DE10247809B3

DE10247809B3 - Kompakter Druckmittelzylinder mit Mittel zur Befestigung des Zylindergehäuses an einer Trägerkonstruktion

Info

Publication number: DE10247809B3
Application number: DE2002147809
Authority: DE
Inventors: Rudolf Möller
Original assignee: Rexroth Mecman GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 2002-10-14
Filing date: 2002-10-14
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-10-15

Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft einen kompakten Druckmittelzylinder mit einem Zylindergehäuse (1), das im Wesentlichen aus einem Profilrohr (2) und zwei das Profilrohr (2) beidseits über Sprengringe (8) oder ähnliche Befestigungsmittel gesichert verschließenden Deckeln (3a, 3b) besteht, sowie einem innerhalb des Zylindergehäuse (1) beweglich angeordneten Arbeitskolben (5), wobei entlang der Wandung des Profilrohrs (2) mindestens ein Druckmittelkanal (6a, 6b) zur Druckmittelversorgung mindestens eines innenliegenden Arbeitsraums (4) verläuft, in dessen stirnseitig des Profilrohrs (2) nach außen führender Druckmittelanschlussöffnung zusätzlich Mittel zur Befestigung des Zylindergehäuses (1) an einer Trägerkonstruktion (11) vorgesehen sind, über welche gleichzeitig auch die Druckmittelversorgung erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen kompakten Druckmittelzylinder mit einem Zylindergehäuse, das im wesentlichen aus einem Profilrohr und zwei das Profilrohr beidseits über Sprengringe oder ähnliche Befestigungsmittel gesichert verschließenden Deckeln besteht, sowie einem innerhalb des Zylindergehäuses beweglich angeordneten Arbeitskolben.
Derartige Druckmittelzylinder kommen in vielen Gebieten der Technik zum Einsatz, insbesondere zum Automatisieren von Abläufen innerhalb technischer Vorrichtungen und Anlagen. Insbesondere in der Antriebs- und Steuerungstechnik finden gattungsgemäße Druckmittelzylinder Anwendung. Die Druckmittelzylinder sind aufgrund des oft modularen Aufbaus der Vorrichtungen und Anlagen kompakt mit genormten Anschlüssen auszubilden. m Rahmen der Miniaturisierung, insbesondere auch im Bereich der Antriebs- und Steuerungstechnik werden immer kleinere Abmaße für solche Druckmittelzylinder gefordert. Dieses ist aufgrund der hohen mechanischen Anforderung oft nur durch Funktionsintegration und eine geringere Zahl an Bauteilen zu realisieren.

Aus der Patentschrift US 5,651,303 A ist ein gattungsgemäßer Druckmittelzylinder bekannt. Dieser Druckmittelzylinder besteht aus einem zylindrischen Gehäuse, welches durch endseitige Deckel verschlossen ist und so einen Arbeitsraum im Inneren des Gehäuses bildet, in dem ein Arbeitskolben in herkömmlicher Weise angeordnet ist. Die Deckel sind gemäß einer Ausführungsform (7) mittels eines Sprengrings am zylindrischen Gehäuse gehalten. Hierzu weist das zylindrische Gehäuse eine innenradiale Nut auf, die mit einer außenradialen Nut seitens des Deckels entsprechend korrespondiert.

Bei dieser Lösung für die Deckelbefestigung tritt jedoch der Nachteil auf, dass an jedem der Deckel ein separater Anschluss zur Druckmittelversorgung vorzusehen ist, um den Arbeitskolben entsprechend zu beaufschlagen. Weiterhin sind zusätzliche Befestigungsmittel in Form von Schellen und dgl. nötig, um den Druckmittelzylinder an einer Trägerkonstruktion am Einsatzort zu befestigen.

Aus dem Produktkatalog „Know-how in Pneumatics" (Rexroth Mecman GmbH, Druck-Nr.: 00010 006 01, Ausgabe 1998-09-01, Seite 1.49) geht ein als Kurzhubzylinder ausgebildeter Druckmittelzylinder hervor, der aus einem Profilrohr und endseitigen Deckeln besteht. Die Deckel werden hier unter anderen über einen Sprengring mit dem Profilrohr verbunden. Das Profilrohr weist ferner seitliche, in das Profilrohr eingebrachte Anschlüsse zur Druckmittelversorgung auf. Hierdurch baut der Zylinder im Vergleich zum vorstehend beschriebenen Stand der Technik kompakter.

Nachteilig an diesem Druckmittelzylinder ist jedoch, dass die Druckmittelanschlüsse seitlich, d. h. in zu dem Arbeitskolben radialer Richtung abgehen und der Druckmittelzylinder dadurch eine recht zerklüftete Außenkontur erhält. Zudem ist der Fertigungsaufwand zur Herstellung des Zylindergehäuses recht aufwendig. Weiterhin nachteilig ist auch hier, dass der Druckmittelzylinder meist über zusätzliche Komponenten, wie Schellen und anderes Zubehör, aufwendig an Trägerkonstruktionen zu befestigen ist.

Aus der DE 198 26 129 C2 geht ein gattungsgemäßer Druckmittelzylinder hervor, dessen Zylindergehäuse im wesentlichen aus einem Profilrohr besteht, welches mit endseitigen Deckeln beidseits verschlossen ist, die über Sprengringe am Profilrohr gesichert sind. Die Druckmittelversorgung erfolgt hier über zwei, je einer innenliegenden Druckkammer zugeordneten, innerhalb der Wandung des Zylinderrohres verlaufenden Druckmittelkanäle. Gespeist werden diese Druckmittelkanäle über Druckmittelanschlussarmaturen, welche nach Art einer Schwenkverschraubung ausgebildet sind und radial vom Zylinderrohr abstehen. Somit weist auch dieser Druckmittelzylinder eine recht zerklüftete Außenkontur auf. Zur Befestigung einer Trägerkonstruktion sind auch hier zusätzliche Komponenten, wie Schellen und dergleichen, erforderlich.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen kompakten Druckmittelzylinder mit relativ glatter Außenkontur zu schaffen, der mittels weniger Bauteile in einfacher Weise an eine Trägerkonstruktion anbringbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Druckmittelzylinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die stirnseitig das Profilrohrs nach außen führenden Druckmittelkanäle als Druckmittelanschlussöffnungen genutzt werden und gleichzeitig auch Mittel zur Befestigung des Zylindergehäuses an einer Trägerkonstruktion aufnehmen, über welche gleichzeitig auch die Druckmittelversorgung erfolgt.

Diese Lösung bietet den Vorteil, dass nun weniger Bauraum und weniger Bauteile durch die erfindungsgemäße Funktionsintegration benötigt werden, da Verbindungselemente und Zuleitungselemente als eine Einheit ausgebildet sind. Weiterhin weist die Außenkontur durch innerhalb des Profilrohrs liegende Verbindungs- und Zuleitungselemente keine ungünstigen Unebenheiten auf.

Eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass die Sprengringnut der Sprengring-Verbindung des mindestens einen Deckels so ausgebildet ist, dass diese den Druckmittelkanal mit dem Arbeitsraum auch bei eingesetztem Sprengring verbindet. Auf diese Weise lässt sich bauteilsparend ein Zylindergehäuse durch Verbindung eines Profilrohrs mit den Deckeln realisieren. Die beiden Sprengringe sind dabei in einer entsprechenden Sprengringnut angeordnet, so dass die Verbindungen der vorzugsweise beiden Deckel mit dem Profilrohr innerhalb des Zylindergehäuses plaziert ist. Die Sprengringnut verbindet dabei den Druckmittelkanal mit dem Arbeitsraum. Auf diese Weise werden keine zusätzlichen Kanäle oder Leitungen benötigt, die den Arbeitsraum mit einem Druckmittel versorgen. Dadurch wird die Anzahl der Montage- und/oder Fertigungsschritte zur Herstellung des gesamten Druckmittelzylinders reduziert. Zudem kann dem Zylindergehäuse hierdurch eine glatte Außenkontur verliehen werden.

Vorzugsweise ist die Sprengringnut achsparallel als exzentrisch eingestochene Nut oder koaxial als durchgestoßene Nut ausgebildet. Die Nut bildet im Querschnitt einen Kreis mit einem gedachten Mittelpunkt. Ebenso bildet der Arbeitsraum im Querschnitt einen Kreis, ebenfalls mit einem gedachten Mittelpunkt. Bei einer exzentrisch eingestochenen Nut befinden sich die beiden gedachten Mittelpunkte nicht aufeinander, sondern nebeneinander. Die Nut wird in dem Profilrohr durch Drehen mittels eines Einstechmeißels erzeugt. Dabei wird mit dem Einstechmeißel die Nut in die Wandung des Profilrohrs eingestochen.

Um eine Verbindung zwischen Druckmittelkanal und Arbeitsraum bei einer zentrischen Anordnung des Querschnittsmittelpunkts der Nut zu erreichen, muss die Nut hingegen durchgestoßen sein, das heißt, die Nut verläuft zentrisch um den Arbeitsraum und wird an einer Stelle durch eine Ausnehmung mit dem Druckmittelkanal verbunden.

Vorzugsweise umfasst das Mittel zur Befestigung des Zylindergehäuses an einer Trägerkonstruktion und gleichzeitigem Druckmittelanschluss ein in dem Druckmittelkanal öffnungsseitig angeordnetes Innengewinde für eine Winkelverschraubung, wobei die Winkelverschraubung einen internen Druckmittelkanal zur Druckmittelzufuhr von einer externen Druckmittelquelle aufweist. Auf diese Weise lässt sich durch eine Funktionsintegration von Zuleitungs- und Befestigungselementen in einem Bauteil die Anzahl der Bauteile insgesamt und der erforderliche Bauraum reduzieren. Dadurch, dass die Winkelverschraubung einen innen liegenden Druckmittelkanal aufweist, werden keine zusätzlichen Bauteile wie externe Zuleitungen etc. benötigt. Durch die Winkelverschraubung baut der Zylinder kleiner und die Anschluss-Druckleitungen können platzsparend in radialer statt axialer Richtung zum Arbeitskolben bei stirnseitiger Anordnung zugeführt werden.

Zur freien Wahl der Leitungsabgangsrichtung der Winkelverschraubung kann auf dem zum Innengewinde korrespondierenden Außengewinde der Winkelverschraubung zusätzlich eine Kontermutter geschraubt werden, die daneben auch die Befestigung an der Trägerkonstruktion sicherstellt.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 einen Längsschnitt durch einen Druckmittelzylinder mit Mittel zur Befestigung des Zylindergehäuses an einer Trägerkonstruktion,

2 den Schnitt B-B durch den Druckmittelzylinder gemäß 1,

3 den Schnitt C-C durch den Druckmittelzylinder gemäß 2,

4 eine isometrische Ansicht des Druckmittelzylinders nach l im ¾-Schnitt,

5 einen Längsschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Druckmittelzylinder mit Winkelverschraubung und Trägerkonstruktion, und

6 einen an einer Trägerkonstruktion befestigten Druckmittelzylinder in perspektivischer Ansicht.

In 1 ist ein Schnitt durch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Druckmittelzylinders dargestellt. Der Druckmittelzylinder 1 umfasst ein Zylindergehäuse 1, welches aus einem Profilrohr 2, zwei Deckeln 3a, 3b sowie diversen Dichtelementen besteht. Zentrisch in dem Profilrohr 2 ist ein durch die beiden Deckel 3a, 3b begrenzter Arbeitsraum 4 ausgebildet, in dem ein die Deckel 3a, 3b durchdringender Arbeitskolben 5 mit Kolbenstange angeordnet ist. In dem Profilrohr 2 sind weiterhin zwei Druckmittelkanäle 6a, 6b ausgebildet. Das Zylindergehäuse 1 weist in den Druckmittelkanälen 6a, 6b öffnungsseitig je ein Innengewinde 7 zur Befestigung des Zylindergehäuses 1 an einer Trägerkonstruktion (hier nicht dargestellt) auf. Die Deckel 3a, 3b sind mit dem Profilrohr 2 über je einen zugeordneten Sprengring 8 verbunden. Der Sprengring 8 ist dabei in einer korrespondierenden Sprengringnut 9 angeordnet. Die Sprengringnut 9 ist ihrerseits als exzentrische Nut ausgebildet, die zu einem Teil in einem Deckel 3 und zu einem anderen Teil in dem Profilrohr 2 verläuft. Der exzentrische Teil befindet sich nur im Profilrohr 2. Die Nut im Deckel 3a, 3b ist dagegen zentrisch.
Die Sprengringnut 9 verbindet daneben auch die Druckmittelkanäle 6a, 6b mit dem Arbeitsraum 4. Die Druckmittelkanäle 6a, 6b sind an einem Ende durch eine Verkugelung verschlossen.
2 zeigt den Schnitt B-B durch 1. In diesem Schnitt sind die Sprengringe 8 in der Sprengringnut 9 des Zylindergehäuses 1 ebenfalls dargestellt. Im Vergleich zu 1 ist hier erkennbar, dass in der Sprengringnut 9 keine Öffnung zwischen Arbeitsraum 4 und Druckmittelkanal existiert. Das Druckmittel kann somit an der hier abgebildeten Stelle nicht in den Arbeitsraum 4 fließen. Die Sprengringnut 9 und der Arbeitsraum 4 sind verbunden, da der Sprengring 8 mit geringem Spiel in der Nut sitzt.
In dem in 3 dargestellten Schnitt C-C wird die Exzentrizität der Sprengringnut 9 sowie die Anordnung des in der Sprengringnut 9 befindlichen Sprengrings 8 deutlich. Ferner ist auch die Verbindung des Druckmittelkanals 6 über die Sprengringnut 9 zum Arbeitsraum ersichtlich.
Der vorstehend beschriebene Aufbau des erfindungsgemäßen Druckmittelzylinders ist besonders anschaulich anhand 4 dargestellt.
5 zeigt den Druckmittelzylinder im Längsschnitt gemeinsam mit einer Winkelverschraubung 10 und der Trägerkonstruktion 11. Die Winkelverschraubung 10 weist ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde auf, so dass die Winkelverschraubung 10 in den Druckmittelkanal 6 einschraubbar ist. Weiterhin weist die Winkelverschraubung 10 einen integrierten Kanal zur Versorgung des Druckmittelkanals 6 im Zylindergehäuse 1 mit Druckmittel von einer externen Druckmittelquelle auf. Die Winkelverschraubung 10 ist L-förmig ausgebildet und besitzt einen entsprechenden Anschluss zur Verbindung an die externe Druckmittelquelle. Zwischen dem Druckmittelzylinder 1 und der Winkelverschraubung 10 befindet sich eine Trägerkonstruktion 11. Diese weist eine Öffnung auf, durch welche die Winkelverschraubung 10 vor der Verschraubung mit dem Druckmittelzylinder 1 hindurchgesteckt wird. Über die Verschraubung wird dann eine Klemmkraft zwischen Druckmittelzylinder 1 und Trägerkonstruktion 11 aufgebracht, so dass eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. In der Trägerkonstruktion 11 ist eine zusätzliche zentrale Öffnung ausgebildet, durch die sich die Kolbenstange des Arbeitskolbens 5 axial bewegen kann.
Aus 6 geht eine weitere Befestigungsmöglichkeit des Druckmittelzylinders hervor. Die Trägerkonstruktion 11 ist hier als geschlitztes Blech ausgebildet. Durch den Schlitz hindurch werden die – nicht erkennbaren – Winkelverschraubungen mit dem Druckmittelzylinder 1 verbunden, so dass das Blech eine Art Trennwand zwischen Winkelverschraubung und Druckmittelzylinder 1 bildet. Separate Durchgangsbohrungen in definierten Abständen zur Befestigung sind somit entbehrlich.

1: Zylindergehäuse
2: Profilrohr
3a: Erster Deckel
3b: Zweiter Deckel
4: Arbeitsraum
5: Arbeitskolben
6a: Erster Druckmittelkanal
6b: Zweiter Druckmittelkanal
7: Innengewinde
8: Sprengring
9: Sprengringnut
10: Winkelverschraubung
11: Trägerkonstruktion

Claims

Kompakter Druckmittelzylinder mit einem Zylindergehäuse (1) das im wesentlichen aus einem Profilrohr (2) und zwei das Profilrohr (2) beidseits über Sprengringe (8) gesichert verschließenden Deckeln (3a, 3b) besteht, sowie einem innerhalb des Zylindergehäuses (1) beweglich angeordneten Arbeitskolben (5), wobei entlang der Wandung des Profilrohrs (2) mindestens ein Druckmittelkanal (6a, 6b) zur Druckmittelversorgung mindestens eines innenliegenden Arbeitsraums (4) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmittelanschlussöffnung des mindestens einen Druckmittelkanals (6a, 6b) stirnseitig des Profilrohrs (2) nach außen tritt und zusätzlich Mittel zur Befestigung des Zylindergehäuses (1) an einer Trägerkonstruktion (11) vorgesehen sind, über welche gleichzeitig auch die Druckmittelversorgung verfolgt.
Kompakter Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin mindestens eine in dem Profilrohr (2) innenradial und dem Deckel (3) außenradial ausgebildete Sprengringnut (9) für die Aufnahme eines zugeordneten Sprengrings (8) zur Deckelbefestigung vorgesehen ist, wobei über die Sprengringnut (9) auch eine Verbindung des Druckmittelkanals (6) mit dem Arbeitsraum (4) zur Druckmittelbeaufschlagung bei eingesetztem Sprengring (8) erfolgt.
Kompakter Druckmittelzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer Verbindung zum zugeordneten Druckmittelkanal (6a) die Sprengringnut (9) achsparallel als exzentrisch eingestochene Nut oder koaxial als durchgestoßene Nut ausgebildet ist.
Kompakter Druckmittelzylinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Befestigung des Zylindergehäuses (1) an der Trägerkonstruktion (11) ein in den Öffnungsbereich des Druckmittelkanals (6) eingebrachtes Innengewinde (7) vorgesehen ist, das mit einer Winkelverschraubung (10) mit internem Druckmittelkanal zur Druckmittelzufuhr zusammenwirkt.
Kompakter Druckmittelzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Winkelverschraubung (10) auf dem zum Innengewinde (7) korrespondierenden Außengewinde der Winkelverschraubung (10) zusätzlich eine Kontermutter vorgesehen ist, die daneben auch die Befestigung an der Trägerkonstruktion (11) sicherstellt.
Kompakter Druckmittelzylinder nach einem der Ansprüche 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Druckmittelkanal (6a, 6b) an dem der Winkelverschraubung (10) gegenüberliegenden Ende mittels einer Verkugelung verschlossen ist.