DE19802560A1

DE19802560A1 - Pressure or traction regulating device

Info

Publication number: DE19802560A1
Application number: DE1998102560
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: DE19802560C2

Abstract

The pressure or traction regulating device (4) consists of a cylindrical case (8) accommodating a piston (12) carrying a piston rod (6) and dividing the cylinder (10) into two separate compartments (34, 36). One of the two compartments (36) is joined to the pressure container (70) which shares one of its walls with the cylindrical case. The pressure container envelopes the cylinder (10) as an outer cylindrical case (56) and is filled with gas, oil or an appropriate mixture. The device can be alternatively used for the regulation of pressure or of traction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausgleichszylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a compensating cylinder according to the preamble of claim 1.

Derartige Ausgleichszylinder werden unter anderem zur Abstützung des Eigengewichtes von an einem Gelenk an ge lenkten Lasten, wie beispielsweise einem Roboterarm oder auch einer schweren Klappe, verwendet. Diese Ausgleichszy linder haben in der Regel ein Zylinderrohr, in dem ein Kol ben axial verschiebbar geführt ist. Dieser Kolben trägt eine Kolbenstange, die an der zu stützenden Last angreift. Das Zylinderrohr selbst ist über ein geeignetes Lager an einem Gehäuseteil oder ähnlichem abgestützt.Such compensation cylinders are used, among other things Supporting the dead weight from ge on a joint steered loads, such as a robotic arm or also a heavy flap. This compensation cycle Linders usually have a cylinder tube in which a col ben is guided axially. This piston carries a piston rod that engages the load to be supported. The cylinder tube itself is attached to a suitable bearing supported a housing part or the like.

Zur Abstützung von leichteren Lasten, wie beispielswei se Heckklappen werden Gasdruckzylinder eingesetzt, wie sie beispielsweise aus der KFZ-Technik bekannt sind.To support lighter loads, such as Tailgates like gas cylinders are used are known for example from automotive technology.

Bei größeren Lasten werden Hochdruck-Ausgleichszylinder verwendet, bei denen einer der beiden durch den Kolben unterteilten Teil-Zylinderräume mit einem externen Druck speicher verbunden ist, so daß eine Kolbenseite, in der Re gel die von der Kolbenstange entfernte Kolbenseite mit ei nem Druck beaufschlagt ist. Dieser ist so gewählt, daß die auf den Kolben wirkende Kraft etwa die Gewichtskraft der abzustützenden Last, beispielsweise das Gewicht eines Roboterarmes kompensieren kann, so daß zur Bewegung des Ro boterarms vergleichsweise geringe Antriebskräfte erforder lich sind.For larger loads, high-pressure compensation cylinders used one of the two by the piston partitioned partial cylinder rooms with an external pressure memory is connected, so that a piston side, in the Re gel the piston side away from the piston rod with egg pressure is applied. This is chosen so that the force acting on the piston is about the weight of the load to be supported, for example the weight of a Robot arm can compensate, so that to move the Ro bot arm requires comparatively low driving forces are.

Bei den in der Robotertechnik eingesetzten Ausgleichs zylindern wird Öl zur Druckbeaufschlagung des Kolbens ver wendet, wobei der als Ausgleichsbehälter wirkende Druck speicher als Gas-Hydrospeicher ausgeführt ist, durch den mittels einer Gasfüllung das Ölvolumen auf den vorbestimm ten Druck gebracht wird.With the compensation used in robot technology cylinders are used to pressurize the piston turns, the pressure acting as an expansion tank is designed as a gas hydraulic accumulator through which by means of a gas filling the oil volume to the predetermined pressure is brought.

Derartige Systeme haben den Nachteil, daß zur Montage des externen Ausgleichsbehälters ein erheblicher Bauraum erforderlich ist, zumal der externe Speicher an einer gut sichtbaren Stelle angebracht werden muß, so daß der Druck im Speicher auf einfache Weise kontrollierbar und einstell bar ist.Such systems have the disadvantage that for assembly of the external expansion tank a considerable amount of space is necessary, especially since the external memory on a good visible point must be attached so that the pressure easy to control and adjust in memory is cash.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösungen ist darin zu sehen, daß für zug- und druckbeaufschlagte Varianten der Ausgleichszylinder unterschiedliche Konstruktionen erfor derlich sind, so daß unterschiedliche Zylinderrohrbauarten zur Verfügung gestellt werden müssen. Problematisch ist des weiteren, daß es aufgrund von Undichtigkeiten im System zu Öl-Leckagen kommen kann.Another disadvantage of the known solutions is that to see that for variants with tension and pressure Compensating cylinders require different constructions are so that different cylinder tube types must be made available. The problem is further that it is due to leaks in the system Oil leakage can occur.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ausgleichszylinder zu schaffen, der bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand einen geringen Platzbedarf erfordert.In contrast, the invention is based on the object to create a balance cylinder that is minimal device-related expenditure requires little space required.

Diese Aufgabe wird durch einen Ausgleichszylinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is done with a compensating cylinder solved the features of claim 1.

Durch die Maßnahme, den Druckspeicher im Ausgleichszy linder zu integrieren, in dem ein Teil des einen Kolben des Ausgleichszylinders aufnehmenden Zylinderrohrs als Gehäuse wandung für den Druckspeicher genutzt wird, kann der Aus gleichszylinder mit äußerst kompakten Abmessungen versehen werden. Durch diese Konstruktion entfällt die Notwendig keit, den Druckspeicher über eigene Befestigungsmittel an einem getrennten Ort zu befestigen, so daß auch der Monta geaufwand wesentlich verringert wird. Durch den integrier ten Aufbau lassen sich die Verbindungen vom Druckspeicher zum Zylinderraum sehr kurz und auf einfache Weise herstel len, so daß Druckverluste und der leitungstechnische Auf wand minimiert sind.By the measure, the pressure accumulator in the compensation cycle linder to integrate, in which part of a piston of the Compensating cylinder receiving cylinder tube as a housing wall is used for the pressure accumulator, the off Equal cylinder with extremely compact dimensions become. This construction eliminates the need speed, the pressure accumulator with its own fasteners to attach a separate place, so that the Monta effort is significantly reduced. By integrating The connections can be made from the pressure accumulator to the cylinder space very short and easy to manufacture len, so that pressure losses and the piping on wall are minimized.

Besonders bevorzugt wird es, wenn der Druckspeicher durch ein Außenrohr gebildet wird, das das den kolbenauf nehmenden Zylinderrohr umgibt, so daß der Druckspeicher in dem Ringmantel zwischen Zylinderrohr und Außenrohr aus ge bildet ist. Bei dieser Konstruktion kann die Verbindung zwischen dem Druckspeicher und dem Zylinderraum durch eine Verbindungsbohrung hergestellt werden, die beispielsweise als Radialbohrung im Zylinderrohr ausgebildet ist.It is particularly preferred if the pressure accumulator is formed by an outer tube that the piston taking surrounding cylinder tube, so that the pressure accumulator in the ring jacket between the cylinder tube and outer tube from ge forms is. With this construction, the connection between the pressure accumulator and the cylinder space through a Connection hole are made, for example is designed as a radial bore in the cylinder barrel.

Die Herstellung und das Eigengewicht des Ausgleichszy linders läßt sich weiter vereinfachen, indem als Druckme dium ein Gas, beispielsweise Stickstoff verwendet wird. Um die Führungen für die Kolbenstange und den Kolben zu schmieren, wird dieses Druckmittel mit einem vorbestimmten, vergleichsweise geringen Anteil an Schmiermittel, vorzugs weise Öl versetzt, so daß eine hinreichende Schmierwirkung gewährleistet ist. Die Verwendung eines Gases hat gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung eines Öles den Vorteil, daß bei Leckagen keine Verschmutzung des Roboters oder eine Umweltschädigung erfolgen kann.The manufacture and weight of the balancing cylinder Linders can be further simplified by using Druckme dium a gas, for example nitrogen is used. Around the guides for the piston rod and the piston lubricate, this pressure medium with a predetermined, comparatively low proportion of lubricant, preferably wise oil added, so that a sufficient lubricating effect is guaranteed. The use of a gas has opposite the use of a known from the prior art Oil has the advantage that there is no contamination of the Robot or environmental damage can occur.

Bei der Verwendung eines Gas-/Schmiermittelgemisches ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verbindungsbohrung an einem unten liegenden Abschnitt des Zylinderrohres aus gebildet wird, so daß das vom Gasspeicher in den Zylinder raum überströmende Gas Öltröpfchen mitreißen kann, die sich in dem benachbarten, unten liegenden (in Schwerkraftrich tung gesehen) Bereich des Druckspeichers angesammelt haben. Im Hinblick auf die angestrebte Verwendung als Zug- und Druckvariante können die stirnseitigen Abschlüsse des Aus gleichszylinders durch ein Bodenstück bzw. ein Führungsteil gebildet werden, das dicht mit dem Außenrohr und dem Zylin derrohr verbunden ist. Die Verbindungsabschnitte im Boden stück und im Führungsteil sind dabei identisch ausgebildet, so daß sowohl das Außenrohr als auch das Zylinderrohr wahl weise um eine horizontale Achse um 180 Grad verdreht einbaubar ist.When using a gas / lubricant mixture it is particularly advantageous if the connecting hole on a lower section of the cylinder tube is formed so that the gas storage in the cylinder gas that overflows the room can entrain oil droplets in the neighboring one below (in gravity seen) accumulated area of the pressure accumulator. With regard to the intended use as a train and The end of the end can be printed same cylinder through a base piece or a guide part are formed, the tight with the outer tube and the cylin the pipe is connected. The connecting sections in the floor piece and in the guide part are identical, so that both the outer tube and the cylinder tube choice rotated 180 degrees around a horizontal axis can be installed.

Dieses Baukastenprinzip läßt sich weiter verbessern, wenn beide Böden des Kolbens symmetrisch mit Befestigungs abschnitten für die Kolbenstange ausgeführt werden, so daß auch der Kolben um wahlweise 180 Grad versetzt eingebaut werden kann.This modular principle can be further improved, if both bottoms of the piston are symmetrical with attachment sections for the piston rod are executed so that the piston can also be installed offset by 180 degrees can be.

Im Bodenstück und im Führungsteil befinden sich vor zugsweise identische Anschlußbohrungen zum Anschluß eines Filters/Schalldämpfers oder eines Adapters für eine Gasfül leinrichtung.There are in the bottom piece and in the guide part preferably identical connection holes for connecting a Filters / silencers or an adapter for a gas filling oil facility.

Vorversuche zeigten, daß sowohl der Kolben als auch die Kolbenstange erheblichen Belastungen ausgesetzt sind, so daß zur Verbesserung der Schmierung am Außenumfang des Kol bens und/oder in der Führungsbuchse für die Kolbenstange Ringe angeordnet werden, die aus einem Material mit einem inneren Kapillarsystem bestehen. Als besonders geeignet hat sich dabei Filz erwiesen. Durch dieses Kapillarsystem ist gewährleistet, daß das Schmiermittel innerhalb des Ringes verteilt und an die besonders belasteten Schmierflächen transportiert wird.Preliminary tests showed that both the piston and the Piston rod are exposed to considerable loads, so that to improve lubrication on the outer circumference of the Kol bens and / or in the guide bush for the piston rod Rings are arranged that are made of a material with a inner capillary system. Has been particularly suitable felt proved itself. Through this capillary system ensures that the lubricant is inside the ring distributed and to the particularly stressed lubricating surfaces is transported.

Die Schmierwirkung läßt sich weiter verbessern, wenn im Druckspeicher ein Filzstreifen eingelegt wird, der sich von der Verbindungsbohrung zu dem davon entfernten Ende des Gasdruckspeichers erstreckt, so daß gewährleistet ist, daß über das Kapillarsystem im Streifen Öl zum Bereich der Ver bindungsbohrung transportiert wird. Dieses Öl wird dann durch das die Verbindungsbohrung durchströmende Gas mitge rissen und in den Zylinderraum transportiert. The lubricating effect can be further improved if A felt strip is inserted into the pressure accumulator the connecting hole to the distal end of the Gas pressure accumulator extends, so that it is ensured that via the capillary system in the strip of oil to the area of ver binding hole is transported. This oil will then by the gas flowing through the connecting bore tore and transported into the cylinder room.

Die Verschleißfestigkeit des Ausgleichszylinders läßt sich weiter verbessern, wenn die Kolbenstange aus verchrom tem oder nitriertem Stahl hergestellt ist.The wear resistance of the balance cylinder leaves improve further if the piston rod is made of chrome tem or nitrided steel is made.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are Subject of the subclaims.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispie le der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The following are two preferred embodiments le of the invention with reference to the schematic drawings explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Roboterarms, der mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichszylinder abge stützt ist; Figure 1 is a schematic representation of a robot arm which is supported abge with a compensating cylinder according to the invention.

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Ausgleichszylinder zur Abstützung einer drückenden Last und Fig. 2 shows a section through a compensating cylinder for supporting a pressing load and

Fig. 3 einen Ausgleichszylinder zur Abstützung einer ziehenden Last. Fig. 3 shows a compensating cylinder for supporting a pulling load.

Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte, schematische Dar stellung eines Roboters 1, dessen Roboterarm 2 mittels ei nes Ausgleichszylinders 4 abgestützt ist. Die vom Aus gleichszylinder 4 auf den Roboterarm 2 übertragene Kraft ist derart gewählt, daß die Gewichtskraft F des Roboterarms kompensiert wird. Durch diese Abstützung werden die erforderlichen Antriebskräfte zur Bewegung des Roboterarms 2 auf ein Minimum reduziert. In der in Fig. 1 dargestellten Variante ist der Ausgleichszylinder 4 von einer ziehenden Kraft beaufschlagt, die eine Kolbenstange 6 des Ausgleichs zylinders 4 aus einem Zylindergehäuse 8 herauszieht. Diese Anlenkung findet man üblicherweise bei der Abstützung von Roboterarmen. Fig. 1 shows a highly simplified, schematic Dar position of a robot 1 , the robot arm 2 is supported by means of egg nes compensation cylinder 4 . The force transmitted from the equalizing cylinder 4 to the robot arm 2 is selected such that the weight F of the robot arm is compensated for. This support reduces the driving forces required to move the robot arm 2 to a minimum. In the embodiment shown in Fig. 1 variant of the compensating cylinder 4 is acted upon by a pulling force of the balance cylinder 4 pulls out from a cylinder housing 8 is a piston rod 6. This articulation is usually found when supporting robot arms.

Falls der Ausgleichszylinder 4 in der strichpunktiert angedeuteten Weise am Roboterarm 2 angreift, so wird die Kolbenstange 6 in das Zylindergehäuse 8 hineingedrückt, so daß der Ausgleichszylinder mit einer ziehenden Kraft beauf schlagt ist. Der erfindungsgemäße Ausgleichszylinder 4 soll ohne nennenswerte Abänderung der Bauelemente für beide Belastungen einsetzbar sein.If the compensating cylinder 4 acts on the robot arm 2 in the manner indicated by dash-dotted lines, the piston rod 6 is pressed into the cylinder housing 8 , so that the compensating cylinder is struck with a pulling force. The compensation cylinder 4 according to the invention should be able to be used for both loads without any significant modification of the components.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungs gemäßen Ausgleichszylinder 4, der zur Abstützung einer drückenden Last vorgesehen ist. Fig. 2 shows a longitudinal section through a compensation cylinder 4 according to the Invention, which is provided for supporting a pressing load.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Ausgleichszylinders 4 hat ein Zylinderrohr 10, in dem ein Kolben 12 in Axialrichtung verschiebbar geführt ist. Dieser hat eine Axialbohrung, die in den beiden stirnseitigen Kol benböden 14, 16 mündet. Die kolbenbodenseitigen Endab schnitte der Axialbohrung sind gegenüber einem mittigen Ge windeabschnitt 18 radial zu Aufnahmeabschnitten 20, 21 erweitert. Diese symmetrische Ausgestaltung der Axialboh rung ermöglicht es, die Kolbenstange 6 wahlweise in dem in Fig. 2 rechten Kolbenboden 14 oder aber auch am linken Kol benboden 16 zu befestigen. Dazu ist die Kolbenstange 6 mit einem radial zurückgesetzten Gewindezapfen 22 und einem Stützabschnitt 24 versehen, die in den Gewindeabschnitt 18 einschraubbar bzw. in den Aufnahmeabschnitt 20, 21 ein schiebbar sind, so daß eine biegesteife Verbindung der Kolbenstange 6 mit dem Kolben 12 herstellbar ist. Im Be reich der beiden Böden 14, 16 ist der Kolben jeweils zu ei nem nabenförmigen Abschnitt 26, 27 zurückgestuft, so daß der Kolben 12 entlang des zwischen den beiden nabenförmigen Abschnitten 26, 27 verbleibenden Teils im Zylinderrohr 10 geführt ist. In diesem verbleibenden Mittelteil des Kolbens 12 sind des weiteren drei axial beabstandete Ringnuten 28, 29 und 30 ausgebildet, die zur Aufnahme von Dichtungs- und Führungsringen dienen. Je nach Anwendungsfrage können dabei beispielsweise PU-Dichtungen, geeignete Führungsringe oder Nut-Ringe eingesetzt werden, die eine gas- und fluiddichte Anlage des Kolbens 12 an dem Innenumfang des Zylinderrohrs 10 gewährleisten.The exemplary embodiment of a compensating cylinder 4 shown in FIG. 2 has a cylinder tube 10 in which a piston 12 is guided so as to be displaceable in the axial direction. This has an axial bore which benboden 14 , 16 opens in the two end Kol. The piston crown-side Endab sections of the axial bore are radially extended to receiving sections 20 , 21 with respect to a central threaded section 18 . This symmetrical design of the Axialboh tion makes it possible to attach the piston rod 6 either in the piston crown 14 in FIG. 2 on the right or on the left piston crown 16 . For this purpose, the piston rod 6 is provided with a radially recessed threaded pin 22 and a support section 24 which can be screwed into the threaded section 18 or into the receiving section 20 , 21 so that a rigid connection of the piston rod 6 with the piston 12 can be produced. In the loading area of the two bottoms 14 , 16 , the piston is downgraded to egg nem-shaped section 26 , 27 so that the piston 12 is guided in the cylinder tube 10 along the part remaining between the two hub-shaped sections 26 , 27 . In this remaining central part of the piston 12 , three axially spaced ring grooves 28 , 29 and 30 are further formed, which serve to receive sealing and guide rings. Depending on the application question, PU seals, suitable guide rings or groove rings can be used, for example, which ensure gas and fluid-tight contact of the piston 12 on the inner circumference of the cylinder tube 10 .

An dem in Fig. 2 zum linken Kolbenboden 16 weisenden Teil des mittleren Kolbenabschnittes ist des weiteren noch eine Ringnut zur Aufnahme eines Filzringes 32 ausgebildet. Dieser liegt gleitend am Innenumfang des Zylinderrohrs 10 an. Das Filzmaterial ist derart gewählt, daß es ein inneres Kapillarsystem zur Verfügung stellt, über das Schmieröl durch Kapillarwirkung transportiert und somit gleichmäßig entlang des Außenumfangs verteilt wird, so daß eine hinrei chende Schmierung der gleitbaren Kol ben/Zylinderrohrinnenbohrung gewährleistet ist.On the part of the middle piston section facing the left piston head 16 in FIG. 2, an annular groove for receiving a felt ring 32 is also formed. This is sliding against the inner circumference of the cylinder tube 10 . The felt material is selected such that it provides an inner capillary system, is transported via the lubricating oil by capillary action and is thus distributed evenly along the outer circumference, so that a sufficient lubrication of the slidable piston / inner cylinder bore is guaranteed.

Der Innenraum des Zylinderrohrs 10 wird durch den Kol ben 12, der sich in der gezeigten Darstellung in seiner linken Endposition befindet, in einen in dieser Stellung minimalen Zylinderraum 34 und einen ringförmigen Raum 36 unterteilt, der von der Kolbenstange 6 und vom Zylinderrohr 10 begrenzt ist. Die Kolbenstange 6 erstreckt sich durch diesen ringförmigen Raum 36 hindurch, bis zu einem Füh rungsteil 38, das den stirnseitigen Abschnitt des Aus gleichszylinders 4 bildet. Dieses Führungsteil 38 hat einen als Führungsbuchse 40 ausgebildeten Abschnitt, der von der Kolbenstange 6 durchsetzt wird. In der Axialbohrung der Führungsbuchse 40 sind wiederum drei axial beabstandete Aufnahmenuten 42, 43 und 44 zur Aufnahme von Dichtungs- und Führungsringen (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine dichtende Führung der Kolbenstange 6 in der Axialbohrung der Führungsbuchse 40 ermöglichen. Zwischen den beiden Auf nahmenuten 42 und 43 ist wiederum eine Ringnut zur Aufnahme eines Filzrings vorgesehen, der bei der gezeigten Ausfüh rungsform jedoch nicht erforderlich ist. Die Kolbenstange 6 ragt aus dem Führungsteil 38 hervor und hat an ihrem aus kragenden Ende ein Befestigungsgewinde 48 zur Verbindung mit dem nicht gezeigten Roboterarm. The interior of the cylinder tube 10 is divided by the Kol ben 12 , which is located in its left end position in the illustration shown, into a minimum cylinder space 34 in this position and an annular space 36 which is delimited by the piston rod 6 and the cylinder tube 10 . The piston rod 6 extends through this annular space 36 , up to a Füh tion part 38 which forms the end portion of the equalizing cylinder 4 . This guide part 38 has a section designed as a guide bush 40 , through which the piston rod 6 passes. In the axial bore of the guide bush 40 , three axially spaced receiving grooves 42 , 43 and 44 are again provided for receiving sealing and guide rings (not shown), which enable the piston rod 6 to be guided in the axial bore of the guide bush 40 in a sealing manner. Between the two receiving grooves 42 and 43 , in turn, an annular groove is provided for receiving a felt ring, but this is not required in the embodiment shown. The piston rod 6 protrudes from the guide part 38 and has a fastening thread 48 on its cantilevered end for connection to the robot arm (not shown).

Die von der Kolbenstange 6 durchsetzte Axialbohrung des Führungsteils 38 ist an der zum Zylinderrohr 10 weisenden Seite des Führungsstücks 38 in Radialrichtung erweitert, so daß eine Innenschulter 50 gebildet wird, die den Endab schnitt des Zylinderrohrs 10 umgreift, so daß das Führungs stück 38 durch geeignete Befestigungsmittel mit dem Zylin derrohr 10 verbindbar ist. Die Stirnfläche 52 des radial erweiterten Teils der Axialbohrung bildet somit einen stirnseitigen Endabschnitt des Ringraums 36. Das Führungs teil 38 ist über die Innenschulter 50 hinaus radial erwei tert, so daß am Außenumfang des Führungsteils 38 eine Außenschulter 54 gebildet wird, die beim gezeigten Ausfüh rungsbeispiel in Axialrichtung gegenüber der Innenschulter 50 vorsteht, so daß ein umlaufender Befestigungs- und Dich tungsabschnitt für ein Außenrohr 56 gebildet wird. Die Ver bindung zwischen dem Führungsteil 38 und dem Außenrohr 56 erfolgt über durchgehende Radialbohrungsabschnitte 60, in die ein geeignetes Befestigungsmittel, beispielsweise einen Einziehsprengring eingebracht werden können. Die Außen schulter 58 ist in der Darstellung nach Fig. 2 nach rechts über das Außenrohr 56 hinaus verlängert. In diesem verlän gerten Abschnitt mündet eine Anschlußbohrung 62, die als Winkelbohrung mit einem Radialbohrungsteil 64 und einem Axialbohrungsteil 66 ausgeführt ist. Letzterer mündet im ringförmigen Raum 36, während der Radialbohrungsteil 66 am Außenumfang des Befestigungsteils 38 mündet. In diesem Be reich der Anschlußbohrung 62 ist ein Innengewinde ausgebil det, in das beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Luftfil ter 68 eingeschraubt ist, der auch als Schalldämpfer wirkt. Das Zylinderrohr 10 und das Außenrohr 56 sind mit etwa gleicher Axiallänge ausgeführt, so daß ein Ringraum 70 aus gebildet wird, der einerseits von dem Führungsteil 38 und andererseits von einem Bodenstück 72 abgeschlossen ist, das auch den ringförmigen Raum 36 begrenzt.By which the piston rod 6 axial bore of the guide member 38 is widened at the side facing the cylinder tube 10 side of the guide piece 38 in the radial direction, so that an internal shoulder 50 is formed, which cut the Endab of the cylinder tube 10 engages so that the guide piece 38 by suitable Fastener with the Zylin derrohr 10 is connectable. The end face 52 of the radially widened part of the axial bore thus forms an end portion of the annular space 36 . The guide part 38 is on the inner shoulder 50 radially expanded Weiwei, so that on the outer circumference of the guide member 38 an outer shoulder 54 is formed, which protrudes in the example shown Ausfüh example in the axial direction relative to the inner shoulder 50 , so that a circumferential fastening and you processing section for an outer tube 56 is formed. The connection between the guide part 38 and the outer tube 56 takes place via continuous radial bore sections 60 , into which a suitable fastening means, for example a snap ring, can be introduced. The outer shoulder 58 is extended to the right over the outer tube 56 in the illustration of FIG. 2. In this siege Longer side portion has a connection hole 62, which is designed as an angle bore with a radial bore portion 64 and a Axialbohrungsteil 66 opens. The latter opens into the annular space 36 , while the radial bore part 66 opens out on the outer circumference of the fastening part 38 . In this loading area of the connection bore 62 is an internal thread ausgebil det, in which an Luftfil ter 68 is screwed in the embodiment shown, which also acts as a silencer. The cylinder tube 10 and the outer tube 56 are of approximately the same axial length, so that an annular space 70 is formed, which is closed on the one hand by the guide part 38 and on the other hand by a base piece 72 which also delimits the annular space 36 .

Das Bodenstück 72 ist in identischer Weise wie das Füh rungsteil 38 mit einer Innenschulter 74 und einer Außen schulter 76 versehen, die im wesentlichen die gleichen Ab messungen wie das Schultern 54, 50 des Bodenteils 38 auf weisen. Das heißt, der linke Endabschnitt des Zylinderrohrs 10 ist an der Innenschulter 74 des Bodenstücks 72 und der linke Endabschnitt des Außenrohrs 56 ist an der Außenschul ter 76 des Bodenstücks 72 befestigt. Die Befestigungs- und Dichtmittel sind ebenfalls in der gleichen Weise aus ge führt, so daß auf eine nochmalige Beschreibung verzichtet werden kann.The bottom piece 72 is provided in an identical manner to the guide part 38 with an inner shoulder 74 and an outer shoulder 76 which have essentially the same dimensions as the shoulders 54 , 50 of the bottom part 38 . That is, the left end portion of the cylinder tube 10 is attached to the inner shoulder 74 of the bottom piece 72 and the left end portion of the outer tube 56 is attached to the outer shoulder 76 of the bottom piece 72 . The fastening and sealing means are also in the same way from GE leads, so that a repeated description can be omitted.

Das Bodenstück 72 weist darüber hinaus eine Anschluß bohrung 78 auf, die einen Radialbohrungsabschnitt 80 und einen Axialbohrungsabschnitt 82 aufweist. Der Radialboh rungsabschnitt 80 hat vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie der Radialbohrungsteil 64 der Anschlußbohrung 62 im Führungsteil 38. Der Axialbohrungsabschnitt 82 mündet ei nerseits stirnseitig im Zylinderraum 34 und andererseits am Außenumfang des Bodenstückes. Im Bereich des Außenumfangs ist im Radialbohrungsabschnitt 80 ein Gewinde ausgebildet, in das ein Adapter 84 einschraubbar ist. Dieser Adapter hat einen Hochdruckanschluß 86, der mit einer gestrichelt ange deuteten Verschlußkappe 88 verschlossen ist. Über den Hoch druckanschluß 86 läßt sich der Zylinderraum 34 über die An schlußbohrung 78 und eine Axialbohrung 90 des Adapters 84 mit Gas, beispielsweise Stickstoff befüllen. Zur Kontrolle des Gasdruckes kann der Adapter mit einer Radialgewindeboh rung 91 zum Anschluß eines Manometers (nicht gezeigt) ver sehen werden. Der Gasdruck im Zylinderraum 34 läßt sich durch eine Berstscheibe 92 begrenzen, die in einer weiteren Radialbohrung des Adapters 84 aufgenommen ist.The bottom piece 72 also has a connection bore 78 which has a radial bore portion 80 and an axial bore portion 82 . The Radialboh approximately portion 80 preferably has the same diameter as the radial bore portion 64 of the connecting bore 62 in the guide member 38th The axial bore section 82 opens on the one hand on the end face in the cylinder space 34 and on the other hand on the outer circumference of the base piece. In the area of the outer circumference, a thread is formed in the radial bore section 80 , into which an adapter 84 can be screwed. This adapter has a high-pressure connection 86 , which is closed with a broken cap 88 indicated. Via the high pressure connection 86 , the cylinder chamber 34 can be filled with gas, for example nitrogen, via the connection bore 78 and an axial bore 90 of the adapter 84 . To control the gas pressure, the adapter can be seen with a radial threaded bore 91 for connecting a pressure gauge (not shown). The gas pressure in the cylinder space 34 can be limited by a rupture disk 92 , which is received in a further radial bore of the adapter 84 .

Das Bodenstück 72 hat des weiteren noch eine Lagerauf nahme 94, die zur Aufnahme eines Lagers zur Anlenkung des Ausgleichszylinders 1 am Robotergehäuse dient. Eine derar tige Lagerung kann beispielsweise durch eine Pendelrollen lageranordnung realisiert werden. The bottom piece 72 also has a Lagerauf measure 94 , which serves to receive a bearing for articulating the compensating cylinder 1 on the robot housing. Such storage can be realized for example by a spherical roller bearing arrangement.

Die Verbindung zwischen dem Außenrohr 96 und dem Boden stück 72 bzw. dem Führungsteil 40 erfolgt über geeignete Verbindungsmittel, beispielsweise einen Einziehsprengring 75.The connection between the outer tube 96 and the bottom piece 72 or the guide part 40 takes place via suitable connecting means, for example a snap ring 75 .

Im Bereich der Innenschulter 74 ist am Zylinderrohr 10 eine Verbindungsbohrung 96 ausgebildet, durch die der Ring raum 70 mit dem Zylinderraum 34 verbunden ist.In the area of the inner shoulder 74 , a connecting bore 96 is formed on the cylinder tube 10 , through which the annular space 70 is connected to the cylinder space 34 .

Wie des weiteren aus Fig. 2 entnehmbar ist, ist in den Ringraum 70 ein Filzstreifen 98 eingelegt, der sich von der Verbindungsbohrung 96 zum Führungsteil 38 hin erstreckt, so daß praktisch die gesamte Axiallänge des Ringraums 70 durch den Streifen 98 ausgefüllt ist. Das Kapillarsystem des Filzstreifens bewirkt, daß stets Öl aus dem Ringraum 70 hin zur Verbindungsbohrung geführt wird, so daß Öltröpfchen beim Überströmen des Gases vom Ringraum 70 in den Zylinder raum 34 mitgerissen werden.As can further be seen from FIG. 2, a felt strip 98 is inserted into the annular space 70 , which extends from the connecting bore 96 to the guide part 38 , so that practically the entire axial length of the annular space 70 is filled by the strip 98 . The capillary system of the felt strip ensures that oil is always guided out of the annular space 70 towards the connecting hole, so that oil droplets are entrained when the gas flows over from the annular space 70 into the cylinder 34 .

Vor Inbetriebnahme des Ausgleichszylinders 4 wird ein vorbestimmtes Ölvolumen in den Ringraum 70 eingefüllt und die Verschlußkappe 88 vom Adapter 84 entfernt und ein externer Druckspeicher angeschlossen, so daß Stickstoff mit hohem Druck, beispielsweise bis zu 170 bar zugeführt werden kann. Das Gas tritt durch den Adapter 84 und die Anschluß bohrung 78 hindurch in den Zylinderraum 34 und von dort durch die Verbindungsbohrung 96 in den Ringraum 70 ein. Der Druck im Ausgleichszylinder 4, das heißt in dem als Gas speicher wirkenden Ringraum 70 und im Zylinderraum 34, ist so gewählt, daß der am Befestigungsabschnitt 48 angelenkte Roboterarm in eine Grundposition angehoben wird und somit das Gewicht des Roboterarms kompensiert ist. Die beim Anheben des Roboterarms und der damit verbundenen Kolbenbewegung nach rechts aus dem ringförmigen Raum 36 verdrängte Luft tritt durch die Anschlußbohrung 62 und den Luftfilter 68 aus dem Ausgleichszylinder 4 aus, wobei das Ausströmgeräusch durch den Luftfilter 68 gedämpft wird. Bei einer Rückbewegung des Roboterarms 2 durch entsprechende Ansteuerung des Roboters wird das Stickstoff/Ölgemisch durch die Kolbenbewegung aus dem Zylinderraum 34 durch die Verbindungsbohrung 96 hindurch in den Ringraum 70 zurückgedrängt. Dabei wird Umgebungsluft durch den Luftfilter 68 und die Verbindungsbohrung 62 hindurch in den ringförmigen Raum 36 angesaugt, wobei das Ansauggeräusch ebenfalls gedämpft wird. Im stationären Zustand wird sich das Öl in einem unten liegenden Abschnitt 100 des Ring raumes 70 ansammeln, so daß dieses über das Kapillarsystem des Filzstreifens 98 hin zur Verbindungsbohrung 96 transportiert wird. Beim Ausfahren der Kolbenstange 6 wird in der vorbeschriebenen Weise Gas durch die Verbindungsboh rung 96 aus dem Ringraum 70 in den Zylinderraum 34 austre ten und dabei Öltröpfchen mitreißen, die dann über den Filzstreifen 32 am Außenumfang des Kolbens 12 verteilt wer den, so daß ein hinreichender Schmierfilm zwischen der Gleitpaarung Kolben 12/Zylinderrohr 10 ausgebildet ist. Da es beim Durchströmen der Verbindungsbohrung 98 zu Grafi tätseffekten kommen kann, müssen die Kolbenstange 6 und der Kolben aus einem geeigneten, hochbeständigen Material, wie beispielsweise verchromtem, titannitrid-beschichtetem oder nitriertem Stahl hergestellt werden. Der Durchmesser der Bohrung 96 ist derart gewählt, daß die Stickstoffströ mungsgeschwindigkeit hinreichend ist, um durch dynamische Effekte Öltröpfchen aus dem Ringraum 70 mitzureißen.Before the compensating cylinder 4 is put into operation, a predetermined volume of oil is poured into the annular space 70 and the closure cap 88 is removed from the adapter 84 and an external pressure accumulator is connected, so that nitrogen can be supplied at high pressure, for example up to 170 bar. The gas passes through the adapter 84 and the connection bore 78 into the cylinder space 34 and from there through the connecting bore 96 into the annular space 70 . The pressure in the compensating cylinder 4 , that is, in the annular space 70 acting as a gas reservoir and in the cylinder space 34 , is selected such that the robot arm articulated on the fastening section 48 is raised into a basic position and the weight of the robot arm is thus compensated. The air displaced out of the annular space 36 to the right when the robot arm is lifted and the piston movement associated therewith emerges from the compensating cylinder 4 through the connection bore 62 and the air filter 68 , the outflow noise being damped by the air filter 68 . When the robot arm 2 is moved back by appropriate activation of the robot, the nitrogen / oil mixture is pushed back out of the cylinder space 34 through the connecting bore 96 into the annular space 70 by the piston movement. Ambient air is drawn in through the air filter 68 and the connection bore 62 into the annular space 36 , the suction noise also being damped. In the steady state, the oil will accumulate in a section 100 of the annular space 70 below, so that this is transported over the capillary system of the felt strip 98 to the connecting bore 96 . When extending the piston rod 6 gas in the manner described by the Verbindungsboh tion 96 austre th from the annular space 70 in the cylinder space 34 and entrain oil droplets, which are then distributed over the felt strips 32 on the outer circumference of the piston 12 , so that a sufficient Lubricating film between the pair of pistons 12 / cylinder barrel 10 is formed. Since there may be graphical effects when flowing through the connecting bore 98 , the piston rod 6 and the piston must be made of a suitable, highly resistant material, such as, for example, chrome-plated, titanium nitride-coated or nitrided steel. The diameter of the bore 96 is chosen such that the nitrogen flow rate is sufficient to entrain oil droplets from the annular space 70 through dynamic effects.

Der in Fig. 2 dargestellte, auf Druck beanspruchte Aus gleichszylinder 4 läßt sich auf einfache Weise für Zugbela stungen umbauen, indem der Kolben 12 um eine Horizon talachse um 180 Grad gedreht und die Kolbenstange 6 dann in den Aufnahmeabschnitt 21 eingeführt wird. Des weiteren muß das Zylinderrohr 10 um 180 Grad gedreht werden, so daß die Verbindungsbohrung 96 im Bereich des Bodenteils 38 angeord net ist. Eine weitere erforderliche Änderung ist der gegenseitige Austausch des Luftfilters 68 mit dem Adapter 84, so daß der Luftfilter 68 in das Bodenstück 72 und der Adapter 84 in das Führungsteil 38 eingeschraubt werden.The shown in Fig. 2, stressed from equalizing cylinder 4 can be easily converted for Zugbela stung by rotating the piston 12 about a horizontal tal axis by 180 degrees and the piston rod 6 is then inserted into the receiving section 21 . Further, the cylindrical tube must be rotated by 180 degrees 10 so that the connecting bore 96 is net angeord in the area of the bottom part 38th Another required change is the mutual exchange of the air filter 68 with the adapter 84 , so that the air filter 68 is screwed into the base piece 72 and the adapter 84 into the guide part 38 .

Ein derartiger, für Zugbeanspruchungen ausgelegter Ausgleichszylinder 4 ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Ausführungsform wird üblicherweise bei Robotern zur Abstüt zung des Roboterarms 2 eingesetzt.Such a compensating cylinder 4 designed for tensile loads is shown in FIG. 3. This embodiment is usually used in robots to support the robot arm 2 .

Wie aus Fig. 3 entnehmbar ist, ist nunmehr die Verbin dungsbohrung 96 am rechten Endabschnitt des Ringraums 70 ausgebildet, so daß entsprechend auch der Filzstreifen 98 gegenüber der Einbaulage in Fig. 2 um 180 Grad verdreht werden muß. Bei dieser Variante ist ein Filzstreifen 46 in die vorgesehene Ringnut eingelegt, so daß die Kolbenstange 6 entlang ihres Umfangs mit Öl benetzt wird.As can be seen from Fig. 3, the connec tion bore 96 is now formed on the right end portion of the annular space 70 , so that accordingly the felt strip 98 must be rotated by 180 degrees relative to the installation position in Fig. 2. In this variant, a felt strip 46 is inserted into the annular groove provided, so that the piston rod 6 is wetted with oil along its circumference.

Beim Befüllen des Ausgleichszylinders 4 über den Adap ter 84 wird das Gas durch die Anschlußbohrung 62 hindurch in den ringförmigen Raum 36 und von dort über die Verbin dungsbohrung 96 in den Ringraum 70 eingeführt. Der Zylin derraum 34 ist über die Anschlußbohrung 78 und den Luftfil ter 68 mit der Umgebung verbunden, so daß stets Luft ver drängt oder von der Umgebung angesaugt werden kann. Bei dieser Variante wirkt somit das Gas im Ringraum 70 gegen ein Ausfahren der Kolbenstange 6 aus dem Zylinderrohr 10, so daß ein ziehendes Gewicht kompensiert werden kann. Bei dieser Konstruktionsvariante wird der Filzring 46 durch die mitgerissenen Öltröpfchen mit Öl getränkt, so daß der Außenumfang der Kolbenstange hinreichend mit Öl versorgt ist.When filling the compensating cylinder 4 via the adapter 84 , the gas is introduced through the connection bore 62 into the annular space 36 and from there via the connec tion bore 96 into the annular space 70 . The Zylin derraum 34 is connected via the connection bore 78 and the Luftfil ter 68 with the environment, so that air is always crowding ver or can be sucked in from the environment. In this variant, the gas in the annular space 70 thus acts to prevent the piston rod 6 from extending out of the cylinder tube 10 , so that a pulling weight can be compensated for. In this design variant, the felt ring 46 is impregnated with oil by the entrained oil droplets, so that the outer circumference of the piston rod is adequately supplied with oil.

Der Ölgehalt im Ringraum 70 ist so gewählt, daß sämtli che Führungsstellen hinreichend mit Öl versorgbar sind, so daß die Schmierung und Kühlung der Gleitpaarungen gewähr leistet ist. The oil content in the annular space 70 is selected so that all guiding points can be adequately supplied with oil, so that the lubrication and cooling of the sliding pairings is guaranteed.

Das Bodenstück 72 zum seitlichen Abschluß der Rohre 56, 10 und die Lageraufnahme 94 können auch als getrennte Bau teile ausgeführt sein, wobei die Lageraufnahme beispielsweise in das Bodenstück eingeschraubt wird.The bottom piece 72 for the lateral closure of the tubes 56 , 10 and the bearing seat 94 can also be designed as separate construction parts, the bearing seat being screwed, for example, into the bottom piece.

Eine weitere Abwandlung kann darin bestehen, daß der Adapter 84 in eine Durchgangsbohrung des Außenrohres 56 eingesetzt wird und die Verbindung zum Raum 36 über ein Bohrungssystem (beispielsweise Winkelbohrungen) im Boden stück 72 bzw. im Führungsteil 40 hergestellt wird.Another modification can be that the adapter 84 is inserted into a through hole of the outer tube 56 and the connection to the space 36 via a bore system (for example angle holes) in the bottom piece 72 or in the guide part 40 is made.

Zur Vereinfachung des Baukastensystems kann die Kolben stange 6 an beiden Endabschnitten mit den gleichen Kopp lungsabschnitten versehen werden, wobei anstelle einer Ge windeverbindung auch eine Rast-/Schnappverbindung oder ähn liches verwendbar ist.To simplify the modular system, the piston rod 6 can be provided at both end sections with the same coupling sections, with a snap / snap connection or the like being used instead of a threaded connection.

Offenbart ist ein Ausgleichszylinder, bei dem der Druckspeicher ins Zylindergehäuse integriert ist und als Druckmedium vorzugsweise ein Gemisch aus Gas und Schmier mittel verwendet wird.A compensation cylinder is disclosed in which the Pressure accumulator is integrated in the cylinder housing and as Pressure medium preferably a mixture of gas and lubricant medium is used.

Claims

1. compensation cylinder with a guided in a cylinder tube ( 10 ), a piston rod ( 6 ) carrying piston ( 12 ) through which a cylinder space in a piston rod-side, annular space ( 36 ) and a piston-side cylinder space ( 34 ) is separated, one of which the two cylinder spaces ( 34 , 36 ) is connected to a pressure accumulator ( 70 ), characterized in that the cylinder tube ( 36 ) is at least in sections a housing wall of the pressure accumulator ( 70 ).

2. Compensating cylinder according to claim 1, characterized in that the cylinder tube ( 10 ) surrounded by an outer tube ( 56 ) and the pressure accumulator is arranged in an annular space ( 70 ) formed between the outer and cylinder tubes ( 10 , 56 ), which is connected via a connecting bore ( 96 ) is connected to one of the two spaces ( 34 , 36 ) in the cylinder tube jacket.

3. compensation cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure accumulator ( 70 ) is filled with a mixture of gas, preferably nitrogen and lubricant, preferably oil.

4. compensating cylinder according to claim 2 and 3, characterized in that the connecting bore ( 96 ) is formed at a position in the installation position of the compensating cylinder ( 4 ) in the gravitational direction down position ( 100 ) of a tubular jacket circle.

5. compensating cylinder according to claim 2 or 3, characterized in that the end faces of the annular space ( 70 ) and the spaces delimited by the cylinder tube ( 34 , 36 ) are formed by a base piece ( 72 ) and a guide part ( 38 ), the guide part ( 38 ) a guide bush ( 40 ) for the piston rod ( 6 ) is formed.

6. Compensating cylinder according to claim 5, characterized in that in the bottom piece ( 72 ) and in the guide part ( 38 ) connection bores ( 62 , 78 ) are formed, each because on the one hand in one of the cylinder spaces ( 34 , 36 ) and on the other hand on the outer circumference of the bottom piece ( 72 ) or the guide part ( 38 ) open.

7. compensation cylinder according to claims 3 and 5 or 6, characterized in that the connecting bore ( 96 ) is formed adjacent to the bottom piece ( 72 ) or to the guide part ( 38 ).

8. compensating cylinder according to one of claims 5 to 7, characterized in that the piston ( 12 ) in both piston crowns ( 14 , 16 ) has receptacles ( 20 , 21 ) for the optional fastening of the piston rod ( 6 ) and that the fastening sections for the cylinder tube ( 10 ) or the outer tube ( 56 ) in the base piece ( 72 ) and in the guide part ( 38 ) are identical.

9. compensating cylinder according to claims 4 and 7, characterized in that in the guide bushing ( 40 ) a piston rod ( 6 ) encompassing ring ( 46 ) and on the outer circumference of the piston a ring ( 32 ) made of a material forming a capillary system, preferably felt are arranged.

10. compensating cylinder according to claim 9, characterized in that in the annular space is also formed from a material strip ( 98 ) is arranged, which extends from the mouth region of the connecting bore ( 96 ) to the distal end portion of the annular space ( 70 ).

11. Compensating cylinder according to one of the claims 4 to 10, characterized in that at least the piston rod ( 6 ) is made of chrome-plated, titanium nitride-coated or nitrided steel.