für viele Anwendungen Arbeitszylinder bereitgestellt werden müssen, die an den Verschlussteilen seitlich angeordnet Druckmittelanschlüsse für beide Arbeitsräume aufweisen müssen, wobei für beide Druckmittelanschlüsse eine anwendungsspezifische bestimmte Winkelstellung um die Hauptlängsachse gefordert wird. Die Winkelstellung kann beispielsweise bei 0 Grad, also auf einer Linie, oder bei 180 Grad, also gegenüberliegend, gefordert sein. Es können aber auch alle weiteren möglichen Winkelstellungen gefordert sein.
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Hierfür stellt der erfindungsgemäße Arbeitszylinder eine vorteilhafte Lösung bereit, da nach einer Montage des Adaptionskörpers das Zylinderrohr mit dem weiteren Verschlussteil um seine Hauptlängsachse frei verdrehbar ausgerichtet und in dieser Winkelstellung mit dem Adaptionskörper verschweißt werden kann.
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Nach einer anderen Weiterbildung ist die Ringschweißnaht als Laserschweißnaht ausgebildet.
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Gemäß dieser Weiterbildung wird eine Schweißverbindung mit einer nur geringen Streckenenergie bereitgestellt. Dadurch wird beispielsweise im Vergleich zu dem nach dem Stand der Technik üblichen MAG-Schweißen eine lediglich geringe Erwärmung der Vorbaugruppe aus Verschlussteil und Adapterkörper bewirkt, so dass bereits montierte Dichtungen oder Führungen nicht geschädigt werden.
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Entsprechend einer fortführenden Weiterbildung weist die Ringschweißnaht eine Ringschweißnahttiefe auf, die zu einer Zylinderrohrwandungsdicke ein Verhältnis von 1,1 bis 2,5 aufweist.
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In dieser Weiterbildung weist die Ringschweißnaht eine Neigung gegenüber der orthogonal zu der Hauptlängsachse stehenden Transversalebene auf. Dadurch wird eine Tiefe der Ringschweißnaht erreicht, die die Zylinderrohrwandungsdicke übersteigt, wobei je nach Neigungswinkel das 1,1 fache bis 2,5 fach der Zylinderrohrwandungsdicke vorliegt. Hiermit wird besonders vorteilhaft eine größere Verbindungsfläche und somit eine höhere Festigkeit der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Adapterkörper und dem Zylinderrohr bereitgestellt.
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Gemäß einer ebenfalls fortführenden Weiterbildung weist die Ringschweißnaht eine Ringschweißnahtmittelachse auf, die gegenüber eine Hauptlängsachse des Zylinderrohrs eine Ringschweißnahtneigungswinkel alpha von 20 bis 70 Grad aufweist.
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Die Ringschweißnahtmittelachse der im Querschnitt V-förmigen Ringschweißnaht ist gegenüber der Transversalebene geneigt und schließt zu dieser den Ringschweißnahtneigungswinkel alpha von 20 bis 70 Grad ein. Es wurde gefunden, dass durch eine Neigung in diesem Bereich einerseits eine zusätzliche Festigkeitserhöhung erreicht wird, indem durch die Neigung die durch Zugspannungen und Beulungsspannungen vorliegenden Komponenten der mehrachsigen Belastung der Schweißnaht vorteilhaft aufgeteilt werden und andererseits eine ausreichend geringe Streckenenergie vorliegt, um eine unerwünschte übermäßige Erwärmung beim Schweißen zu vermeiden.
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Nach einer anderen Weiterbildung ist die Adaptionskörperwandungsdicke größer als die Zylinderrohrwandungsdicke. Zudem weist der Adaptionskörper einen Übergreifungsabschnitt auf, der das Zylinderrohr an dessen Zylinderrohrende radial übergreift.
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Als Übergreifungsabschnitt im Sinne dieser Weiterbildung wird eine Geometrie von Adaptionskörper und Zylinderrohr verstanden, bei der in exzentrischer Richtung betrachtet ein Abschnitt des Adaptionskörpers radial über dem Zylinderrohr angeordnet ist. Dabei kann beispielsweis die Übergreifung in der Weise ausgebildet sein, dass sich ein Abschnitt des Adaptionskörper wie ein Umfassungsring über das Zylinderrohr legt. Es ist auch möglich, dass der Adapterkörper und das Zylinderrohr jeweils eine schräge Flanke aufweisen, wobei die Flanke des Adapterkörpers radial über der Flanke des Zylinderrohrs liegt.
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In jedem Fall wird nach dieser Weiterbildung eine durch den Druck des Druckmittels bewirkte elastische Aufweitung des Zylinderrohrs, nachfolgend als Beulung bezeichnet, durch die Überkragung begrenzt. Somit erhält die Kopplung zwischen dem Adapterkörper und dem Zylinderrohr neben der stoffschlüssigen Verbindung vorteilhaft eine zusätzliche formschlüssige Kraftübertragungskomponente und somit Entlastung der Ringschweißnaht.
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Ferner weist nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung das verschlussteilseitige Adaptionskörperende einen Wandungsverjügungsabschnitt auf. Der Wandungsverjüngungsabschnitt weist eine axiale Ringfläche und das Verschlussteil eine axiale Gegenringfläche auf, wobei die axiale Ringfläche und die axiale Gegenringfläche in einem Kopplungszustand in einem formschlüssigen Druckkontakt zueinander stehen und eine umlaufende Druckkontaktfläche ausbilden. Die Druckkontaktfläche bildet eine Dichtebene aus. Die Dichtebene verhindert den Austritt eines Druckmittels aus dem Arbeitsraum an der Kopplung zwischen Adapterkörper und Verschlussteil. Der formschlüssige Druckkontakt wird dabei durch die Erzeugung einer axialen Kraft aufgrund des Verschraubens von Adapterkörper und Verschlussteil bewirkt.
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Gemäß dieser Weiterbildung wird durch eine Flächenpressung im Bereich der Druckkontaktfläche eine Verformung des Adaptionskörpers und des Verschlussteils bereitgestellt, welche sowohl ohne als auch mit einer Druckbeaufschlagung eines Druckmittels innerhalb einer Elastizitätsgrenze vorliegt.
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In Folge des Druckkontakts zwischen der Ringfläche und der Gegenringfläche resultiert an der Druckkontaktfläche eine Flächenpressung. Durch diese Flächenpressung wird wiederum eine Verformung des Adapterkörpers, insbesondere dessen Wandungsverjüngungsabschnitts, sowie des Verschlussteils bewirkt. Gemäß dieser Weiterbildung liegt die bewirkte Verformung sowohl ohne Druckbeaufschlagung als auch mit einer Druckbeaufschlagung eines Druckmediums innerhalb einer Elastizitätsgrenze. Die Elastizitätsgrenze wird dabei durch die Werkstoffe des Adapterkörpers und des Verschlussteils bestimmt. Für den Fall, dass Adapterkörper und Verschlussteil aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, sind entsprechend auch verschiedene Elastizitätsgrenzen zu berücksichtigen.
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Bei einer hohen Druckbeaufschlagung kommt es zu erheblichen innenseitig auf das Verschlussteil axial wirkenden Kräften. Dies bewirkt eine geringe axiale Lageveränderung des Verschlussteils relativ zu dem Adapterkörper. Bei Entfall der Druckbeaufschlagung findet die geringe axiale Lageänderung dann in umgekehrter Richtung statt. Die axiale Lageveränderung wirkt sich auf den Grad der Verformung der Kopplungspartner in den an die Druckkontaktfläche angrenzenden Bereichen aus. Bei hoher Druckbeaufschlagung ist die Verformung somit geringer als bei geringerer Druckbeaufschlagung. Zugleich ist die Flächenpressung bei hoher Druckbeaufschlagung geringer als bei geringerer Druckbeaufschlagung.
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Da die stattfindende Verformung erfindungsgemäß in allen Druckbeaufschlagungszuständen ausschließlich auf den elastischen Bereich beschränkt ist, ist diese bei einer Änderung des Betriebszustandes durch Druckbeaufschlagung und Entfall der Druckbeaufschlagung vollständig reversibel. Dabei wird erfindungsgemäß zugleich für sämtliche Betriebszustände gewährleistet, dass der Druckkontakt und die bewirkte Flächenpressung der Druckkontaktfläche die Ausbildung der Dichtebene und somit eine ausreichende Abdichtung zwischen Adapterkörper und Verschlussteil bereitstellt.
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Der Begriff Druckbeaufschlagung umfasst hierbei den gesamten Wertebereich von einem beliebigen Kleinstdruck bis zu einem maximal zulässigen Druck des Druckmittels. Auch bei dem maximalen Druck verbleibt eine ausreichende axiale Kraft auf die dichtende Druckkontaktfläche, so dass die Funktion des Arbeitszylinders erhalten bleibt.
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Die axiale Ringfläche und die axiale Gegenringfläche sind vorzugsweise in einer im wesentlichen orthogonal zur Längsachse stehenden Planebene angeordnet.
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Besonders vorteilhaft es hierbei, dass gemäß dem erfindungsgemäßen Arbeitszylinder erstes abweichend von dem Material des Zylinderrohrs eine besonders geeignete Materialpaarung von Adaptionskörper und Verschlussteil mit geeigneten Elastizitätsmoduln gewählt werden und zweitens über einen von einer Winkelstellung unabhängigen Anzugsdrehmoment die Verformung des Wandungsverjüngungsabschnitts und des korrespondierenden Verschlussteilabschnitts exakt in dem gewünschten Grad innerhalb der Elastizitätsgrenzen eingestellt werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Arbeitszylinder einen weiteren Kopplungsabschnitt auf. Dieser weist das weitere Verschlussteil, das weitere Zylinderrohrende und einen weiteren hohlzylindrischen Adaptionskörper auf und ist analog zu dem beschriebenen Kopplungsabschnitt ausgebildet. Konkret weist hierfür das weitere Verschlussteil ein weiteres Außengewinde und der weitere Adaptionskörper ein zu dem weiteren Außengewinde korrespondierendes weiteres Innengewinde auf, so dass das weitere Außengewinde und das weitere Innengewinde einen weiteren gemeinsamen Gewindeabschnitt ausbilden der ausgebildet ist, das weitere Verschlussteil und den weiteren Adaptionskörper lösbar zu koppeln. Zudem ist das weitere Zylinderrohrende mit dem weiteren Adaptionskörper an einem weiteren zylinderrohrseitigem Adaptionskörperende mittels einer weiteren umlaufenden Ringschweißnaht stoffschlüssig verbunden und die weitere Ringschweißnaht bildet eine weitere druckmitteldichte Dichtebene aus.
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Die Beschreibungsinhalte zu dem Kopplungsabschnitt gelten in ergänzender Weise auch für den weiteren Kopplungsabschnitt.
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Gemäß dieser Weiterbildung weist der Arbeitszylinder die erfindungsgemäße besondere Kopplung zu beiden Verschlussteilen auf. Diese Weiterbildung ist in besonderen Fällen vorteilhaft, wenn eine Lösbarkeit der Kopplung für beide Verschlussteile bereitgestellt werden soll, oder wenn an dem Zylinderrohr besondere Bauelemente wie beispielsweise Positionssensoren angeordnet werden sollen, bei denen eine definierte Winkelstellung sowohl zu dem ersten Verschlussteil, hier als Verschlussteil bezeichnet, als auch zu dem zweiten Verschlussteil, hier als weiteres Verschlussteil bezeichnet, eingestellt werden soll.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Arbeitszylinders.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weit die die folgenden Verfahrensschritte auf:
- a) Aufschrauben des Adaptionskörpers auf das Verschlussteil
- b) Beaufschlagen des Adaptionskörpers mit einem Drehmoment und Bereitstellen einer Vorbaugruppe aus dem Verschlussteil und dem Adaptionskörper
- c) Positionieren des Zylinderrohrs mit seinem Zylinderrohrende an dem zylinderrohrseitigen Adaptionskörperende
- d) Herstellen der umlaufenden Ringschweißnaht.
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Die Verfahrensschritte werden nachfolgend im Einzelnen näher beschrieben.
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a) Aufschrauben des Adaptionskörpers auf das Verschlussteil
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In dem Verfahrensschritt a) werden das Außengewinde des Verschlussteils und das Innengewinde des Adaptionskörpers zueinander in Eingriff gebracht. Dann wird eine Verschraubung durchgeführt, so dass sich der gemeinsame Gewindeabschnitt ausbildet. Die Verschraubung wird fortgeführt, bis der Adaptionskörper mit seinem verschlussteilseitigen Ende am Verschlussteil anliegt.
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b) Beaufschlagen des Adaptionskörpers mit einem Drehmoment und Bereitstellen einer Vorbaugruppe aus dem Verschlussteil und dem Adaptionskörper
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In dem Verfahrensschritt b) wird die Verschraubbewegung mittels Beaufschlagung eines durch den Anwender definierbaren Drehmoments fortgesetzt. Hierbei kann insbesondere eine gewünschte elastische Verformung der Druckkontaktbereiche von Verschlussteil und Adapterkörper eingestellt werden.
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Somit wird im Verfahrensschritt b) eine Vorbaugruppe, aufweisend das Verschlussteil und den Adapterkörper, erhalten.
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Optional ist es möglich, unmittelbar nach Verfahrensschritt b) oder auch nach einem späteren Verfahrensschritt eine Ausdrehsicherung anzubringen, die ein Lösen der Schraubverbindung zwischen Adaptionskörper und Verschlussteil verhindert.
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c) Positionieren des Zylinderrohrs mit seinem Zylinderrohrende an dem zylinderrohrseitigen Adaptionskörperende
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In dem Verfahrensschritt c) wird das Zylinderrohr in die gewünschte relative Lagebeziehung zu dem Adapterkörper gebracht. Vorzugsweise ist der Adapterkörper von einer solchen Länge, dass das Verschlussteil axial übersteht, so dass das Zylinderrohr auf diesen axialen Überstand aufgeschoben werden kann und somit zentriert wird.
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d) Herstellen der umlaufenden Ringschweißnaht.
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Im Verfahrensschritt d) wird die umlaufende Ringschweißnaht erzeugt. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine Laserschweißnaht. Während des Schweißens werden das Zylinderrohr und die Vorbaugruppe in einer festen relativen Lagebeziehung gehalten. Im Ergebnis des Verfahrensschritts d) ist der Kopplungsabschnitt fertiggestellt. Soweit nicht in einer besonderen Weiterbildung an dem gegenüberliegenden Zylinderende zu dem weiteren Verschlussteil ebenfalls ein erfindungsgemäßer Kopplungsabschnitt als weiterer Kopplungsabschnitt hergestellt wird, ist der Arbeitszylinder zudem nach Verfahrensschritt d) geschlossen. Es können dann weitere Arbeitsschritte wie beispielsweise das Lackieren erfolgen.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens weist dieses nach dem Verfahrensschritt c) einen Verfahrensschritt c1) auf.
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c1) Ausrichten des Zylinderrohrs in einer Winkellage um die Hauptlängsachse relativ zu der Vorbaugruppe.
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In dem Verfahrensschritt c1) erfolgt das Ausrichten des Zylinderrohrs neben den weiteren Freiheitgraden zusätzlich in dem rotatorischen Freiheitsgrad der Verdrehung um die zentrale Hauptlängsachse des Arbeitszylinders. Hierdurch wird die Winkelstellung des Zylinderrohr gegenüber dem Verschlussteil eingestellt. Dem liegt zu Grunde, dass in der Regel an das Zylinderrohr bereits das weitere Verschlussteil durch Verschweißen gekoppelt ist. Somit lässt sich zugleich die Winkelstellung der Verschlussteile zueinander festlegen.
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Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
- 1 Schnittdarstellung eines Arbeitszylinders mit zwei Kopplungsabschnitten
- 2 Vergrößertes Detail des Arbeitszylinders
- 3 Vergrößertes Detail des Kopplungsabschnitts mit Wandungsverjüngung
- 4 Vergrößertes Detail eines Kopplungsabschnitt mit Übergreifungsabschnitt und geneigter Ringschweißnaht
näher erläutert.
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Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren auf jeweils gleiche Merkmale oder Bauteile. Die Bezugszeichen werden in der Beschreibung auch dann verwandt, sofern sie in der betreffenden Figur nicht dargestellt sind.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Arbeitszylinders in einer Schnittdarstellung. Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Differenzialarbeitszylinder. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Arbeitszylinder zusätzlich einen weiteren Kopplungsabschnitt 7b auf.
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Der Arbeitzylinder setzt sich zusammen aus dem Zylinder 1 und der Kolbeneinheit 2. Das Zylinderrohr 3 weist die gegenüberliegenden Zylinderrohrenden 5a und 5b auf. Zusammen mit den Verschlussteilen 4a und 4b wird der Innenraum 6 ausgebildet. Zudem wird zwischen dem Kolben der Kolbeneinheit 2 und dem Verschlussteil 4a, welches hier als Bodenverschlussteil vorliegt, der mindestens eine Arbeitsraum 6.1, hier als Hauptarbeitsraum, ausgebildet. Die Kolbeneinheit 2 befindet sich in der Einfahrstellung, so dass der Arbeitsraum 6.1 geschlossen ist. Gegenüberliegend befindet sich als weiterer Arbeitsraum der maximal geöffnete Kolbenstangenraum (ohne Bezugszeichen), der durch das weitere Verschlussteil 4b als Führungsverschlussteil begrenzt wird. Der Arbeitsraum 6.1 wird über den Druckmittelanschluss 12a und der Kolbenstangenraum über den weiteren Druckmittelanschluss 12b mit dem Hydraulikfluid versorgt.
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Der Kopplungsabschnitt 7a umfasst das Verschlussteil 4a, den Adapterkörper 8a und das Zylinderrohrende 5a.
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Das Verschlussteil 4a weist ein Außengewinde 9a und der Adapterkörper 8a ein Innengewinde 10b auf. Die Gewinde 9a und 10a sind korrespondierend ausgebildet und stehen miteinander im Eingriff. Mittels der Gewinde 9a, 10a ist der Adapterkörper 8a durch Verschraubung lösbar mit dem Verschlussteil 4a gekoppelt. Das Zylinderrohr 3 ist mit seinem Zylinderrohrende 5a durch die Ringschweißnaht 11b stoffschlüssig mit dem Adapterkörper 8a verbunden.
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Der weitere Kopplungsabschnitt 7b mit dem weiteren Verschlussteil 4b, dem weiteren Adapterkörper 8b, den weiteren Gewinden 9b und 10b sowie der weiteren Ringschweißnaht 11b an dem weiteren Zylinderohrende 5b entspricht in seinem Aufbau und in seiner Funktion dem Kopplungsabschnitt 7a. Die Beschreibungsabschnitte zu dem Kopplungsabschnitt 7a gelten daher in entsprechender Weise auch für den weiteren Kopplungsabschnitt 7b. In dem Ausführungsbeispiel ist der Arbeitszylinder aufgrund der zwei Kopplungsabschnitte 7a und 7b an beiden Enden demontierbar.
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2 zeigt in einem Vergrößerungsausschnitt den Bereich des Kopplungsabschnitts 7a als Detail. Der Kopplungsbereich zwischen dem Adapterkörper 8a und dem Verschlussteil wird durch 3 weiter detailliert, so dass 2 und 3 zusammen erläutert werden.
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Der Adapterkörper 8a weist in der Ausführung gemäß 2 und 3 einen Wandungsverjüngungsabschnitt 8a.4 auf. Dieser weist in Richtung des Verschlussteils 4a die axiale Ringfläche 8a.5 und das Verschlussteil 4a gegenüberliegend in Richtung des Adapterkörpers 8a die axiale Gegenringfläche 4a.1 auf. Beide Ringflächen 8a.5 und 4a.1 bilden gemeinsam die Druckkontaktfläche 13 aus. Diese wird mittels der Verschraubung durch das Außengewinde 9a und das Innengewinde 10a mit einer axialen Kraft beaufschlagt, die eine elastische Verformung von Adapterkörper 8a und Verschlussteil 4a in dem Bereich um die Druckkontaktfläche 13 bewirken.
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4. zeigt in einem Vergrößerungsausschnitt den Bereich des Kopplungsabschnitt 7a in dem Bereich der Ringschweißnaht 11a als Detail. In diesem Ausführungsbeispiel übergreift der Adapterkörper 8a an seinem zylinderrohrseitigen Ende 8a.1 mittels eines Übergreifungsabschnitts 8a.2 das Zylinderrohr 3 an dessen Zylinderrohrende 5a.
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Zudem ist die Ringschweißnaht 11a geneigt und schließt mit ihrer Ringschweißnahtmittelachse 15 gegenüber der Hauptlängsachse 14 des Arbeitszylinders einen Ringschweißnahtneigungswinkel α ein, der im Ausführungsbeispiel 30 Grad beträgt. Durch die Übergreifung stützt der hier zudem mit einer größeren Materialstärke als das Zylinderrohr 3 ausgebildete Adapterkörper 8a zusätzlich die Kopplung mittels der Ringschweißnaht 11a und trägt insbesondere Beulungskräfte bei einer Druckbeaufschlagung des Druckmittels im Betrieb des Arbeitszylinder zuverlässig ab.
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Verwendete Bezugszeichen
- 1
- Zylinder
- 2
- Kolbeneinheit
- 3
- Zylinderrohr
- 4a
- Verschlussteil
- 4.a.1
- axiale Gegenringfläche
- 4b
- weiteres Verschlussteil
- 5a
- Zylinderrohrende
- 5b
- weiteres Zylinderrohrende
- 6
- Zylinderinnenraum
- 6.1
- Arbeitsraum
- 7a
- Kopplungsabschnitt
- 7b
- weiterer Kopplungsabschnitt
- 8a
- Adaptionskörper
- 8a.1
- zylinderrohrseitiges Adaptionskörperende
- 8a.2
- Übergreifungsabschnitt
- 8a.3
- verschlussteilseitiges Adaptionskörperende
- 8a.4
- Wandungsverjüngungsabschnitt
- 8a.5
- axiale Ringfläche
- 8b
- weiterer Adaptionskörper
- 8b.1
- weiteres zylinderrohrseitiges Adaptionskörperende
- 9a
- Außengewinde
- 9b
- weiteres Außengewinde
- 10a
- Innengewinde
- 10b
- weiteres Innengewinde
- 11a
- Ringschweißnaht
- 11b
- weitere Ringschweißnaht
- 12a
- Druckmittelanschluss
- 12b
- weiterer Druckmittelanschluss
- 13
- Druckkontaktfläche
- 14
- Hauptlängsachse
- 15
- Ringschweißnahtmittelachse
- α
- Ringschweißnahtneigungswinkel alpha
