DE19729923A1 - Linearantrieb mit Gelenkfunktionsbefestigung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearantrieb, insbesondere einen Pneumatikzylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In den meisten Einsatzfällen leiten Linearantriebe die von ihnen erzeugte Linearbewegung auf einer Bewegungsachse x geradlinig an das anzutreibende Bauteil weiter. Als Schnittstelle zwischen dem Linearantrieb und dem anzutreibenden Bauteil kommen zur Kopplung allgemein bekannte starre Verschraubungen zum Einsatz.

Andere Einsatzfälle erfordern jedoch eine schwenkbare Beweglichkeit in der Schnittstelle zwischen dem Linearantrieb und dem anzutreibenden Bauteil um eine zur Bewegungsachse x quer verlaufende Schwenkachse y. Dafür verwendete Gabelköpfe oder Schwenkbefestigungen sind beispielsweise aus dem Produktkatalog "Know-how in Pneumatik" der Firma Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH (11/93, Seite 3.019) bekannt.

Ganz spezielle Einsatzfälle erfordern darüber hinaus eine zusätzliche Beweglichkeit um die dritte Raumachse als Schwenkachse z. Hierfür kommen sogenannte Gelenkköpfe zum Einsatz, die im vorstehend aufgeführten Produktkatalog an derselben Steile beschrieben sind. Derartige Gelenkköpfe bestehen im wesentlichen aus einem Gelenklager, das in einem als Träger dienenden Befestigungsmittel integriert ist. Das Befestigungsmittel ist meist über eine Schraubverbindung mit dem Linearantrieb verbindbar. Das im Befestigungsmittel integrierte Gelenklager weist einen vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Lagerring auf. Der Lagerring besitzt eine nach außen gerichtete Wölbung. Diese nach außen gerichtete Wölbung steht mit einer korrespondierenden konkaven Ausgestaltung der Wandung eines den Lagerring aufnehmenden Durchbruches im Befestigungsmittel im Eingriff. Über diese Anordnung wird eine begrenzte Beweglichkeit um die Schwenkachse z erreicht.

Innenradial ist in den Lagerring zur Verstärkung eine Metallhülse eingesetzt. Durch die Metallhülse ist ein Bolzen zur Bewegung um die Schwenkachse y führbar. Derartige Gelenklager können insbesondere bei Pneumatikzylindern sowohl kolbenstangenseitig als auch kolbenbodenseitig angeordnet sein. Sie sind infolge ihres mehrteiligen Aufbaus und ihrer eng tolerierten Passungen jedoch recht aufwendig herstellbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfach herstellbares Befestigungsmittel zur Befestigung eines Linearantriebes mit angrenzenden Bauteilen zu schaffen.

Die Erfindung wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruches 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß das als Schnittstelle zwischen einem Linearantrieb und einem angrenzenden Bauteil dienende Befestigungsmittel einstückig ausgeführt ist, aus Kunststoff besteht und aus drei aneinander angrenzenden Bereichen aufgebaut ist. Dabei bildet ein erster Bereich einen Anschluß zum Abtriebselement des Linearantriebes, beispielsweise zur Kolbenstange. Ein zweiter Bereich ist elastisch ausgebildet, insbesondere um eine Schwenkung um die dritte Raumachse als Schwenkachse z zu ermöglichen. Ein daran angrenzender dritter Bereich bildet einen Anschluß zum anzutreibenden und insoweit angrenzenden Bauteil. Der Vorteil dieses einstückigen Befestigungsmittels mit Gelenklagerfunktion liegt insbesondere darin, daß es sehr einfach - vorzugsweise als Spritzgußteil - herstellbar ist und keine Montage von Einzelteilen erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Befestigungsmittel ermöglicht jedoch nur eine von der Elastizität und Formgestaltung abhängige Schwenkbarkeit um die Schwenkachse z. Bei einer Überbelastung besteht Bruchgefahr. Die erfindungsgemäße Lösung stellt jedoch einen optimalen Kompromiß zwischen einer erforderlichen Schwenkbarkeit um die Schwenkachse z und einer einfachen Herstellbarkeit des Gelenklagers dar.

Zum Anschluß am anzutreibenden Bauteil weist das Befestigungsmittel vorzugsweise in seinem dritten Bereich eine Durchgangsbohrung für eine Bolzen- oder Schraubverbindung auf. Der zum Anschluß des Befestigungsmittels am Abtriebselement - beispielsweise der Kolbenstange - dienende erste Bereich weist vorzugsweise eine Gewindegrundbohrung auf, die mit einem korrespondierenden Außengewinde am Abtriebselement des Linearantriebes in Eingriff steht. Ebenso kann diese Verbindung auch als Einpreß-Verbindung ausgeführt sein.

Der mittlere elastische Bereich kann eine verschiedenartige Formgebung aufweisen, die eine genügend große Schwenkbarkeit um die Schwenkachse z ermöglicht. So kann der mittlere Bereich beispielsweise aus einem torsionselastischen Stab oder einem membranartigen Bereich bestehen. Diese und andere detaillierte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Eine Außenansicht eines Befestigungsmittels,

Fig. 2a eine Außenansicht eines Befestigungsmittels mit Biegebalken,

Fig. 2b eine Schnittdarstellung in der Seitenansicht für ein membranartiges Befestigungsmittel,

Fig. 2c eine Außenansicht eines kreuzartigen Befestigungsmittels und

Fig. 2d eine Außenansicht eines Befestigungsmittels mit Federstab.

Ein in Fig. 1 dargestellter Linearantrieb in Form eines Pneumatikzylinders weist ein Zylindergehäuse 1 auf, aus dem stirnflächenseitig ein Abtriebselement 2 in Form einer Kolbenstange ragt. Am Abtriebselement 2 ist ein Befestigungsmittel 3 zum weiteren Verbinden mit einem in der Figur nicht dargestellten anzutreibenden und insoweit angrenzenden Bauteil angeordnet. Das Befestigungsmittel 3 ist zur Verbindung mit dem Ende des Abtriebselementes 2 mit einer in der Figur durch Strichlinie 4 angedeuteten Gewindegrundbohrung 5 versehen, die sich in einem linearantriebsseitigen Bereich 6 des einstückigen Befestigungsmittels 3 befindet. Ein bauteilseitiger Bereich 7 dient dem Anschluß an das anzutreibende Bauteil. Ein zwischen beiden Bereichen 6 und 7 liegender Bereich 8 besitzt elastische Eigenschaften, die insbesondere von einer die Elastizität begünstigenden Formgebung des Materials herrühren. Damit besitzt das Befestigungsmittel 3 eine Gelenkfunktion. Das Abtriebselement 2 in Form einer Kolbenstange kann dabei die Schwenkbarkeit um die Bewegungsachse x des Linearantriebes ermöglichen. Eine Verbindungsachse y verläuft koaxial zu einer eine weitere Schwenkbewegung zulassenden Durchgangsbohrung 9. Die Durchgangsbohrung 9 im bauteilseitigen Bereich 7 des Befestigungsmittels 3 dient einer Bolzen- oder Schraubenverbindung. Eine begrenzte Schwenkbarkeit um die dritte Raumachse als Schwenkachse z wird von der Elastizität des Bereiches 8 ermöglicht und im wesentlichen von dessen Formgestaltung bestimmt.

Bei einem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2a detailliert dargestellt ist, ist der elastische Bereich 8, 8' nach Art eines Torsionsstabes ausgeführt. Dieser ist in zwei Stabhälften geteilt und verläuft koaxial zur Schwenkachse z. Zwischen den beiden Stabhälften ist mittig der bauteilseitige Bereich 7 in Ringform angeordnet. Der bauteilseitige Bereich 7 sowie der elastische Bereich 8 des Befestigungsmittels 3 ist vom linearantriebsseitigen Bereich 6 ringartig umschlossen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 2b ist im Unterschied zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der elastische Bereich 8 membranartig ausgeführt. Die Membrane verläuft kreisringförmig in einer Ebene, die von den Schwenkachsen x und z gebildet wird. Eine wellige Gestaltung des Membranquerschnittes begünstigt die Schwenkbarkeit um die Schwenkachse z.

Ein anderes Ausführungsbeispiel nach Fig. 2c zeigt im Unterschied zum vorstehenden Ausführungsbeispiel eine kreuzartige Ausprägung der den elastischen Bereich 8 bildenden Membran. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Schwenkbarkeit erzielt.

Bei einem letzten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2d ist der elastische Bereich 8 relativ dünn und insoweit federnd ausgestaltet. Daneben kann er auch schraubenlinienförmig gestaltet sein.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Bezugszeichenliste

1

Zylindergehäuse

2

Abtriebselement

3

Befestigungsmittel

4

Strichlinie

5

Gewindegrundbohrung

6

linearantriebsseitiger Bereich

7

bauteilseitiger Bereich

8

elastischer Bereich

9

Durchgangsbohrung

Claims (9)

1. Linearantrieb, insbesondere Pneumatikzylinder, mit einer Bewegungsachse x und mindestens einem der Kopplung mit einem angrenzenden Bauteil dienenden Befestigungsmittel mit Gelenkfunktion, das einen Freiheitsgrad zur Drehung oder Schwenkung um eine quer zur Bewegungsachse x verlaufenden Schwenkachse y und einen Freiheitsgrad zur Schwenkung um eine räumlich quer zur Bewegungsachse x sowie zur Schwenkachse y verlaufenden weiteren Schwenkachse z aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (3) einstückig ausgeführt ist, aus Kunststoff besteht und aus drei aneinander angrenzenden Bereichen (6, 7, 8) derart aufgebaut ist, daß ein linearantriebsseitiger Bereich (6) einen Anschluß zum Abtriebselement (2) bildet, ein bauteilseitiger Bereich (7) einen Anschluß zum anzutreibenden Bauteil bildet und ein dazwischenliegender Bereich (8) elastisch ausgebildet ist.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschluß des Befestigungsmittels (3) am Abtriebselement (2) der linearantriebsseitige Bereich (6) eine Gewindegrundbohrung (5) aufweist, die mit einem korrespondierenden Außengewinde am Abtriebselement (2) im Eingriff steht.

3. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschluß des Befestigungsmittels (3) am Abtriebselement (2) der linearantriebsseitige Bereich (6) eine Grundbohrung aufweist, in die das Ende des Abtriebselementes (2) eingepreßt ist.

4. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschluß des Befestigungsmittels (3) am anzutreibenden Bauteil der bauteilseitige Bereich (7) eine Durchgangsbohrung (9) für eine Bolzen- oder Schraubverbindung aufweist.

5. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der elastische Bereich (8) nach Art eines Torsionsstabes ausgebildet ist.

6. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der elastische Bereich (8) membranartig ausgebildet ist.

7. Linearantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische membranartige Bereich (8) eine kreuzartige Ausprägung aufweist.

8. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Bereich (8) nach Art eines Federstabes aufgebaut ist.

9. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (3) als Spritzgußteil ausgeführt ist.