DE19504207A1 - Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, mit einem Zylin­ derrohr, mit einem am einen Endbereich des Zylinderrohrs befe­ stigten Abschlußdeckel, mit einem am anderen Endbereich des Zy­ linderrohres befestigten Lagerdeckel, mit einem im Zylinderrohr axial verschiebbar geführten Kolben, und mit einer mit dem Kol­ ben verbundenen, den Lagerdeckel durchsetzenden Kolbenstange, wobei sowohl der Abschlußdeckel als auch der Lagerdeckel zumin­ dest teilweise axial in das Zylinderrohr eingesetzt sind.

Ein Arbeitszylinder dieser Art geht beispielsweise aus der DE 35 07 167 C2 hervor. Dort ist der die Kolbenstange führende Lagerdeckel mit Hilfe eines Sicherungsringes im Zylinderrohr fi­ xiert, während der entgegengesetzt angeordnete Abschlußdeckel eingeschweißt oder durch Umbördeln einer stirnseitigen Rohrpar­ tie festgelegt ist. All dies erfordert einen nicht unbeträchtli­ chen Herstellungsaufwand, zumal am Zylinderrohr umfangreiche Be­ arbeitungsvorgänge notwendig sind, um geeignete Aufnahmen für die Deckel zu schaffen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Arbeitszy­ linder der eingangs genannten Art zu schaffen, der aufgrund sei­ nes einfachen Aufbaus kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß am Außenumfang der inner­ halb des Zylinderrohrs liegenden Abschnitte des Abschlußdeckels und des Lagerdeckels jeweils mindestens eine Radialvertiefung vorgesehen ist, und daß in das Zylinderrohr mit axialem Abstand zum jeweiligen Zylinderrohrende im Bereich des Abschlußdeckels und des Lagerdeckeis nach radial innen vorstehende Sicken einge­ formt sind, die zur Deckelbefestigung formschlüssig in die Radi­ alvertiefungen des Abschlußdeckels und des Lagerdeckels eingrei­ fen.

Ein derartiger Arbeitszylinder läßt sich sehr einfach zusammen­ bauen. Die mit den Radialvertiefungen versehenen Deckel werden auf das gewünschte Maß in das Zylinderrohr eingesteckt, wonach am Zylinderrohr mit einem geeigneten Werkzeug die erforderliche Anzahl von Sicken eingeformt wird, die in die Radialvertiefungen des Abschlußdeckels und des Lagerdeckels eingreifen, so daß diese axial unbeweglich fixiert sind. Es ist zwar möglich, je­ doch nicht notwendigerweise erforderlich, am Zylinderrohr Ab­ sätze vorzusehen, die die Einstecktiefe der Deckel begrenzen, so daß man auf ein durchgehend gleichen Durchmesser aufweisendes Rohr zurückgreifen kann. Die Wandstärke des Zylinderrohrs ist zumindest an den axialen Endbereichen derart gering, daß das Zylinderrohr genügend Verformungsvermögen aufweist, um die kerbenähnlichen Sicken einzubringen. Vorzugsweise ist die Wand­ stärke über die gesamte Zylinderrohrlänge konstant. Der erfin­ dungsgemäße Arbeitszylinder ermöglicht es, aus in Meterware vor­ liegendem Rohrmaterial Zylinderrohre der von Fall zu Fall ge­ wünschten Länge abzuschneiden und anschließend und ohne beson­ dere Vorarbeiten die restlichen Zylinderbestandteile anzubrin­ gen. Es ist somit eine äußerst flexible Fertigung von Arbeitszylindern möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Die am jeweiligen Deckel vorhandene Radialvertiefung ist zweck­ mäßigerweise eine umlaufende Ringnut, wobei die zugeordnete Sicke zweckmäßigerweise ebenfalls ringförmig in sich geschlossen ausgebildet ist und konzentrisch in die Radialvertiefung ein­ greift. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders guter Halt, wobei sogar noch eine Dichtwirkung auftreten kann, die unter Um­ ständen die Verwendung zusätzlicher Dichtringe erübrigt.

Eine weitere Reduzierung der Herstellungskosten ergibt sich, wenn die Kolbenstange insbesondere durchgehend hülsenförmig aus­ gebildet ist und mit dem Kolben ebenfalls über eine Sickenver­ bindung formschlüssig verbunden ist. Auch ein zum Anbringen ei­ nes beliebigen zu bewegenden Bauteils dienendes Kupplungsglied kann im Rahmen einer Sickenverbindung am äußeren Endbereich der Kolbenstange festgelegt sein.

Für das Zylinderrohr verwendet man zweckmäßigerweise ein Metall­ rohr aus Edelstahl. Der Abschlußdeckel und/oder der Lagerdeckel bestehen vorzugsweise aus starrem Kunststoffmaterial, so daß sie sich bei Bedarf als Gießteil verwirklichen lassen. In diesem Zu­ sammenhang können auch die Radialvertiefungen spanlos eingeformt sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegend Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä­ ßen Arbeitszylinders im Längsschnitt zeigt.

Der abgebildete, fluidisch betätigbare Arbeitszylinder besitzt ein Zylindergehäuse 1 mit einem insbesondere kreiszylindrisch konturierten Zylinderrohr 2. Die Wandstärke des Zylinderrohres 2 ist über die gesamte Rohrlänge konstant und relativ dünnwandig.

Das Zylinderrohr 2 ist einenends durch einen Abschlußdeckel 3 verschlossen. Andernends ist ein Lagerdeckel 4 vorgesehen, der eine zentrale Durchbrechung 5 aufweist. Im Innern des Zylinder­ rohrs 2 befindet sich ein axial beweglicher Kolben 6, der zwei Zylinderräume 7, 8 fluiddicht voneinander abteilt. Die Abdich­ tung basiert auf einer ringförmigen Dichtungsanordnung 12, die im Bereich des Außenumfanges des Kolbens 6 festgelegt ist und mit der Innenoberfläche 13 des Zylinderrohres 2 in Dichtkontakt steht.

Am Kolben 6 ist eine Kolbenstange 14 befestigt, die die zentrale Durchbrechung 5 nach außen hin durchsetzt und im Bereich dieser zentralen Durchbrechung 5 zweckmäßigerweise verschieblich ge­ führt ist. Eine am Lagerdeckel 4 angeordnete Dichtungsanordnung 15 dichtet zwischen der Kolbenstange 14 und dem Lagerdeckel 4 ab.

Sowohl der Abschlußdeckel 3 als auch der Lagerdeckel 4 sind zu­ mindest teilweise axial in das Zylinderrohr 2 eingesetzt, so daß sie von diesem außen axial überlappt werden. Beispielsgemäß sind beide Deckel 3, 4 vollständig im Zylinderrohr 2 versenkt und nur ein am Abschlußdeckel 3 insbesondere einstückig angeformtes La­ gerauge 16, das zur Schwenkbefestigung des Arbeitszylinders dient, ragt axial über das Zylinderrohr 2 vor.

Sowohl der Abschlußdeckel 3 als auch der Lagerdeckel 4 sind im Rahmen einer Sickenverbindung fest und unlösbar mit dem Zylin­ derrohr 2 verbunden. Zu diesem Zweck verfügen beide Deckel 3, 4 am zylindrisch konturierten Außenumfang 17 ihres innerhalb des Zylinderrohres 2 liegenden Abschnittes über eine rundumlaufende nutartige Radialvertiefung 18. In dem einer jeweiligen Radial­ vertiefung 18 radial außen gegenüberliegenden Bereich ist das Zylinderrohr 2 rundumlaufend eingesickt und verfügt über eine ringförmig in sich geschlossene Sicke 22, die radial nach innen vorsteht und formschlüssig in die zugeordnete Radialvertiefung 18 des Abschlußdeckels 3 bzw. des Lagerdeckels 4 eingreift. Die Außenoberfläche des Zylinderrohres 2 verfügt daher im Bereich einer jeweiligen Sicke 22 über eine nutähnliche Einkerbung. Auf­ grund der Sickenverbindungen 18, 22 sind die Deckel 3, 4 sicher am Zylinderrohr 2 verankert und insbesondere in Axialrichtung unverrückbar festgelegt. Vor allem dann, wenn die Deckel 3, 4 wie beim Ausführungsbeispiel aus Kunststoffmaterial bestehen, können die Sickenverbindungen sogar eine ausreichende Fluid­ dichtheit gewährleisten, so daß auf zwischenzufügende elastische Dichtelemente verzichtet werden kann.

Beide Deckel 3, 4 verfügen im übrigen über Fluidkanäle 23, die in den zugeordneten Zylinderraum 7, 8 einmünden, um das zum An­ treiben des Kolbens 6 erforderliche Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, zu- und abführen zu können.

Für das Zylinderrohr 2 kommt vorzugsweise ein metallischer Werk­ stoff zum Einsatz, wobei sich nichtrostender Stahl empfiehlt. Das Verformungsvermögen sollte allerdings so groß sein, daß sich die Einsickungen mit geeigneten Werkzeugen ohne weiteres vorneh­ men lassen.

Es ist von Vorteil, daß am Innenumfang des Zylinderrohres 2 keine Absätze erforderlich sind, um die Deckel 3, 4 zu halten. Das Zylinderrohr 2 läßt sich daher besonders einfach herstellen. Es kann sich um ein der gewünschten Länge entsprechend abgeläng­ tes Rohr eines als Meterware vorliegenden rohrförmigen Ausgangs­ materials handeln.

Noch beim Zusammenbau des Zylindergehäuses 1 läßt sich der Maxi­ malhub des Kolbens 6 festlegen, indem man den axialen Abstand zwischen den beiden Deckeln 3, 4 nach Bedarf wählt. Die Sicken 22 lassen sich problemlos an jedweder Stelle mit axialem Abstand zum jeweiligen Zylinderrohrende anbringen, an der der Abschluß­ deckel 3 oder der Lagerdeckel 4 positioniert sind.

Der beispielsgemäße Arbeitszylinder hat den weiteren Vorteil, daß auch die Verbindung zwischen dem Kolben 6 und der Kolben­ stange 14 eine Sickenverbindung ist. An der der Kolbenstange 14 zugewandten Axialseite verfügt der Kolben 6 über einen zylindri­ schen Axialfortsatz 21, der passend in die beim Ausführungsbei­ spiel über ihre gesamte Länge hülsenförmig ausgeführte Kolben­ stange 14 eingesteckt ist. Am Außenumfang des Axialfortsatzes 21 befindet sich wiederum eine umlaufende Radialvertiefung 18′, in die eine in die Kolbenstange 14 eingeformte umlaufende Sicke 22′ konzentrisch formschlüssig eingreift.

An dem dem Kolben 6 entgegengesetzten äußeren Endbereich 24 der Kolbenstange 14 ist beim Ausführungsbeispiel noch ein Kupplungs­ glied 25 befestigt, das zur lösbaren Verbindung mit einem nicht näher dargestellten weiteren Bauteil dient, beispielsweise einem zu bewegenden Maschinenteil. Zur Befestigung des Kupplungsglie­ des 25 an der Kolbenstange 14 ist wiederum eine Sickenverbindung vorgesehen. Das Kupplungsglied 25 ist wie abgebildet vollständig oder bei Bedarf nur teilweise in die hohle Kolbenstange 14 ein­ gesteckt und verfügt am Außenumfang der eingesteckten Partie über eine umlaufende Radialvertiefung 18′′, in die eine in die Kolbenstange 14 eingebrachte umlaufende Sicke 22′′ formschlüssig eingreift. Da die Sickenverbindung wie auch bei den anderen Fäl­ len vorzugsweise eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen herstellt, ist das Kupplungsglied 25 nicht nur in Axialrichtung festgelegt, sondern auch drehfest angeordnet, so daß es problemlos mit einem Gewinde 26 versehen sein kann, mit dem sich das zu verbindende Bauteil lösbar verschrauben läßt. Bei dem beispielsgemäßen Ge­ winde 26 handelt es sich um ein Innengewinde.

Zwar wäre es möglich, lediglich die beiden die Sickenverbindung aufweisenden axialen Endbereiche der Kolbenstange 14 hohlzylin­ drisch auszubilden und im übrigen auf Vollmaterial zurückzugrei­ fen. Die beispielsgemäße Ausgestaltung mit über ihre gesamte Länge hohlzylindrischer Kolbenstange 14 hat neben der erzielten Gewichtseinsparung demgegenüber vor allem fertigungstechnische Vorteile, da wie im Falle des Zylinderrohres 2 auf bedarfsgemäß abgelängtes und nicht besonders vorzubereitendes Meterwaren- Rohrmaterial zurückgegriffen werden kann.

Im Falle des beispielsgemäßen Arbeitszylinders sind sämtliche Teileverbindung durch Sickungen verwirklicht, so daß keine sepa­ raten Befestigungselemente benötigt werden, was die Anzahl der Bauteile beträchtlich reduziert. Der Arbeitszylinder läßt sich äußerst kostengünstig herstellen. Die Sicken lassen sich bei­ spielsweise mittels Rollen einbringen, die entlang des Außenum­ fanges des Zylinderrohrs 2 bewegt werden und gleichzeitig radial Druck ausüben, so daß das Zylinderrohrmaterial radial in die Ra­ dialvertiefungen eingedrückt wird. Dies ist mit ein Grund, wes­ halb umlaufende Sicken vorteilhafter sind als solche, die sich nur über einen Teilumfang des Zylinderrohrs erstrecken, was ebenfalls prinzipiell möglich wäre.

Claims (10)

1. Arbeitszylinder, mit einem Zylinderrohr (2), mit einem am einen Endbereich des Zylinderrohrs (2) befestigten Abschluß­ deckel (3), mit einem anderen Endbereich des Zylinderrohrs (2) befestigten Lagerdeckel (4), mit einem im Zylinderrohr (2) axial verschiebbar geführten Kolben (6), und mit einer mit dem Kolben (6) verbundenen, den Lagerdeckel durchsetzenden Kolbenstange (14), wobei sowohl der Abschlußdeckel (3) als auch der Lager­ deckel (4) zumindest teilweise axial in das Zylinderrohr (2) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang (17) der innerhalb des Zylinderrohrs (2) liegenden Abschnitte des Ab­ schlußdeckels (3) und des Lagerdeckels (4) jeweils mindestens eine Radialvertiefung (18) vorgesehen ist, und daß in das Zylin­ derrohr (2) mit axialem Abstand zum jeweiligen Zylinderrohrende im Bereich des Abschlußdeckels (3) und des Lagerdeckels (4) nach radial innen vorstehende Sicken (22) eingeformt sind, die zur Deckelbefestigung formschlüssig in die Radialvertiefungen (18) des Abschlußdeckels (3) und des Lagerdeckels (4) eingreifen.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (14) zumindest an ihrem dem Kolben (6) zuge­ wandten inneren Endbereich hülsenförmig ausgebildet und auf einen Axialfortsatz (23) des Kolbens (6) aufgesteckt ist, wobei am Außenumfang des Axialfortsatzes (6) mindestens eine Radial­ vertiefung (18′) vorgesehen ist, in die eine radial nach innen vorstehende Sicke (22′) des hülsenförmigen Endbereiches der Kol­ benstange (14) formschlüssig eingreift.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kolbenstange (14) zumindest an ihrem vom Kolben (6) abgewandten äußeren Endbereich (24) hülsenförmig ausgebildet ist und dort zumindest einen Abschnitt eines Kupplungsgliedes (25) aufnimmt, an dessen Außenumfang mindestens eine Radialvertiefung (18′′) vorgesehen ist, in die eine radial nach innen vorstehende Sicke (22′′) des äußeren Endbereiches (24) der Kolbenstange (14) formschlüssig eingreift.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (25) ein zur Befestigung eines weiteren Bau­ teils dienendes Gewinde (26) besitzt, das vorzugsweise als In­ nengewinde ausgebildet ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (14) über ihre gesamte Länge hülsenförmig ausgebildet ist.

6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Radialvertiefung (18, 18′, 18′′) von einer das zugeordnete Teil (3, 4, 23, 25) konzentrisch umgebenden Ringnut gebildet ist.

7. Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Sicke (22, 22′, 22′′) ringförmig in sich geschlos­ sen ausgebildet ist.

8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (2) ein insbesondere aus Edelstahl bestehendes Metallrohr ist.

9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußdeckel (3) und/oder der Lager­ deckel (4) aus Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus ei­ nem Polymermaterial.

10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Abschlußdeckel (3) außen eine insbeson­ dere zur Schwenkbefestigung dienende und vorzugsweise als Lager­ auge (16) ausgebildete Befestigungseinrichtung vorgesehen ist.