DE19858890C2

DE19858890C2 - Rodless cylinder

Info

Publication number: DE19858890C2
Application number: DE1998158890
Authority: DE
Inventors: Guenther Ehing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-19
Filing date: 1998-12-19
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2018-12-20
Also published as: DE19858890A1

Description

Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Arbeits zylinder mit einem Zylinderraum, in dem ein Arbeitskolben verfahrbar gelagert ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rodless work cylinder with a cylinder space in which a working piston is movable, according to the features of the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, dass in einem Zylinder mittels eines Druckmediums ein Kolben verschoben werden kann. Die Stellung und Arbeitskraft des Kolbens wird mittels einer Kolbenstange übertragen, die mehr oder weniger weit aus dem Zylinderraum herausragt. Als nachteilig wird hierbei angesehen, dass der Platzbedarf für eine derartige Kolben-Zylinder-Einheit in etwa der doppelten Baulänge des Zylinderraums entspricht, wofür etwa die Hälfte dieses Platzbedarfs der Zylinderraum und die andere Hälfte die ausgefahrene Kolbenstange benötigt. Oftmals steht dieser Raum jedoch nicht zur Verfügung, so dass derartige Kolben-Zylinder-Einheiten dann nicht verwendet werden können. It is known that in a cylinder by means of a Pressure medium a piston can be moved. The position and working force of the piston is achieved by means of a piston rod transmitted that more or less far from the cylinder space protrudes. A disadvantage here is considered that the Space requirement for such a piston-cylinder unit approximately corresponds to twice the overall length of the cylinder space, for what about half of this space the cylinder space and the the other half requires the extended piston rod. Often times however, this room is not available, so such piston-cylinder units are then not used can be.

Außerdem sind Arbeitszylinder bekannt, in denen ein magnetischer oder magnetisierbarer Kolben verfahrbar ist und die Stellung des Kolbens an der Außenseite des Arbeitszylinders über ein magnetisches Element abgegriffen wird. Als nachteilig wird hierbei angesehen, dass keine hohen Kräfte übertragen werden können.In addition, working cylinders are known in which a magnetic or magnetizable piston is movable and the position of the piston on the outside of the Working cylinder tapped via a magnetic element becomes. The disadvantage here is that no high Forces can be transferred.

Weiterhin ist bekannt (DE 41 04 206 A1), anstelle einer Kolbenstange ein Flach-Kunststoffband zu verwenden, wobei das Kunststoffband am Arbeitskolben befestigt ist und aus dem Druckraum herausgeführt ist. Dabei ergeben sich jedoch erhebliche Abdichtungsprobleme, so dass derartige Vorrichtungen relativ aufwendig sind.It is also known (DE 41 04 206 A1) instead of one Piston rod to use a flat plastic band, which Plastic tape is attached to the working piston and from which Pressure chamber is led out. However, this results in significant sealing problems, so that Devices are relatively expensive.

Aus der JP 1-120406 A (Patents Abstracts of Japan M-858 August 11,1989 Vol. 13/No. 360) ist ein Zylinder mit einem darin verfahrbaren Kolben bekannt geworden. Beidseits des Kolbens ist jeweils ein Faltebalg angeschlossen, die mit einem Fluid befüllbar sind, wodurch der Kolben im Zylinder verschoben wird. Der Kolben ist radial mit einem Gleitelement verbunden, welches an der Außenseite des Zylinders über den Kolben verschoben werden kann. Hierfür muß der Zylinder in Längsrichtung geschlitzt sein.From JP 1-120406 A (Patents Abstracts of Japan M-858 August 11.1989 vol. 13 / no. 360) is a cylinder with one in it movable piston become known. On both sides of the piston a bellows is connected, which with a fluid can be filled, causing the piston to move in the cylinder becomes. The piston is radially connected to a sliding element, which is on the outside of the cylinder above the piston can be moved. The cylinder must be in Be slit longitudinally.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kolbenstangenlosen Arbeitszylinder bereitzustellen, der relativ klein gebaut ist und mit dem trotzdem die Kräfte des Arbeitskolbens auf einfache Art und Weise übertragen werden können. Außerdem soll dieser Arbeitszylinder leicht abdichtbar sein.The invention is therefore based on the object rodless cylinder to provide the is built relatively small and with which the forces of Working piston can be transferred in a simple manner can. In addition, this cylinder should be easy to seal his.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Arbeitszylinder gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. This object is achieved with a working cylinder solved, which has the features of claim 1.

Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder wird vom Arbeitskolben in zwei Druckräume unterteilt, wobei in wenigstens einem dieser Druckräume ein elastisch expandierbares und komprimierbares Mittel, z. B. eine gewickelte Flachbandfeder, ein Faltenbalg, ein Wellschlauch od. dgl., vorgesehen ist, welches zwischen den Kolben und der gegenüberliegenden stirnseitigen Wand des Druckraumes aufgespannt ist. Über dieses elastisch expandierbare und komprimierbare Mittel wird dieser Druckraum in einen druckmittelfreien Raum und in einen Raum mit Druckmittel unterteilt. Dabei ist der druckmittelfreie Raum vom Raum mit Druckmittel umgeben. Im druckmittelfreien Raum befindet sich nun ein Kraftübertragungsmittel, welches am Arbeitskolben angreift und durch die stirnseitige Wand hindurchgeführt ist. Auf diese Weise kann die Stellkraft des Arbeitskolbens problemlos über das Kraftübertragungsmittel aus dem Arbeitszylinder heraus übertragen werden, wobei eine Abdichtung am Kraftübertragungsmittel nicht erforderlich ist, da sich dieses im druckmittelfreien Raum befindet. Die Dichtung selbst wird vom elastisch expandierbaren und komprimierbaren Mittel verkörpert, welches dicht am Arbeitskolben und an der stirnseitigen Wand des Druckraumes befestigt ist. Die Dichtung stellt eine statische Dichtung dar und ist daher problemlos beherrschbar.The working cylinder according to the invention is in the working piston divided two pressure rooms, in at least one of these Print rooms an elastically expandable and compressible Means, e.g. B. a wound flat ribbon spring, a bellows, a corrugated hose or the like is provided, which between the Piston and the opposite end wall of the Pressure space is spanned. About this elastic This pressure space becomes expandable and compressible into a pressure-free room and into a room with Pressure medium divided. There is the pressure-free space surrounded by pressure medium. In a pressure-free room there is now a power transmission means, which on Working piston attacks and through the front wall is passed through. In this way, the power of the Working piston easily from the power transmission means be transferred out of the cylinder, one Sealing on the power transmission means is not necessary since this is in a pressure-free room. The Seal itself is made of elastically expandable and embodies compressible means which is close to Working piston and on the front wall of the pressure chamber is attached. The seal is a static seal and is therefore easy to control.

Eine hohe Längssteifigkeit bzw. Längsabstützung wird dadurch erzielt, dass das elastisch expandierbare und komprimierbare Mittel kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil ist die dichte Packung des komprimierten elastischen Mittels, so dass relativ große Stellwege des Arbeitskolbens erzielbar sind.This results in a high degree of longitudinal rigidity or longitudinal support achieved that the elastically expandable and compressible Means is frustoconical. Another advantage is the tight packing of the compressed elastic means, so that relatively large travel distances of the working piston can be achieved are.

Mit Vorzug liegt die Spitze des Kegelstumpfes am Arbeitskolben an. Das elastisch expandierbare und komprimierbare Mittel kann aus Kunststoff, Metall, einem Verbundmaterial oder auch aus Kevlar bestehen. Eine hohe Steifigkeit gegen Kollabieren wird dadurch erreicht, dass das elastisch expandierbare und komprimierbare Mittel an der Innenseite durch eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, abgestützt ist. Diese Feder liegt in den ziehharmonikartigen Faltrillen des Mittels und hält dieses aufgespannt.The tip of the truncated cone preferably lies on the working piston on. The elastically expandable and compressible means can made of plastic, metal, a composite material or also from Kevlar exist. A high stiffness against collapse will achieved in that the elastically expandable and compressible means on the inside by a spring, in particular a coil spring is supported. That feather lies in the accordion-like folding grooves of the medium and keeps this open.

Erfindungsgemäß ist das Kraftübertragungsmittel ein flexibles Band, ein Seil, eine Kette, Zahnriemen, ein Bowdenzug od. dgl. und besteht aus Kunststoff, Metall oder dergleichen. Mit diesem Kraftübertragungsmittel können problemlos Zugkräfte umgelenkt und übertragen werden.According to the invention, the force transmission means is flexible Band, a rope, a chain, timing belt, a Bowden cable or the like. and is made of plastic, metal or the like. With This power transmission means can easily pull redirected and transferred.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass in jedem Druckraum ein elastisch expandierbares und komprimierbares Mittel vorgesehen ist und an beiden Seiten des Arbeitskolbens ein Kraftübertragungsmittel angreift. Somit können in beiden Verschieberichtungen des Arbeitskolbens Zugkräfte übertragen werden. A further training provides that in every pressure room elastically expandable and compressible means provided and on both sides of the working piston Power transmission means attacks. Thus, in both Transfer directions of the working piston transfer tensile forces become.

Erfindungsgemäß ist das Kraftübertragungsmittel außerhalb des Zylinderraums über geeignete Umlenkmittel umgelenkt. Die Umlenkmittel können z. B. Rollen, Kettenräder, Gleitsteine od. dgl. sein. Auf diese Weise kann die am Kraftübertragungsmittel angreifende Zugkraft problemlos in jede Richtung umgelenkt werden.According to the invention, the force transmission means is outside the Deflected cylinder space via suitable deflecting means. The Deflection means can, for. B. rollers, sprockets, sliding blocks or the like. In this way, the Power transmission means attacking pulling force in to be redirected in every direction.

Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das eine Ende des Kraftübertragungsmittels an der einen Seite und das andere Ende des Kraftübertragungsmittels an der anderen Seite des Arbeitskolbens angreift. Auf diese Weise wird ein geschlossener Strang geschaffen, an welchem z. B. ein Mitnehmer befestigt werden kann, der über den Arbeitszylinder bewegt wird.One embodiment provides that one end of the Power transmission means on one side and the other End of the power transmission means on the other side of the Piston attacks. This way, a closed strand created, on which z. B. a driver can be attached, which moves over the working cylinder becomes.

Mit Vorzug herrscht im Druckraum ein Überdruck oder ein Unterdruck. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl mit Unterdruck als auch mit Überdruck betrieben werden, wobei sowohl hydraulische als auch pneumatische Mittel denkbar sind.There is preferably an overpressure or a in the pressure chamber Vacuum. The device according to the invention can be used both with Vacuum as well as operated with overpressure, whereby both hydraulic and pneumatic means are conceivable.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten und in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which under A particularly preferred reference to the drawing Embodiment is described in detail. You can those shown in the drawing and in the claims and Features mentioned in the description for themselves or be essential to the invention in any combination.

Die Zeichnung zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Dieser Arbeitszylinder 10 besitzt einen Zylinderraum 12, der einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Im Zylinderraum 12 ist ein Arbeitskolben 14 verfahrbar gelagert, wobei der Arbeitskolben 14 an seiner Umfangsfläche 16 mittels einer Dichtung 18 dicht an der Innenoberfläche des Zylinderraums 12 anliegt. Der Zylinderraum 12 wird vom Arbeitskolben 14 in zwei Druckräume 20 und 22 unterteilt, wobei die Druckräume 20 und 22 von stirnseitigen Wänden 24 und 26 abgeschlossen sind.The drawing shows a particularly preferred embodiment of the working cylinder according to the invention, which is designated overall by 10. This working cylinder 10 has a cylinder space 12 which has a circular cross section. A working piston 14 is movably mounted in the cylinder chamber 12 , the working piston 14 abutting on its peripheral surface 16 by means of a seal 18 close to the inner surface of the cylinder chamber 12 . The cylinder space 12 is divided by the working piston 14 into two pressure spaces 20 and 22 , the pressure spaces 20 and 22 being closed off by end walls 24 and 26 .

In jedem Druckraum 20 und 22 befindet sich ein elastisch expandierbares und komprimierbares Mittel 28, z. B. ein Faltenbalg 30. Dieser Faltenbalg 30 ist sowohl am Arbeitskolben 14 als auch an den Innenflächen der beiden Wände 24 und 26 dicht befestigt. Durch den Faltenbalg 30 werden die beiden Druckräume 20 und 22 in jeweils einen druckmittelfreien Raum 32 und in einen Raum mit Druckmittel 34 unterteilt. Das Druckmittel kann über jeweils einen Druckmittelanschluss 36 in den Raum 34 eingebracht bzw. diesem Raum entnommen werden.In each pressure chamber 20 and 22 there is an elastically expandable and compressible means 28 , e.g. B. a bellows 30th This bellows 30 is tightly attached to both the working piston 14 and the inner surfaces of the two walls 24 and 26 . The bellows 30 divide the two pressure spaces 20 and 22 into a pressure-free space 32 and into a space with pressure medium 34 . The pressure medium can be introduced into or removed from the space 34 via a pressure medium connection 36 in each case.

Am Arbeitskolben 14 ist eine Gewindestange 38 über zwei Muttern 40 befestigt, wobei mittels der Muttern 40 außerdem die Faltenbalge 30 am Arbeitskolben 40 befestigt werden. An der Gewindestange 38 ist außerdem ein Kraftübertragungsmittel 42, z. B. ein Seil 44, befestigt. Dieses Seil 44 ist um vier Umlenkrollen 46 gelegt und bildet eine geschlossene Kurve, an welcher ein Mitnehmer 48 befestigt ist. Wird also der Arbeitskolben 14 bewegt, dann wird über das Seil 44 der Mitnehmer 48 mitgenommen.A threaded rod 38 is fastened to the working piston 14 by means of two nuts 40 , the bellows 30 also being fastened to the working piston 40 by means of the nuts 40 . On the threaded rod 38 is also a power transmission means 42 , for. B. a rope 44 attached. This cable 44 is laid around four deflection rollers 46 and forms a closed curve to which a driver 48 is fastened. Thus, if the working piston 14 is moved, the driver 48 is carried along via the cable 44 .

Da sich sowohl die Gewindestange 38 als auch das Seil 44 innerhalb der Faltenbalge 30 und somit im druckmittelfreien Raum 32 befinden, bedarf es keiner Abdichtung des Seils 44 an den Wänden 24 und 26. Die Wände 24 und 26 können mit ausreichend großen Durchführungen 50 versehen sein, über welche das Seil 40 aus dem Zylinderraum 12 herausgeführt wird. Der Faltenbalg 30 ist kegelstumpfförmig aufgebaut, wobei die Spitze des Kegelstumpfs am Arbeitskolben 14 anliegt. Die Wand des Faltenbalgens 30 ist ziehharmonikaartig gefaltet, wobei sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite jeweils eine Spiralfeder 52 und 54 anliegt, welche in die jeweiligen Falten des Faltenbalges 30 greift und diesen aufspannt. Der Faltenbalg 30 wird dadurch druckstabil, und eine sichere Faltung, wie im Druckraum 20 gezeigt, ist gewährleistet.Since both the threaded rod 38 and the cable 44 are located within the bellows 30 and thus in the pressure-free space 32, there is no need to seal the cable 44 on the walls 24 and 26 . The walls 24 and 26 can be provided with sufficiently large bushings 50 , via which the cable 40 is led out of the cylinder space 12 . The bellows 30 is constructed in the shape of a truncated cone, the tip of the truncated cone abutting the working piston 14 . The wall of the bellows 30 is folded like an accordion, both on the inside and on the outside in each case a coil spring 52 and 54 which engages in the respective folds of the bellows 30 and spans it. The bellows 30 is thereby pressure-stable, and a secure folding, as shown in the pressure chamber 20 , is ensured.

Da das Kraftübertragungsmittel 42 unmittelbar nach dem Verlassen des Zylinderraums 12 umgelenkt wird, ist die Baulänge des gesamten Arbeitszylinders 10 nur unwesentlich größer als die Länge des Zylinderraums 12, und es ist gewährleistet, dass trotz Hindurchführung des Kraftübertragungsmittels 42 durch die beiden Wände 24 und 26 die beiden Räume 34 mit Druckmittel dicht sind.Since the force transmission means 42 is deflected immediately after leaving the cylinder space 12 , the overall length of the entire working cylinder 10 is only slightly greater than the length of the cylinder space 12 , and it is ensured that despite passing the force transmission means 42 through the two walls 24 and 26 the both rooms 34 are sealed with pressure medium.

Claims

1. Rodless working cylinder ( 10 ) with a cylinder ( 12 ) in which a working piston ( 14 ) is movably mounted, the working piston ( 14 ) dividing the cylinder space ( 12 ) into two pressure spaces ( 20 and 22 ) and the pressure spaces ( 20 and 22 ) each have a pressure medium connection ( 36 ), an elastically expandable and compressible means ( 28 ) between the working piston ( 14 ) and the opposite end wall ( 24 , 26 ) in at least one pressure chamber ( 20 or 22 ) of the pressure chamber ( 20 , 22 ) is spanned and divides the pressure chamber ( 20 , 22 ) into a pressure medium-free space ( 32 ) and a space ( 34 ) with pressure medium, a force transmission means ( 42 ) acting on the working piston ( 14 ), characterized in that that the space ( 34 ) with pressure medium is between the cylinder ( 12 ) and the compressible means ( 28 ), that the force transmission means ( 42 ) is flexible and due to the pressure medium-free space m ( 32 ) and the end wall ( 24 , 26 ) is passed.

2. Working cylinder according to claim 1, characterized in that the elastically expandable and compressible means ( 28 ) is a bellows ( 30 ), a corrugated hose, a tightly wound flat ribbon spiral spring.

3. Working cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that the elastically expandable and compressible means ( 28 ) is frustoconical.

4. Working cylinder according to claim 3, characterized in that the tip of the truncated cone abuts the working piston ( 14 ) or the cylinder bottom.

5. Working cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that the elastically expandable and compressible means ( 28 ) is supported on the inside and / or on the outside by a spring ( 52 , 54 ) against collapse.

6. Working cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission means is a flexible band, a rope ( 44 ), a chain, a toothed belt, a Bowden cable.

7. Working cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that in each pressure chamber ( 20 , 22 ) an elastically expandable and compressible means ( 28 ) is provided and on both sides of the working piston ( 14 ) acts on a force transmission means ( 42 ).

8. Working cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission means ( 42 ) outside the cylinder space ( 12 ) is deflected via suitable deflection means ( 46 ).

9. Working cylinder according to claim 7 and 8, characterized in that the one end of the power transmission means ( 42 ) on one side and the other end of the power transmission means ( 42 ) engages on the other side of the working piston ( 14 ).

10. Working cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that there is an overpressure or a vacuum in the pressure chamber ( 20 , 22 ).