DE19606220A1 - Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitszylinder mit einem Zylinderrohr, mit einem am einen Endbereich des Zylinderrohrs befestigten Abschlußdeckel, mit einem am anderen Endbereich des Zylinderrohrs befestigten Lagerdeckel, mit einem im Zylinder­ rohr axial verschiebbar geführten Kolben und mit einer mit dem Kolben verbundenen, den Lagerdeckel durchsetzenden Kolben­ stange, wobei der axial verschiebbare Kolben eine Vorschubkam­ mer und eine Rückholkammer fluiddicht voneinander abteilt und wobei die Vorschubkammer mit einem Vorschubkammeranschluß und die Rückholkammer mit einem Rückholkammeranschluß in Fluidver­ bindung steht.

Derartige Arbeitszylinder sind z. B. aus der DE 35 07 167 C2 bekannt. Bei derartigen herkömmlichen Arbeitszylindern ist es jedoch üblich, daß die Anschlüsse für die Druckmittelzufuhr in die Vorschubkammer und in die Rückholkammer des Arbeitszylin­ ders an verschiedenen Seiten des Arbeitszylinders angeordnet sind. Meist befindet sich z. B. der Vorschubkammer-Druckmittelanschluß am Abschlußdeckel und der Rückholkammer-Druckmittelanschluß an der Mantelfläche oder am Lagerdeckel des Arbeitszy­ linders. Diese Anschlüsse und die zu ihnen führenden Druckmit­ telleitungen können sich bei manchen Anwendungen des Arbeitszy­ linders als störend erweisen. Insbesondere sind seitliche An­ schlüsse an der Mantelfläche des Zylinders bei Arbeiten in Ni­ schen oder schmalen Kanälen ein Hindernis.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ar­ beitszylinder der eingangs genannten Art bereitzustellen, der einen kompakteren Aufbau ohne Funktionseinbußen hat und kosten­ günstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Arbeitszylinder gelöst, bei dem sowohl der Vorschubkammeranschluß als auch der Rückholkammeran­ schluß im Abschlußdeckel angeordnet sind; bei dem eine sich axial erstreckende Anschlagstange mit einem Anschlag den Ab­ schlußdeckel durchsetzt, mit dem sie axial feststehend verbun­ den ist, und mit ihrem inneren Ende durch den Kolben hindurch in die Rückholkammer ragt, so daß sich ein Anschlag für den Kolben in der Rückholkammer befindet, wobei der Kolben relativ zu der Anschlagstange mit einem Hub H unter Abdichtung axial verschiebbar ist; und bei dem die Anschlagstange einen Hohlraum aufweist, über den die Rückholkammer mit dem Rückholkammeran­ schluß in Fluidverbindung steht.

Durch die spezielle Anordnung der beiden Druckmittelanschlüsse im Abschlußdeckel des Arbeitszylinders und die Verwendung der Anschlagstange sowohl als Anschlag für den Kolben als auch als Teil der Druckmittelleitung zur Rückholkammer wird ein kompak­ ter Aufbau mit wenig Bauteilen ermöglicht. Mit Ausnahme des Ab­ schlußdeckels können als wesentliche Bauteile des Arbeitszylin­ ders außerdem fast ausschließlich Teile mit zylindrischer Sym­ metrie verwendet werden, die sich durch Drehen oder einfach un­ ter Verwendung von Meterware leicht herstellen und schließlich zu dem erfindungsgemäßen Arbeitszylinder zusammenbauen lassen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Der Anschlag für den Kolben ist zweckmäßigerweise so ausgebil­ det, daß er aus einer am inneren Ende der Anschlagstange ange­ ordneten Anschlagschulter mit einer Anschlagfläche besteht, die der der Rückholkammer zugewandten Fläche des Kolbens gegenüber­ liegt. Dadurch wird die beim Aufprall des Kolbens auf den An­ schlag ausgeübte Kraft auf eine Fläche verteilt, und der Kolben kann über seinen gesamten Hub hinweg durch die Anschlagstange zusätzlich geführt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hohlraum in der An­ schlagstange aus einem axialen Anschlagstangenkanal, der am in­ neren Ende der Anschlagstange in die Rückholkammer mündet, und aus einem im wesentlichen radialen Durchtritt, der den axialen Anschlagstangenkanal mit dem Rückholkammeranschluß in Fluidver­ bindung setzt, besteht. Hierdurch bleibt die zylindrische Sym­ metrie der Anschlagstange mit Ausnahme des radialen Durchtritts gewahrt. Außerdem ergibt sich insgesamt eine Gewichtsverringe­ rung für den Arbeitszylinder ohne nennenswerte Einbußen der strukturellen Stabilität der Anschlagstange.

Der eigentliche Anschlag der Anschlagstange ist aus produkti­ onstechnischen Gründen und wegen seiner Stabilität zweckmäßi­ gerweise eine flanschartige Erweiterung des inneren Endes der Anschlagstange um die Mündung des Anschlagstangenkanals herum.

In einer besonderen Ausführungsform ist die axial feststehende Verbindung der Anschlagstange mit dem Abschlußdeckel über eine Strecke h hinweg axial einstellbar, wobei insbesondere eine Ge­ windeverbindung zwischen dem Abschlußdeckel und der Anschlag­ stange verwendet wird, die mittels einer auf dem aus dem Ab­ schlußdeckel herausragenden Teil der Anschlagstange sitzenden und gegen die Außenfläche des Abschlußdeckels drückenden Kon­ termutter festgestellt wird.

Zweckmäßigerweise weist der Rückholkammeranschluß einen im we­ sentlichen radialen Durchtritt in dem Abschlußdeckel auf, der unabhängig von der axialen Einstellung der Verbindung mit dem Durchtritt des Hohlraums der Anschlagstange in Registrierstel­ lung ist. Hierfür ist der Durchtritt vorzugsweise an der äuße­ ren Mantelfläche der Anschlagstange zu einer Ringnut erwei­ tert, deren axiale Ausdehnung mindestens so groß wie die Strecke h ist. Dadurch wird gewährleistet, daß über den ge­ samten Bereich h der Hubeinstellung eine Fluidverbindung zwi­ schen dem Durchtritt des Hohlraums der Anschlagstange und dem Durchtritt des Abschlußdeckels besteht.

Vorzugsweise ist axial beiderseits der oben genannten Durch­ tritte jeweils eine sich in der Umfangsrichtung der Anschlag­ stange erstreckende Dichtung zur fluiddichten Abdichtung des Übergangsbereichs zwischen dem Durchtritt der Anschlagstange und dem Durchtritt des Abschlußdeckels vorgesehen. Hierdurch wird vermieden, daß bei der Druckmittel-Beaufschlagung der Rückholkammer unter Druck stehendes Druckmittel in die Umgebung oder in die momentan nicht beaufschlagte Vorschubkammer ge­ langt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Rückholkammer aus einer durch den Kolben, die Kolbenstange und das Kupplungsglied bestimmten ersten Teilkammer und einer durch den Kolben, das Zylinderrohr und den Lagerdeckel bestimmten, zur ersten Teilkammer konzentrischen zweiten Teilkammer, wobei beide Kammern über einen Durchtritt in der Kolbenstange mitein­ ander verbunden sind. Dies gewährleistet, daß bei der Druckmit­ tel-Beaufschlagung der Rückholkammer dem Druckmittel eine ef­ fektive Kolbenfläche dargeboten wird, die abzüglich der Quer­ schnittsfläche der Kolbenstange genauso groß wie die effektive Kolbenfläche auf der Seite der Vorschubkammer ist.

Eine äußerst kostengünstige Ausführungsform zeichnet sich da­ durch aus, daß einerseits der Abschlußdeckel und der Lagerdec­ kel mit dem Zylinderrohr und andererseits der Kolben und das Kupplungsglied mit der Kolbenstange mittels Sicken verbunden sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Er­ findung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer be­ vorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Ar­ beitszylinders im Längsschnitt;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt II aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße fluidisch betätigbare Ar­ beitszylinder 1 im Längsschnitt gezeigt. Der über die Kolben­ stange 8 mit einem Kupplungsglied 7 verbundene Kolben 6 ist in dem Zylinderrohr 2 axial beweglich, das an seinen Enden durch einen Lagerdeckel 4 und einen Abschlußdeckel 3 begrenzt ist. Das Kupplungsglied 7 dient zur Aufnahme einer Kupplung 7a für ein zu bewegendes Bauteil (nicht gezeigt). In der Figur befin­ det sich der Kolben gerade in seiner eingefahrenen Stellung, so daß die Vorschubkammer 13 ein minimales Volumen hat, während die aus zwei gesonderten, zueinander konzentrischen Teilkammern 14a, 14b bestehende Rückholkammer ihr maximales Volumen ein­ nimmt. Zwischen den beiden Teilkammern 14a, 14b der Rückholkam­ mer befindet sich ein Durchtritt 82 in der hülsenartigen bzw. hohlzylindrischen Kolbenstange 8. Der Kolbenhub H wird durch einen flanschartigen Anschlag 51 mit einer Anschlagfläche 55 bestimmt. Dieser Anschlag befindet sich am Ende einer An­ schlagstange 5, die in die Teilkammer 14a der Rückholkammer hineinragt. Der Vorschubkammeranschluß 11 und der Rückholkam­ meranschluß 12 sind beide in dem Abschlußdeckel 3 angeordnet und bestehen im wesentlichen aus einem Innengewinde, in das die Enden der jeweiligen Druckmittelleitung (nicht gezeigt) ge­ schraubt werden. Es können jedoch z. B. auch Steckverbindungen zum Anschließen der Druckmittelleitungen an den Abschlußdeckel 3 des Arbeitszylinders 1 verwendet werden.

Diese platzsparende Anordnung des Rückholkammeranschlusses 12 in dem Abschlußdeckel 3 neben dem Vorschubkammeranschluß 11 wird dadurch ermöglicht, daß die Anschlagstange 5 den Abschluß­ deckel 3 in axialer Richtung durchsetzt und ihrerseits von ei­ nem Hohlraum durchsetzt ist, der aus einem axialen Anschlag­ stangenkanal 53 besteht, der sich über einen Großteil der Länge der Anschlagstange 5 erstreckt und an dem Anschlagende der An­ schlagstange 5 in die Teilkammer 14a der Rückholkammer mündet und daß die radialen Durchtritte 54 und 35 der Anschlagstange 5 bzw. des Abschlußdeckels 3 die Fluidverbindung zwischen dem Rückholkammeranschluß 12 und dem Kanal 53 herstellen. Der Durchtritt 54 und/oder der Durchtritt 35 sind dabei an den ein­ ander zugewandten Enden aufgeweitet, damit auch bei einer zur Hubeinstellung durchgeführten axialen Verschiebung der An­ schlagstange 5 die Fluidverbindung über die beiden Durchtritte 54 und 35 erhalten bleibt. Da in der vorliegenden Ausführungs­ form die Hubeinstellung über ein Innengewinde 32 im Abschluß­ deckel 3 und ein Außengewinde 52 und der Anschlagstange 5 durch Verdrehen der Anschlagstange 5 im Abschlußdeckel 3 durchgeführt wird, hat die Aufweitung die Form einer Ringnut 54a im Mantel­ bereich der Anschlagstange 5 gegenüber dem Durchtritt 35 im Ab­ schlußdeckel (siehe Fig. 2). Die axiale Breite der Ringnut 54a entspricht dabei dem Verstellbereich h des Kolbenhubs H. Durch eine Kontermutter 36 auf dem aus dem Abschlußdeckel 3 herausra­ genden Ende läßt sich die Hubeinstellung feststellen.

Die äußere Mantelfläche der Anschlagstange 5 dient zusammen mit der Zylinderfläche 2 und der inneren Mantelfläche des Lagerdec­ kels 4 zur Führung des Kolbens 6 und der mit ihm verbundenen Kolbenstange 8. Hierfür sind auch noch Dichtungen und/oder Ab­ streifer 61, 62 und 63 im Lagerdeckel 4 und im Kolben 6 ange­ ordnet. Zur Abdichtung der Kammern und zur Befestigung des Zy­ linderrohrs 2 und der hohlen Kolbenstange 8 werden Dichtungs­ ringe 44 und 45 in Kombination mit Sicken 21, 22, 23 und 24 verwendet. Die Sicken haben dabei eine fest verbindende Funk­ tion. Sie tragen maßgeblich dazu bei, daß der Arbeitszylinder kostengünstig gefertigt werden kann. Über den Durchtritt 82 sind die beiden Teilkammern 14a und 14b der Rückholkammer mit­ einander verbunden. Hierdurch wird gewährleistet, daß auch für die Rückwärtsbewegung eine große Fläche zur Beaufschlagung des Kolbens mit Druckmittel zur Verfügung steht. Die beiden Dich­ tungsringe 42 und 43 sorgen dafür, daß kein Druckmittel zwi­ schen der Mantelfläche der Anschlagstange 5 und der inneren Mantelfläche des Abschlußdeckels 3 entweichen kann.

Beim Betrieb des Arbeitszylinders 1 wird der Vorschubkammer 13 während des Kolbenvorschubs über den Vorschubkammeranschluß 11 und einen Durchtritt 34 Druckmittel zugeführt, während in der Rückholkammer 14a, 14b befindliches Druckmittel aber den An­ schlagstangenkanal 53, den radialen Durchtritt 54 sowie den Durchtritt 35 und den Rückholkammeranschluß 12 ausgestoßen wird. Umgekehrt wird der Rückholkammer 14a, 14b während der Rückbewegung des Kolbens 6 über denselben Weg, über den auch der Ausstoß erfolgt, Druckmittel zugeführt und aus der Vor­ schubkammer 13 ausgestoßen. Hierfür wird eine externe Steuerung der Druckmittelströme in den Druckmittelzuleitungen (nicht ge­ zeigt) benötigt. Als Druckmittel wird vorzugsweise Druckluft verwendet.

Fig. 2 zeigt den eingekreisten Ausschnitt II aus Fig. 1 in grö­ ßerem Maßstab. Der vom Rückholanschluß 12 durch den Abschluß­ deckel im wesentlichen radial und schräg nach oben verlaufende Durchtritt 35 mündet in die Ringnut 54a des radialen Durch­ tritts 54 der Anschlagstange 5. Beiderseits der Ringnut ist dieser Übergangsbereich für Druckmittel durch ringförmige Dich­ tungen 42, 43 abgedichtet. Die Ringnut 54a hat eine axiale Breite mit mindestens dem Wert h und ermöglicht es, den Kolben­ hub H über einen Bereich h durch Hinein- und Herausschrauben der Anschlagstange 5 einzustellen.

Claims (11)

1. Arbeitszylinder (1), mit einem Zylinderrohr (2), mit einem am einen Endbereich des Zylinderrohrs (2) befestigten Abschluß­ deckel (3), mit einem am 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 (4) durchsetzenden Kol­ benstange (8), wobei der axial verschiebbare Kolben (6) eine Vorschubkammer (13) und eine Rückholkammer (14a, 14b) fluid­ dicht voneinander abteilt und wobei die Vorschubkammer (13) mit einem Vorschubkammeranschluß (11, 34) und die Rückholkammer (14a, 14b) mit einem Rückholkammeranschluß (12, 35) in Fluid­ verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Vor­ schubkammeranschluß (11, 34) als auch der Rückholkammeranschluß (12, 35) im Abschlußdeckel (3) angeordnet sind; daß eine sich axial erstreckende Anschlagstange (5) mit einem Anschlag (51, 55) den Abschlußdeckel (3) durchsetzt, mit dem sie axial fest­ stehend verbunden (32, 52) ist, und mit ihrem inneren Ende durch den Kolben (6) hindurch in die Rückholkammer (14a, 14b) ragt, so daß sich ein Anschlag (51, 55) für den Kolben (6) in der Rückholkammer (14a, 14b) befindet, wobei der Kolben (6) re­ lativ zu der Anschlagstange (5) mit einem Hub H unter Abdich­ tung axial verschiebbar ist; und daß die Anschlagstange (5) einen Hohlraum (53, 54) aufweist, über den die Rückholkammer (14a, 14b) mit dem Rückholkammeranschluß (12, 35) in Fluidver­ bindung steht.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (51, 55) aus einer am inneren Ende der An­ schlagstange (5) angeordneten Anschlagschulter (51) mit einer Anschlagfläche (55) besteht, die der der Rückholkammer (14a, 14b) zugewandten Fläche (65) des Kolbens (6) gegenüberliegt.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hohlraum (53, 54) in der Anschlagstange (5) aus einem axialen Anschlagstangenkanal (53), der am inneren Ende der Anschlagstange (5) in die Rückholkammer (14a, 14b) mündet, und aus einem im wesentlichen radialen Durchtritt (54), der den axialen Anschlagstangenkanal (53) mit dem Rückholkam­ meranschluß (12, 35) in Fluidverbindung setzt, besteht.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlagschulter eine flanschartige Erweite­ rung (51) des sich in der Rückholkammer (14a) befindenden inne­ ren Endes der Anschlagstange (5) um die Mündung des Anschlag­ stangenkanals (53) herum ist.

5. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axial feststehende Verbindung (32, 52) der Anschlagstange (5) mit dem Abschlußdeckel (3) über eine Strecke h hinweg axial einstellbar ist.

6. Arbeitszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axial feststehende Verbindung eine Gewindeverbindung (32, 52) ist, die zweckmäßigerweise mittels einer auf dem aus dem Abschlußdeckel (3) herausragenden Teil der Anschlagstange (5) sitzenden und gegen die Außenfläche des Abschlußdeckels (3) drückenden Kontermutter (36) festgestellt wird.

7. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückholkammeranschluß (12, 35) einen im wesentlichen radialen Durchtritt (35) in dem Abschlußdeckel (3) aufweist, der unabhängig von der axialen Einstellung der Ver­ bindung (32, 52) mit dem Durchtritt (54) des Hohlraums (53, 54) der Anschlagstange (5) kommuniziert.

8. Arbeitszylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt (54) an der äußeren Mantelfläche der An­ schlagstange (5) zu einer Ringnut (54a) erweitert ist, deren axiale Ausdehnung mindestens so groß wie die Strecke h ist.

9. Arbeitszylinder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß axial beiderseits der beiden Durchtritte (35, 54) eine sich in der Umfangsrichtung der Anschlagstange (5) er­ streckende Dichtung (42, 43) zur fluiddichten Abdichtung zwi­ schen der Anschlagstange (5) und dem Abschlußdeckel (3) vorge­ sehen ist.

10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholkammer (14a, 14b) aus einer durch den Kolben (6), die Kolbenstange (8) und das Kupplungs­ glied (7) bestimmten ersten Kammer (14a) und einer durch den Kolben (6), das Zylinderrohr (2) und den Lagerdeckel (4) be­ stimmten, zur ersten Kammer (14a) konzentrischen Kammer (14b) besteht, wobei beide Kammern (14a, 14b) über einen Durchtritt (82) in der Kolbenstange (8) miteinander verbunden sind.

11. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Abschlußdeckel (3) und der Lagerdeckel (4) mit dem Zylinderrohr (2) und andererseits der Kolben (6) und das Kupplungsglied (7) mit der Kolbenstange (8) mittels Sicken (21, 22 bzw. 23, 24) verbunden sind.