DE19828203A1 - Fluidbetätigter Arbeitszylinder - Google Patents
Fluidbetätigter ArbeitszylinderInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
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- F15B15/1466—Hollow piston sliding over a stationary rod inside the cylinder
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Description
Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Arbeits-
Zylinder, mit einem Gehäuse, mit einer durch Fluidkraft
relativ zu dem Gehäuse verschiebbaren Antriebseinheit, die
einen in einem Gehäuseraum angeordneten und diesen in zwei
Arbeitskammern unterteilenden Kolben sowie eine mit dem
Kolben verbundene, die vordere Abschlußwand des Gehäuses
durchsetzende Kolbenstange aufweist, und mit einer Posi
tionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Relativ-
Position zwischen der Antriebseinheit und dem Gehäuse, die
eine an der rückseitigen Abschlußwand des Gehäuses fest
gelegte und in die Antriebseinheit hineinragende, erste
Erfassungsmittel vorgebende Trägerstange sowie an der An
triebseinheit festgelegte, gemeinsam mit dieser relativ
zur Trägerstange verlagerbare und mit den ersten Er
fassungsmitteln der Trägerstange zusammenarbeitende zweite
Erfassungsmittel aufweist.
Ein derartiger Arbeitszylinder geht beispielsweise aus der
EP 0 591 614 B1 hervor. Seine Antriebseinheit ist von der
Rückseite her mit einem Hohlraum versehen, in dem von
einem Widerstandsstreifen gebildete zweite Erfassungs
mittel angeordnet sind, die mit ersten Erfassungsmitteln
in Gestalt eines Schleifkontaktes kooperieren, der an
einer in die Antriebseinheit hineinragenden und an der
rückseitigen Abschlußwand des Gehäuses des Arbeitszylinders
festgelegten Trägerstange angeordnet ist.
Es hat sich gezeigt, daß im Einsatz der bekannten
Positionserfassungseinrichtung Fehlmessungen durch Kon
taktprobleme zwischen den beiden Erfassungsmitteln auf
treten können. Solche Kontaktprobleme können speziell bei
pneumatisch betriebenen Arbeitszylindern dadurch hervor
gerufen werden, daß sich Wasser-, Öl-, Fett- oder Schmutz
partikel auf den Erfassungsmitteln niederschlagen. Zwar
kann man der Problematik in gewisser Weise dadurch ent
gegenwirken, daß man die Druckluftqualität durch Vor
schalten von Filtern und/oder Wasserabscheidern ver
bessert. Dies ist jedoch mit einem hohen anlagentech
nischen Aufwand verbunden und kann dennoch die Beeinträch
tigungen nicht in vollem Umfange beheben. So ist manchmal eine
gewisse Ölbeimengung unerläßlich, um zwischen dem Kolben
und dem Gehäuse einen Schmierfilm aufzubauen. Auch bildet
sich im Gehäuse des Arbeitszylinders unter extremen Ein
satzbedingungen sehr leicht Kondensat, beispielsweise
wenn 100% gesättigte und eine verhältnismäßig hohe
Temperatur aufweisende Druckluft in einen eine erheblich
geringere Betriebstemperatur aufweisenden Arbeitszylinder
eingespeist wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Arbeitszylinder zu schaffen, bei dem die Erfassungsmittel
der Positionserfassungseinrichtung ungeachtet der Fluid
qualität zuverlässiger zusammenwirken.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß ein an der rückwärtigen Abschlußwand des Gehäuses ab
gedichtet festgelegtes, die Trägerstange umschließendes
Kapselungsrohr vorgesehen ist, das unter Durchsetzung der
zugeordneten rückseitigen Arbeitskammer unter Abdichtung
verschieblich in die Antriebseinheit eintaucht, wobei es
gemeinsam mit der Antriebseinheit einen die Trägerstange
mit den ersten Erfassungsmitteln und die zweiten Er
fassungsmittel enthaltenden gekapselten Erfassungsraum
begrenzt.
Auf diese Weise sind die Erfassungsmittel in einem als
Erfassungsraum bezeichneten Raum untergebracht, der von
den Arbeitskammern des Arbeitszylinders fluiddicht abge
schottet ist und somit von dem zum Verlagern der Antriebs
einheit zugeführten Druckmedium nicht beaufschlagt wird.
Selbst bei stark verschmutzter oder stark ölhaltiger
Druckluft bleiben die Erfassungsmittel unbeeinträchtigt.
Daß dies unabhängig von der aktuellen Hubposition der
Antriebseinheit ist, garantiert die relativ zueinander
verschiebliche Kooperation zwischen dem Kapselungsrohr und
der Antriebseinheit, wobei zwischen diesen beiden Teilen
Abdichtungsmaßnahmen vorgesehen sind, die ein Eindringen
von Druckmedium in den Erfassungsraum verhindern. Ohne
weiteres ist ein galvanisch entkoppelter, vollisolierter
Aufbau des die Erfassungsmittel enthaltenden Bereiches
möglich. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gestatten ins
gesamt eine Positionserfassung mit hoher Präzision und
Zuverlässigkeit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Die Abdichtungsmaßnahmen zwischen dem Kapselungsrohr und
der Antriebseinheit können entweder im Bereich des Außen
umfanges oder im Bereich des Innenumfanges des Kapselungs
rohrs vorgesehen sein, wobei auch eine kombinierte Ab
dichtung innen und außen möglich wäre.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt die Kolben
stange an ihrem dem Kolben zugeordneten Endbereich über
eine hohlzylindrische Außenwand, die mit Radialabstand
einen kolbenstangenfesten Verlängerungsfortsatz um
schließt, so daß ein zur rückseitigen Abschlußwand hin
offener Ringraum definiert wird, in den das Kapselungsrohr
eintaucht.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung ist vorgesehen, daß
der Erfassungsraum mit einen Entlüftungskanal kommuniziert.
Wird an diesen Entlüftungskanal eine weiterführende Lei
tung angeschlossen, kann die Entlüftung zu jedem beliebi
gen Ort hin erfolgen, was vor allem dann von Vorteil ist,
wenn in der unmittelbaren Umgebung des Arbeitszylinders
eine hohe Luftfeuchtigkeit herrscht oder mit Spritzwasser
zu rechnen ist. Indem der Entlüftungskanal in der rück
seitigen Abschlußwand des Gehäuses verläuft, ist von dort
aus eine direkte Verbindung mit dem Erfassungsraum mög
lich, so daß auf mit der Antriebseinheit mitbewegte Ent
lüftungsleitungen verzichtet werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden
Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Aus
führungsform des erfindungsgemäßen Arbeits
zylinders,
Fig. 2 den in Fig. 1 markierten Ausschnitt 11 in ver
größerter Darstellung und
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Arbeitszylinder
gemäß Schnittlinie III-III im Bereich der
zweiten Erfassungsmittel in Teildarstellung.
Der in der Zeichnung gezeigte fluidbetätigte Arbeits
zylinder ist ein Pneumatikzylinder, der mit Druckluft als
Betätigungsfluid betrieben wird.
Der Arbeitszylinder verfügt über ein Gehäuse 1 mit einem
rohrförmigen Gehäuseteil 2, an dessen beiden Stirnseiten
jeweils eine deckelartige Abschlußwand 3, 4 angeordnet
ist. Das Gehäuseteil 2 und die Abschlußwände 3, 4 be
grenzen einen länglichen zylindrischen Gehäuseraum 5, in
dem ein Kolben 6 axial verschiebbar aufgenommen ist.
Dieser Kolben 6 unterteilt den Gehäuseraum 5 unter Ab
dichtung in zwei axial aufeinanderfolgende Arbeitskammern
7, 8, wobei er zur Abdichtung am Umfang eine mit der
Innenfläche des Gehäuseraums 5 zusammenarbeitende ring
förmige Dichtungseinrichtung 12 trägt.
Mit dem Kolben 6 fest verbunden ist eine koaxial zum
Gehäuseraum 5 ausgerichtete Kolbenstange 13, die die
vordere Abschlußwand 3 verschiebbar durchsetzt und am
außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Ende über eine bei
spielsgemäß von einem Gewindefortsatz gebildete Befesti
gungseinrichtung 14 verfügt, an der sich ein beliebiger zu
verlagernder Gegenstand festlegen läßt.
In jede Arbeitskammer 7, 8 mündet ein in der zugeordneten
Abschlußwand 3, 4 verlaufender Fluidkanal 15, 15', der an
der Außenfläche des Gehäuses 1 mündet und den Anschluß
einer weiterführenden Druckmittelleitung ermöglicht, um
der jeweils zugeordneten Arbeitskammer 7, 8 Druckluft zu
zuführen oder diese zu entlüften. Auf diese Weise läßt
sich der Kolben 6 in an sich bekannter Weise mit einem
Differenzdruck beaufschlagen, was dazu führt, daß sich die
aus dem Kolben 6 und der Kolbenstange 13 zusammensetzende
Antriebseinheit 16 gemeinsam gemäß Doppelpfeil 17 in die
eine oder andere axiale Richtung verlagert.
Im Bereich der von der Kolbenstange 13 durchsetzten Durch
brechung der vorderen Abschlußwand 3 ist noch eine ring
förmige Dichtungseinrichtung 18 und Führungseinrichtung 19
vorgesehen, die die Kolbenstange 13 umschließen und zum
einen die Arbeitskammer 7 zur Umgebung hin abdichten und
zum anderen eine Längsführung für die Kolbenstange 13
bewirken.
Der Arbeitszylinder ist des weiteren mit einer Positions
erfassungseinrichtung 22 ausgestattet, die herangezogen
werden kann, um die momentane oder ganz bestimmte vorge
gebene Relativpositionen zwischen der Antriebseinheit 16
und dem Gehäuse 1 zu erfassen. Eine dazu in der Regel noch
erforderliche Auswerteeinrichtung ist bei 23 schematisch
angedeutet.
Zur der Positionserfassungseinrichtung 22 gehört zunächst
eine sich linear erstreckende Trägerstange 24, die bevor
zugt koaxial bezüglich der Antriebseinheit 16 angeordnet
ist und sich im Innern des Gehäuses 1 befindet. Sie ist an
ihrem einen, rückseitigen Endbereich 25 an der rückseiti
gen Abschlußwand 4 festgelegt und ragt ausgehend von
dieser frei endend in Richtung zur vorderen Abschlußwand
3, wobei sie in die Antriebseinheit 16 hineinragt. Ihre
Länge entspricht beim Ausführungsbeispiel etwa der Länge
des Gehäuseraumes 5.
Die Trägerstange 24 gibt erste Erfassungsmittel 26 vor,
die je nach Ausgestaltung der Positionserfassungsein
richtung 22 unmittelbar von der Trägerstange 24 gebildet
sein könnten, die beim Ausführungsbeispiel jedoch separat
ausgeführt und im Bereich des Außenumfanges der Träger
stange 24 festgelegt sind. Sie sind zweckmäßigerweise von
einer Widerstandsstreifenanordnung 27 gebildet, die beim
Ausführungsbeispiel zwei sich in Längsrichtung und zweck
mäßigerweise zumindest über den Großteil der Länge der
Trägerstange 24 erstreckende, z. B. aus Leitplastikmaterial
bestehende Streifenelemente 28, 28' umfaßt, die jeweils
eine abgreifsstecke "a" definieren. Eines der Streifen
elemente ist als Widerstandsstreifen 28, das andere als
elastisch leitender Leitstreifen 28' mit vernachlässig
barem Widerstand ausgeführt.
Diese Streifenelemente 28, 28' sind isoliert zueinander
an der Trägerstange 24 festgelegt, zu welchem Zweck beim
Ausführungsbeispiel die Trägerstange 24 insgesamt aus
elektrisch nicht leitendem Material und vorzugsweise aus
Kunststoffmaterial besteht. Denkbar wäre selbstverständ
lich auch eine Trägerstange 24, an der die z. B. aus Leit-
Plastik bestehenden Streifenelemente 28, 28' über eine
dazwischengefügte Isolationsschicht befestigt sind.
Die ersten Erfassungsmittel 26 stehen mit elektrischen
Leitern 32 in Verbindung, die in der Trägerstange 24 und/
oder in der rückseitigen Abschlußwand 4 verlaufen und zu
einer elektrischen Verbindungseinrichtung 33 führen, die
an der dem Gehäuseraum 5 axial entgegengesetzten Außen
fläche 34 der rückseitigen Abschlußwand 4 angeordnet ist.
Sie kann als Steckverbindungseinrichtung ausgeführt sein
und ermöglicht den Anschluß weiterführender, insbesondere
kabelförmiger Leiter, die zur Auswerteeinrichtung 23
führen. Die Verbindungseinrichtung 33 kann selbstverständ
lich auch seitlich am Gehäuse 1 vorgesehen sein.
Zu der Positionserfassungseinrichtung 22 gehören des
weiteren zweite Erfassungsmittel 35, die beispielsgemäß im
Innern der Antriebseinheit 16 angeordnet und an dieser
festgelegt sind. Wird die Antriebseinheit 16 verschoben,
werden die zweiten Erfassungsmittel 35 mitbewegt und ver
lagern sich relativ zu den an der Trägerstange 24 angeord
neten ersten Erfassungsmittel 26, mit denen sie zusammen
wirken.
Die zweiten Erfassungsmittel 35 sind beim Ausführungs
beispiel von einer Abgreifeinrichtung 36 gebildet, die
eine Schleifkontaktanordnung 37 umfaßt. Letztere steht
mit der Widerstandsstreifenanordnung 27 in federndem
Berührkontakt, wobei an jedem Streifenelement 28, 28'
ein Schleifkontakt 38, 38' anliegt.
Die geschilderten ersten und zweiten Erfassungsmittel 26,
35 bilden beim Ausführungsbeispiel eine Potentiometer
einrichtung 41. Hierzu sind die beiden Schleifkontakte 38,
38' elektrisch leitend miteinander verbunden, was beim
Ausführungsbeispiel dadurch realisiert wird, daß die
Schleifkontakte 38, 38' an einem elektrisch leitenden und
zweckmäßigerweise aus Metall bestehenden Trägerring 42 an
geordnet sind, der zweckmäßigerweise gleichzeitig zur Be
festigung an der Antriebseinheit 16 dient, wobei die Be
festigung elektrisch isoliert erfolgt.
Beim Ausführungsbeispiel befinden sich die beiden
Streifenelemente 28, 28' auf zwei bezüglich der Längsachse
der Trägerstange 24 einander diametral entgegengesetzten
Umfangsbereichen derselben, was aus Fig. 3 gut ersichtlich
ist. Dementsprechend sind die Schleifkontakte 38, 38' an
sich diametral gegenüberliegenden Bereichen elektrisch
leitend und vorzugsweise einstückig mit dem Trägerring 42
verbunden.
In Abhängigkeit von der Relativposition zwischen der An
triebseinheit 16 und dem Gehäuseteil 2 werden somit die
Streifenelemente 28, 28' von der Schleifkontaktanord
nung 37 an unterschiedlicher Stelle ihrer Länge abge
griffen und kurzgeschlossen. Dies führt in an sich be
kannter Weise zu einem positionsabhängigen elektrischen
Signal, anhand dessen die Auswerteeinrichtung 23 die
momentane Relativposition bestimmen kann.
Die Widerstandsstreifenanordnung 27 und die Schleif
kontaktanordnung 37 sind so angeordnet, daß die Schleif
kontaktanordnung 37 bei der Verlagerung der Antriebsein
heit 16 auf der Widerstandsstreifenanordnung 27 entlang
gleitet, wobei durch Wahl einer ausreichenden Länge der
Abgreifstrecke "a" in jeder Axialposition ein elektrisch
leitender Kontakt gewährleistet ist.
Um zu verhindern, daß die Kontaktbereiche zwischen den
ersten und zweiten Erfassungsmitteln 26, 35 durch die den
Arbeitskammern 7, 8 zugeführte Druckluft und in dieser
eventuell enthaltenen Wasser-, Öl- oder Fettpartikeln be
einträchtigt wird, ist bei dem gezeigten Arbeitszylinder
vorgesehen, daß die Erfassungsmittel 26, 35 in einem zu
den Arbeitskammern 7, 8 hin dicht abgeschlossenen und ab
geschotteten Erfassungsraum 43 untergebracht sind. Dieser
gekapselte Erfassungsraum 43 wird maßgeblich unter Mit
wirkung eines Kapselungsrohrs 44 definiert, das mit seinem
einen rückseitigen Endbereich 45 wie die Trägerstange 24
an der rückseitigen Abschlußwand 4 festgelegt ist und sich
ausgehend von dort in Richtung zur vorderen Abschlußwand 3
erstreckt, wobei sie die Trägerstange 24 insbesondere ko
axial umschließt.
Das mit einer durchbrechungslosen Wandung versehene
Kapselungsrohr 44 ist beim Ausführungsbeispiel ein bezüg
lich der rückseitigen Abschlußwand 4 separates Bauteil und
unter Abdichtung an dieser festgelegt. Die Abdichtung kann
beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder, wie abge
bildet, durch Zwischenfügung einer insbesondere ring
förmigen Dichtungseinrichtung 46 realisiert werden. In
alternativer Bauform könnte das Kapselungsrohr 44 auch
einstückig an die rückseitige Abschlußwand 4 angeformt
sein.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, durchsetzt das Kapselungs
rohr 44 im Anschluß an die rückseitige Abschlußwand 4 zu
nächst die dieser zugeordnete rückseitige Arbeitskammer 8
und taucht anschließend unter Abdichtung verschieblich in
die Antriebseinheit 16 ein. Im Betrieb des Arbeitszylinders
verlagert sich also die Antriebseinheit 16 gemäß Doppel
pfeil 17 axial relativ zum Kapselungsrohr 44, wobei aller
dings zwischen der Antriebseinheit 16 und dem Kapselungs
rohr 44 allgemein mit 47 bezeichnete Abdichtmaßnahmen vor
gesehen sind, die verhindern, daß Druckluft insbesondere
aus der rückseitigen Arbeitskammer 8 in den Erfassungsraum
43 eindringen kann. Dieser wird maßgeblich von dem Kapse
lungsrohr 44 und der Antriebseinheit 16 begrenzt, wobei
seine Länge von der Relativposition zwischen der Antriebs
einheit 16 und dem Gehäuse 1 abhängt. Somit ist jegliche
Fluidverbindung zwischen den Arbeitskammern 7, 8 und dem
Erfassungsraum 43 ausgeschlossen, so daß der Kontaktbe
reich zwischen den ersten und zweiten Erfassungsmitteln
26, 35 keinerlei durch die Druckluft herbeigeführten Be
einträchtigungen mehr unterliegt. Die Positionserfassungs
einrichtung 22 ermöglicht einen galvanisch entkoppelten
und vollisolierten Aufbau, so daß eine hohe Präzision und
Zuverlässigkeit bei der Positionserfassung gewährleistet
ist. Ohne weiteres ist eine Kapselung der Potentiometer
einrichtung 41 möglich, die der Schutzart IP 65 entspricht
und auch dafür sorgt, daß der Erfassungsraum 43 stets
drucklos ist.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn der Er
fassungsraum 43 wie abgebildet mit einem zur Umgebung
geführten Entlüftungskanal 48 kommuniziert. Dieser ermög
licht bei der Bewegung der Antriebseinheit 16 einen Luft
austausch mit der Umgebung und verhindert eine sich auf
den Betrieb des Arbeitszylinders nachteilig auswirkende
Luftkompression im Erfassungsraum 43. Zweckmäßigerweise
verläuft er ausschließlich in der rückseitigen Abschluß
wand 4, die er beim Ausführungsbeispiel durchsetzt, wobei
er einenends an deren Außenfläche 34 und andernends in
einem innerhalb des Kapselungsrohrs 44 liegenden Flächen
abschnitt 52 der dem Gehäuseraum 5 zugewandten axialen
Innenfläche 53 der rückseitigen Abschlußwand 4 ausmündet.
Dadurch ist gewährleistet, daß der Entlüftungskanal 48 bei
der Bewegung der Antriebseinheit 16 nicht mitbewegt werden
muß. Die Entlüftung kann selbstverständlich auch in be
liebige Richtung seitlich erfolgen. Der Entlüftungskanal
48 kann zu einer Seitenfläche des Gehäuses 1 ausmünden.
Im Bereich der Außenfläche 34 der rückseitigen Abschluß
wand 4 kann dem Entlüftungskanal 48 wie abgebildet eine
Anschlußeinrichtung 54 zugeordnet sein, die das An
schließen einer weiterführenden Fluidleitung 55, bei
spielsweise eines flexiblen Schlauches, ermöglicht, was es
gestattet, durch entsprechendes Verlegen der Fluidleitung
55 eine Entlüftung des Erfassungsraums 43 zu einem geeig
net erscheinenden Ort hin durchzuführen. Herrscht im Ein
satzbereich des Arbeitszylinders eine hohe Luftfeuchtig
keit, kann auf diese Weise der Erfassungsraum 43 mit einem
Raum geringerer Luftfeuchtigkeit kommunizieren, um dadurch
zu verhindern, daß im Erfassungsraum 43 Kondenswasser
entsteht oder daß Wasser direkt von außerhalb des Gehäuses
1 z. B. als Spritzwasser eindringt.
Die beispielsgemäße Kolbenstange 13 verfügt über einen
Rohrkörper 56, dessen Außenfläche mit der Dichtungsein
richtung 18 und der Führungseinrichtung 19 zusammenarbei
tet. In den Rohrkörper 56 ist im Bereich des vorderen
Längenabschnittes ein Abschlußteil 57 eingesetzt und bei
spielsweise durch eine hochfeste Klebeverbindung, durch
eine Bördelung oder ein Feingewinde axial unbeweglich und
insbesondere auch abgedichtet mit dem Rohrkörper 56 ver
bunden. Das axial außenliegende Ende des zweckmäßigerweise
aus massivem Metallmaterial bestehenden stopfenartigen
Abschlußteils 57 kann die Befestigungseinrichtung 14
bilden.
Da das Abschlußteil 57 sich nur über eine Teillänge des
Rohrkörpers 56 erstreckt, verbleibt im Anschluß daran eine
von dem Rohrkörper 56 gebildete hohlzylindrische Außenwand
58, die umfangsseitig einen Rohrraum 62 begrenzt, der
axial einenends zur rückseitigen Abschlußwand 4 hin offen
und axial andernends durch eine von dem Abschlußteil 57
gebildete Begrenzungswand 63 verschlossen ist.
In den Rohrraum 62 ragt ausgehend von dem Abschlußteil 57
koaxial ein vorzugsweise aus Kunststoffmaterial bestehen
der Verlängerungsfortsatz 64 hinein, der sich bis etwa in
die Nähe des rückseitigen Endes der Kolbenstange 13 er
streckt. Der Verlängerungsfortsatz 64 ist beispielsgemäß
im Bereich der Begrenzungswand 63 an dem Abschlußteil 57
festgelegt, das einen Gewindefortsatz 65 tragen kann, auf
den der Verlängerungsfortsatz 64 fest aufgeschraubt ist.
Der Verlängerungsfortsatz 64 verfügt über eine zylindri
sche Außenfläche, hat jedoch einen Außendurchmesser, der
geringer ist als der von der hohlzylindrischen Außenwand
58 definierte Innendurchmesser, so daß er von der hohl
zylindrischen Außenwand 58 mit radialem Abstand koaxial
umschlossen ist. In den dabei definierten hohlzylindri
schen Ringraum 66, der zur rückseitigen Arbeitskammer 8
hin offen ist, taucht das Kapselungsrohr 44 mit seinem
vorderen freien Ende voraus koaxial ein.
Die radiale Breite des Ringraumes 66 entspricht zweck
mäßigerweise der Wanddicke des Kapselungsrohrs 44, so daß
dieses sowohl mit dem Außenumfang 67 des Verlängerungs
fortsatzes 64 als auch mit dem Innenumfang der hohl
zylindrischen Außenwand 58 in eine Relativverschiebung zu
lassendem Berührkontakt steht.
Die oben erwähnte Abdichtmaßnahme 47 zwischen dem Kapse
lungsrohr 44 und der Antriebseinheit 16 ist beim Aus
führungsbeispiel im Bereich des Außenumfanges 72 des
Kapselungsrohrs 44 zwischen diesem und der hohlzylindri
schen Außenwand 58 vorgesehen. Sie befindet sich an einer
Stelle, die unabhängig von der Axialposition der Antriebs
einheit 16 einen Dichtkontakt zwischen den beiden Teilen
gewährleistet. Beim Ausführungsbeispiel sieht die Abdicht
maßnahme 47 wenigstens eine ringförmige Dichtung 73 vor,
die an der Kolbenstange oder am Kapselungsrohr 44 z. B. in
einer Ringnut gehalten ist und mit dem anderen Bauteil
dynamisch dichtend zusammenarbeitet. Bei der besonderen
Konstruktion des Ausführungsbeispieles könnte eine Ab
dichtmaßnahme auch radial zwischen dem Kapselungsrohr 44
und dem Verlängerungsfortsatz 64 vorgesehen sein. Wichtig
ist, daß ein Eindringen von Druckmedium aus dem Gehäuse
raum 5 in den Erfassungsraum 43 ausgeschlossen ist.
Der Verlängerungsfortsatz 64 trägt im Bereich seines der
rückseitigen Abschlußwand 4 zugewandten freien Endes die
zweiten Erfassungsmittel 35. Um auch dann ein wunschgemäßes
Zusammenwirken zwischen den ersten und zweiten Erfassungs
mitteln 26, 35 zu gewährleisten, wenn die Kolbenstange 13
bezüglich des Gehäuses 1 nicht verdrehgesichert ist,
empfiehlt es sich, die zweiten Erfassungsmittel 35 mit
Bezug zur Längsachse 74 der Antriebseinheit 16 drehbar an
der Antriebseinheit 16 anzuordnen. Dadurch werden die
zweiten Erfassungsmittel 35 von den übrigen Bestandteilen
der Antriebseinheit 16 hinsichtlich der Drehbewegung ent
koppelt.
Beim Ausführungsbeispiel wird diese Entkoppelung dadurch
realisiert, daß der Verlängerungsfortsatz 64 mehrteilig
ausgeführt ist und über einen kolbenstangenfesten Grund
körper 75 verfügt, an dem ein zweiten Erfassungsmittel
35 tragender Haltekörper 76 drehbar angeordnet ist. Bevor
zugt ragt der Grundkörper 75 ausgehend vom Abschlußteil 57
bis etwa in den Bereich des Kolbens 6, wo sich der Halte
körper 76 anschließt.
Wie auch aus Fig. 3 ersichtlich ist, hat die Trägerstange
24 einen unkreisförmigen Querschnitt. Sie ragt in eine
zentrale Längsausnehmung 77 des Verlängerungsfortsatzes 64
hinein. Diese Längsausnehmung 77 ist nun im Bereich des
Haltekörpers 76 so konturiert, daß sich Verdrehsicherungs
flächen 78 ergeben, welche an zweckmäßigerweise neben den
Streifenelementen 28, 28' liegenden Flächenabschnitten der
Trägerstange 24 derart anliegen, daß ein Verdrehen des
Haltekörpers 76 bezüglich der Trägerstange 24 ausge
schlossen ist. Ist im Betrieb des Arbeitszylinders die
Antriebseinheit 16 einer Drehbewegung ausgesetzt, so
findet diese relativ zu dem drehfest mit der Trägerstange
24 gekoppelten Haltekörper 76 statt.
Um zwischen dem Grundkörper 75 und dem Haltekörper 76 die
gewünschte axiale Mitnahmeverbindung und zugleich den er
forderlichen Drehfreiheitsgrad zu gewährleisten, sind die
beiden Körper beim Ausführungsbeispiel über eine Rastver
bindungseinrichtung 82 aneinander fixiert. Hierzu kann der
Haltekörper 76 im Bereich des Außenumfanges über eine
ringsumlaufende Rastnut 83 verfügen, in die der Halte
körper 76 mit am Ende federnder Haltearme angeordneten
Rastvorsprüngen 85 eingreift.
Um trotz des dabei zwischen den beiden Körpern 75, 76
notgedrungen vorliegenden Axialspiels 86 eine unveränder
liche axiale Relativposition zwischen diesen beiden
Körpern 75, 76 vorzugeben, ist beim Ausführungsbeispiel
eine Federeinrichtung 87 zwischengeschaltet, die die
beiden Körper 75, 76 axial gegeneinander verspannt. Sie
ist beispielsgemäß in einer Erweiterung 88 der zentralen
Längsausnehmung 77 untergebracht, die im Anschluß an den
Haltekörper 76 in dem die Haltearme 84 aufweisenden
Bereich des Grundkörpers 75 vorgesehen ist. Die zweck
mäßigerweise als Druckfedereinrichtung ausgebildete Feder
einrichtung 87 stützt sich einenends am Grundkörper 75 ab
und wirkt andernends auf den Haltekörper 76 ein, der dabei
mit einer oder mehreren axial orientierten Anlageflächen
92 gegen eine oder mehrere, axial zugewandte Gegenanlage
flächen 93 des Grundkörpers 75 gedrückt wird. Die Anlage
flächen 92 und Gegenanlageflächen 93 können an den Rast
nuten 83 und Rastvorsprüngen 85 vorgesehen sein.
Die Art der Verbindung zwischen dem Kolben 6 und der
Kolbenstange 13 ist prinzipiell beliebig. Beim Aus
führungsbeispiel verfügt der Kolben 6 über einen zentralen
Durchgang 94, mit dem er auf den Rohrkörper 56 der Kolben
stange 13 aufgepreßt ist.
Claims (20)
1. Fluidbetätigter Arbeitszylinder, mit einem Gehäuse
(1), mit einer durch Fluidkraft relativ zu dem Gehäuse (1)
verschiebbaren Antriebseinheit (16), die einen in einem
Gehäuseraum (5) angeordneten und diesen in zwei Arbeits
kammern (7, 8) unterteilenden Kolben (6) sowie eine mit
dem Kolben (6) verbundene, die vordere Abschlußwand (3)
des Gehäuses (1) durchsetzende Kolbenstange (13)
aufweist, und mit einer Positionserfassungseinrichtung
(22) zur Erfassung der Relativposition zwischen der
Antriebseinheit (16) und dem Gehäuse (1), die eine an der
rückseitigen Abschlußwand (4) des Gehäuses (1) festgelegte
und in die Antriebseinheit (16) hineinragende, erste
Erfassungsmittel (26) vorgebende Trägerstange (24) sowie
an der Antriebseinheit (16) festgelegte, gemeinsam mit
dieser relativ zur Trägerstange (24) verlagerbare und mit
den ersten Erfassungsmitteln (26) der Trägerstange (24)
zusammenarbeitende zweite Erfassungsmittel (35) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein an der rückseitigen
Abschlußwand (4) des Gehäuses (1) abgedichtet fest
gelegtes, die Trägerstange (24) umschließendes Kapselungs
rohr (44) vorgesehen ist, das unter Durchsetzung der
zugeordneten rückseitigen Arbeitskammer (8) unter
Abdichtung verschieblich in die Antriebseinheit (16)
eintaucht, wobei es gemeinsam mit der Antriebseinheit (16)
einen die Trägerstange (24) mit den ersten Erfassungs
mitteln (26) und die zweiten Erfassungsmittel (35)
enthaltenden gekapselten Erfassungsraum (43) begrenzt.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abdichtmaßnahmen (47) zwischen Kapse
lungsrohr (44) und Antriebseinheit (16) im Bereich des
Außenumfanges (72) des Kapselungsrohrs (44) vorgesehen
sind.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abdichtmaßnahmen (47) zwischen
Kapselungsrohr (44) und Antriebseinheit (16) im Bereich
des Innenumfanges des Kapselungsrohrs (44) vorgesehen
sind.
4. Arbeitszylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abdichtmaßnahmen (47) wenigstens
eine ringförmige Dichtung (73) umfassen, die am Kapse
lungsrohr (44) oder an der Antriebseinheit (16) festgelegt
ist und mit dem jeweils anderen Teil in dynamischem Dicht
kontakt steht.
5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Erfassungsmittel
(35) an einem kolbenstangenfesten, stirnseitig in das
Kapselungsrohr (44) hineinragenden Verlängerungsfortsatz
(64) angeordnet sind.
6. Arbeitszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kolbenstange (13) an ihrem dem Kolben
(6) zugeordneten Endbereich über eine hohlzylindrische
Außenwand (58) verfügt, die den Verlängerungsfortsatz
(64) unter Bildung eines Ringraumes (66) mit radialem
Abstand koaxial umschließt, wobei das Kapselungsrohr (44)
in den Ringraum (66) eintaucht.
7. Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der von der hohlzylindrischen Außenwand (58)
umschlossene Raum der Kolbenstange (13) einenends zur
rückseitigen Arbeitskammer (8) hin offen ist und andern
ends von einer kolbenstangenfesten Begrenzungswand (63)
verschlossen ist, an der der Verlängerungsfortsatz (64)
festgelegt ist.
8. Arbeitszylinder nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die hohlzylindrische Außenwand (58) der
Kolbenstange (13) von einem Rohrkörper (56) gebildet ist,
in dessen vorderen Längenabschnitt ein die Begrenzungswand
(63) bildendes Abschlußteil (57) eingesetzt ist, das axial
außen über eine Befestigungseinrichtung (14) zur Fest
legung eines zu verlagernden Gegenstandes verfügen kann.
9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verlängerungsfortsatz (64)
aus Kunststoffmaterial besteht.
10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verlängerungsfortsatz (64)
einen fest an der Antriebseinheit (16) angeordneten Grund
körper (75) und einen im Bereich des der rückseitigen
Abschlußwand (4) zugewandten freien Endes des Grundkörpers
(75) angeordneten, die zweiten Erfassungsmittel (35)
tragenden separaten Haltekörper (76) umfaßt.
11. Arbeitszylinder nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Haltekörper (76) durch eine Rastver
bindungseinrichtung (82) am Grundkörper (75) festgelegt
ist.
12. Arbeitszylinder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweiten Erfassungsmittel (35) ins
besondere unter Vermittlung des Haltekörpers (76) drehfest
mit der Trägerstange (24) gekoppelt sind, wobei der Halte
körper (76) drehbar an dem Grundkörper (75) gelagert ist.
13. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Grundkörper (75)
und den Haltekörper (76) eine Federeinrichtung (87)
zwischengeschaltet ist, die die beiden Körper (75, 76)
axial gegeneinander verspannt.
14. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Erfassungsmittel
(26) wenigstens eine sich längs der Trägerstange (24) er
streckende Abgreifstrecke (a) definieren und die zweiten
Erfassungsmittel (35) von einer die wenigstens eine Ab
greifstrecke abgreifenden Abgreifeinrichtung (36) gebildet
sind.
15. Arbeitszylinder nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die wenigstens eine Abgreifstrecke von einer
Widerstandsstreifenanordnung (27) definiert ist und die
Abgreifeinrichtung (36) wenigstens eine mit der Wider
standsstreifenanordnung (27) in Berührkontakt stehende
Schleifkontaktanordnung (37) umfaßt.
16. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Er
fassungsmittel (26, 35) eine Potentiometereinrichtung (41)
bilden.
17. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungsraum (43) mit
mindestens einem Entlüftungskanal (48) kommuniziert.
18. Arbeitszylinder nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Entlüftungskanal (48) zur axialen Außen
fläche (34) der rückseitigen Abschlußwand (4) ausmündet.
19. Arbeitszylinder nach Anspruch 17 oder 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Entlüftungskanal (48) in der rück
seitigen Abschlußwand (4) des Gehäuses (1) verläuft.
20. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Entlüftungskanal (48) an
der Außenfläche (43) des Gehäuses (1) eine Anschlußein
richtung (54) zum Anschließen einer weiterführenden Fluid
leitung (55) zugeordnet ist.
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