DE19758129A1 - Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Arbeitszylinder, der vorzugsweise im Karosseriebau eingesetzt wird und dessen Zylinderrohr durch einen vorderen Lagerdeckel und einen hinteren Lagerdeckel durch Zuganker zusammen­ gehalten und verschlossen ist, wobei der vordere Lagerdeckel einen Einlaß besitzt und die im Zylinderrohr befindliche bewegliche Kolbenstange durch eine Bohrung über dem vorderen La­ gerdeckel und Führungsbuchse hinausragt und an diesem Ende eine Elektrode befestigt ist, die gegen eine andere gepreßt wird, indem die Kolben einen Vorhub zum Anfahren an die Schweißstelle und einen Arbeitshub durchführt, damit die dazwischen liegenden Karosserieteile infolge Widerstandsschweißung miteinander verbunden werden. Weiter ist im Lagerdeckel die Vorhubstange mit einer Mutter fest verschraubt, wobei dieser Lagerdeckel zwei Druckmittelein­ lässe aufweist und über den Einlaß das Druckmittel einströmt.

Bei der DE 85 18 017 U1 handelt es sich um einen Verstellzylinder, der als Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Feuertüre eingesetzt ist. Er ist dabei in seiner Wirkungsweise so aufgebaut, daß ein Drosseleffekt und eine Dämpfung in der Verstellbewegung erzielt wird und sich ein Notreservoir ergibt und weiter verschiedene Drücke innerhalb des Zylinders erzeugt werden können. Dabei sind die Leitungsrohre und Kolben so angeordnet, daß ein teleskoparti­ ger Effekt erzielt wird.

Nachteilig ist, daß um diese Aufgaben zu erfüllen, ein komplizierter und aufwendiger Aufbau notwendig ist und durch die Vielzahl der Dichtungen, die dazu notwendig sind, um mehrere Leitungs- und Zylinderrohre gegeneinander abzudichten, viele Leckagen auftreten.

Nachteilig ist weiter, daß zum Öffnen der Feuertüre lange Arbeitswege und relativ dünne Zy­ linderrohr-Wandstärken vorgesehen sind, die dadurch zusätzliche Stützkolben erfordern um ein Ausknicken der unter Druck stehenden Kolbenstange zu vermeiden und diese weiter noch durch ein außerhalb des Zylinders befindliches Zentrierelement zusätzlich abzustützen.

Bei der DE 93 15 211 handelt es sich um einen pneumatisch betätigten Linearantrieb mit zwei, in Tandemanordnung an einer Kolbenstange (4) geführten Kolben, wobei die letztere durch einen zylinderfesten Zwischenboden in mehrere (3) Druckräume den Zylinder (1) unterteilt der seiner­ seits zusätzlich in einem Zylinder verschiebbar angeordnet ist. Der Zylinder (1) ist mit einer aus mehreren Segmenten (2, 3) zusammengesetzten Laufbuchse ausgekleidet. Das Ganze wird durch verschiedene radiale Kanäle (15, 19, 20) nacheinander beaufschlagt. Im Zwischenboden (8) ist ein Schieberzylinder und ein Entlüftungsschieber (22) angeordnet. Weiter sind in dem Zwischenboden (8) Entlüftungskanäle (2, 3, 23) Distanzstift (24) und Schubkolben (25) enthal­ ten.

Da dieser Linearantrieb mit Luft beaufschlagt wird und um die erforderlichen Kräfte bei relativ niederem Druckmittel aufzubringen, müssen die Kolben und Zylinderdurchmesser entsprechend groß dimensioniert und die Kolben durch das nicht kompressierbare Druckmittel nachgeben, ist zusätzlich ein Sperrelement in Form eines federnden Ringes erforderlich, der nach dem Vor­ schub in eine Ringnut (31) einrastet und durch eine entsprechende Ausbildung wieder aus­ rastet.

Nachteilig ist weiter, daß dieser Linearantrieb durch seinen komplizierten Aufbau mit den vielen Dichtungen und beweglichen Teilen, die jede für sich eine Fehlerquelle bilden, ohne Störung nicht die erforderlichen Hubzahlen die im 7-stelligen Bereich liegen erreicht werden kann und durch die Vielzahl der Teile in seiner Herstellung sehr teuer ist.

Bei der DE 19 60 286 handelt es sich um 2 axial hintereinander angeordnete und auf einer Kol­ benstange aufgesetzte Kolbenteile, die gegenüber der zylindrischen Lauffläche und der Kol­ benstange abgedichtet sind und mindestens ein Kolbenteil axial beweglich auf der Kolben­ stange aufgesetzt ist und eine Kolbendichtung zwischen beiden relativ zueinander beweglichen Kolbenteilen, die einander zugeordnete Schrägflächen aufweisen und durch eine feststellbare Federanordnung gegeneinander gepreßt werden um einerseits eine Dichtung gegenüber der Lauffläche und andererseits eine Selbsthemmung der Dichtung an der Lauffläche bei nichtein­ wirkendem Druck ergeben.

Nachteilig ist, daß eine dieser Forderungen entsprechende eingelegte Dichtung laufend nach­ gestellt, öfters erneuert und ständig auf das Gewicht des über die Kolbenstange zu betätigten Organ abgestimmt werden muß.

Ganz besonders davon betroffen ist speziell der an dem Kolben angebrachte Turcon-Glydering, weil dieser vor dem Aufbringen auf den Kolben erwärmt und gedehnt werden muß, um ihn über den Kolbenaußendurchmesser hinweg in seine Lage zu bringen. Diese Erwärmung hat zur Folge, daß der Turcon-Glydering seine ursprüngliche Form nach dem Erkalten nicht wieder zurückbekommt und dadurch schon beim Einbau zu einer wesentlich schlechteren Abdichtung beiträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Antrieb zu schaffen, der mit wesentlich weniger Teilen und unter Berücksichtigung, der mindestens zehnfachen Stärke des Druckmittels, die­ selben Aufgaben, Vorhub- und Arbeitshub durchführt und sicherstellt, daß eine Störanfälligkeit, soweit wie möglich ausgeschaltet ist, so daß die geforderte Hubzahl ohne weiteres eingehalten wird und der Verstellbereich des Vor- und Arbeitshub getrennt möglich ist und weiter einen Kol­ ben zu schaffen, bei dem ein ständiges Nachstellen der Kolbenteile entfällt, und der weiter so gestaltet ist, daß er große Kräfte ohne Selbsthemmung aufnehmen kann. Der Turcon-Glyde­ ring ohne Erwärmung aufgebracht und bei Bedarf auf einfache Weise ausgewechselt werden kann. Bei der Führung der Kolbenstange muß Vorsorge getroffen werden, daß durch eine spezielle konstruktive Ausführung für einen Notlauf gesorgt ist, da infolge Schmiermittelmangel diese festgehen kann.

Diese Aufgabe wird durch den Arbeitszylinder nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Nachdem der Kolben (4), durch Druckmittel über den Einlaß (45) den Kanal (46) und Hohlraum (9) beaufschlagt, dieser Kolben (4) und die an der Scheibe (25) lose aufstehenden Kolben­ stange (1) an der der Kolben (3) befestigt ist, in Richtung (2) bis zum Anschlag (43) durch die, in den Hohlraum (39) der Kolbenstange (1) hineinragende und feststehende Vorhubstange (12) geführt, bewegt. Durch weitere Druckmittelbeaufschlagung über den Einlaß (38), den Ringraum (52) und die in der Vorhubstange (12) befindliche Kreuzbohrung (6) den Kanal (20) durch die Zylinderschraubbohrung (17) weiter in den Hohlraum (39) über die Nuten (36) in den Kanal (41) strömt, und da dieser Raum noch durch die auf dem Kolben (3) aufstehende Kolbenstange (1) verschlossen ist, sich ein Druck aufbaut, der die Kolbenstange (1) jetzt in Richtung (2) bewegt, kann das Druckmittel über den Spalt (42) in den Zylinderraum (50) strömen und den Kolben (3) weiter bis zum Anschlag (44) des in den Zylinderraum (50a) hineinragenden vorderen Lager­ deckel (10) bewegen. Anschließend wird der Kolben (3) über den Einlaß (40), den Kanal (51) in Richtung (33) bis zum stehenden Kolben (4) bewegt und beide Kolben (3 und 4) durch wei­ tere Druckmittelbeaufschlagung in Richtung (33) bis zum hinteren Lagerdeckel (7) hin, in ihre Anfangsstellung zurückbewegt.

Durch diese Anordnung der Vorhubstange (12), die in den Hohlraum (39) der Kolbenstange (1) hineinragt und als Führung für den Kolben (4) dient, wird eine Verkürzung der Baulänge des Arbeitszylinders ermöglicht und Einsparung von weiteren Zylindern innerhalb des äußeren Zylinders (8) erzielt, so daß praktisch nur 2 sich bewegende und abdichtende Kolben (3 und 4) notwendig sind. Dies erlaubt eine größere Wandstärke und kleineren Durchmesser des Zylinders (8), so daß in Verbindung mit besonderen Dichtungen (23, 26, 27) und Stützringen (28) wesentlich höhere Drücke einsetzbar sind.

Vorteilhaft ist auch, daß durch Verdrehung der Zylinderschraube (18) der Vorhub des Kolbens (4) verstellbar ist.

Eine besondere Knickfestigkeit erhält die Kolbenstange (1) indem der Hohlraum (39) nur so tief ist, wie der kurze Vorhubweg des Kolbens (4) ausmacht.

Durch die Anordnung der Vorhubstange (12), die in den Hohlraum (39) der Kolbenstange (1) hineinragt und als Führung des Kolbens (4) dient, wird überhaupt erst die Verkürzung der Bau­ länge des Arbeitszylinders ermöglicht, dadurch können jetzt auch versteckt liegende Schweiß­ stellen ohne Schwierigkeiten angefahren und verschweißt werden, so daß eine nachträgliche Schweißung von Hand entfällt. Gleichzeitig sinken durch den kürzeren Hub die Taktzeiten. Beides zusammen ergibt erhebliche Zeiteinsparungen.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Den Längsschnitt A-B durch die Mittelachse des Arbeitszylinders nach der Fig. 4.

Fig. 2 Den Längsschnitt A-B nach Fig. 1 mit dem hinteren Lagerdeckel, in vergrößerter
Ausführung.

Fig. 3 Eine Draufsicht auf den hinteren Lagerdeckel nach dem Schnitt C-D in der Fig. 1.

Fig. 4 Querschnitt der Kolben 3 und 4 senkrecht zu ihrer Mittelachse.

In der Fig. 1-3 erkennt man weiter den vorderen Lagerdeckel (10) an dem zur besseren Füh­ rung der Kolbenstange (1) eine Führungsbuchse (11) angeschraubt ist, an der ringförmige Nu­ ten (34) eingebracht sind, die bei der Erstmontage mit Gleitmittel ausgefüllt werden und die Notlaufeigenschaften entscheidend verbessern. Muß die Vorhubstange (12) infolge Abnützung oder Veränderung des Hubes von Kolben (4) ausgewechselt werden, ist dies ohne Schwierig­ keiten möglich, weil die Kreuzbohrung (6) durch den Ringraum (52) sofort ohne weitere Ein­ stellung das Durchströmen des Druckmittels gewährleistet.

In der Fig. 3 erkennt man den Lagerdeckel (7) mit seinen 4 Zugankern (15) und die getrennten um 90° versetzten Druckmitteleinlässe (38 und 45). Während das Druckmittel über den Einlaß (45) Kanal (46) in den Hohlraum (9) strömt und den Kolben (4) beaufschlagt, erkennt man den getrennten Einlaß (45) des Druckmittels, das durch die Kreuzbohrung (6) und den Kanal (20) in den Ringraum (52) in Richtung (2) strömt.

In der Fig. 4 erkennt man, daß die Kolben (3 und 4) in je 2 zylindrische Scheibenteile (30 und 30a) senkrecht zu ihrer Lauffläche aufgeteilt sind. Dabei besitzt der Scheibenteil (30a) einen Bund (26). Durch diese Trennung der Kolben (3 und 4) kann der Turcon-Glydering (22) jetzt ohne Erwärmung leicht auf den Bund (26) aufgebracht werden und verliert so nicht seine ur­ sprüngliche Form und die Abdichtung ist absolut. Eine weitere Verbesserung der Abdichtung wird erzielt, indem der O-Ring (27) durch beidseitig in Nuten gelagerte Stützringe (28) vorteilhaft beidseitig gehalten wird. Beide Scheibenteile (30 und 30a) werden hier durch die Schraube (24) wieder zu kompletten Kolben (3 und 4) zusammengeschraubt. Eine weitere Möglichkeit der Verbindung ist in Fig. 2 ersichtlich, wo die Scheibenteile (30 und 30a) an dem Absatz (53) mit beiderseitigen Scheiben (5), durch den Ring (31) zum Kolben (3) zusammengefügt und befe­ stigt werden. Weitere beliebige Verbindungen sind daher möglich. Um den Kolben (4) durch das Aufliegen der Kolbenstange (1) nicht zu beschädigen, ist außerdem eine Scheibe (25) in die Aussparung (25a) des Scheibenteils (30a) eingeklebt. Je ein Kolbenführungsring (23) gewähr­ leistet eine einwandfreie Kolbenführung.

Nach dieser Beschreibung des Aufbaues und Wirkungsweise des Arbeitszylinders ist jede ein­ zelne der gestellten Aufgaben voll erfüllt.

Claims (8)

1. Arbeitszylinder, der vorzugsweise im Karosseriebau eingesetzt wird und dessen Zylinder­ rohr (8) durch einen vorderen Lagerdeckel (10) und einen hinteren Lagerdeckel (7) durch Zuganker (15a) zusammengehalten und verschlossen ist, wobei der vordere Lagerdeckel (10) einen Einlaß (5) besitzt und die im Zylinderrohr (8) befindliche bewegliche Kolben­ stange (1) durch eine Bohrung über dem vorderen Lagerdeckel (10) und Führungsbuchse (11) hinausragt und an diesem Ende eine Elektrode befestigt ist, die gegen eine andere gepreßt wird, indem die Kolben einen Vorhub zum Anfahren an die Schweißstelle und ei­ nen Arbeitshub durchführt und damit die dazwischen liegenden Karosserieteile infolge Widerstandsschweißung miteinander verbunden werden. Weiter ist im hinteren Lager­ deckel (7) die Vorhubstange (12) mit einer Mutter (47) fest verschraubt, wobei dieser La­ gerdeckel (7) zwei Druckmitteleinlässe (38 und 45) aufweist und über den Einlaß (38) das Druckmittel einströmt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zylinderrohr (8) die Vor­ hubstange (12) auf der Einschraubseite eine Kreuzbohrung (6) aufweist, die sich in einem Ringraum (52) des hinteren Lagerdeckels (7) befindet und diese Kreuzbohrung (6) in ei­ ner Längsbohrung (20) mündet, die auf der Gegenseite durch eine Zylinderschraube (13) hindurchführt und deren Kopf (18) umfänglich durchgehende Nuten (36) aufweist und diese Zylinderschraube (13) durch aus- und eindrehen den Vorhubweg verändert und gleichzeitig als veränderlichen Anschlag (43) für den Kolben (4) dient. Die Vorhubstange (12) ist im Durchmesser kleiner als der Hohlraum (39), so daß der Kanal (41) entsteht und die Kolbenstange (1) mit dem daran befestigten Kolben (3) lose auf dem Kolben (4) aufliegt.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Hohlraumes (39) dem Vorhubweg entspricht.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungs­ buchse (11) ein oder mehrere ringförmig angeordnete vertiefte Nuten (34) angebracht sind.

4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (3 und 4) in je 2 zylindrische Scheibenteile (30 und 30a) senkrecht zu ihrer Lauffläche aufgeteilt sind.

5. Nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß ein Scheibenteil (30a) einen im Durchmesser kleineren auf den äußeren Kolbendurchmesser bezogenen Bund (26) aufweist der in seinem Durchmesser so gehalten ist, daß ein als Abdichtung ange­ ordneter Turcon-Glydering (22) anbringbar ist.

6. Nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheibenteile (30 und 30a) zu einem Kolben (3 und 4) fest miteinander auf beliebige Art und Weise verbun­ den sind und der Turcon-Glydering (22) in der Mitte beider Scheibenteile (30 und 30a) ohne axielle Pressung liegt.

7. Nach einem der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenteil (30) eine Aussparung (25a) aufweist, in der die Scheibe (25) bündig eingebracht ist.

8. Nach einem der Ansprüche 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (3 und 4) in ihrer Durchgangsbohrung senkrecht zur Kolbenstange (1) und Vorhubstange (12), Nuten aufweisen, die so breit sind, daß ein darin aufgebrachter O-Ring (27) beidseitig durch Stützringe (28) in seiner Lage gehalten wird.