DE2521364A1

DE2521364A1 - Kolben-zylinder-kombination mit einem hin und her bewegbaren und hierbei unverdrehbar gelagerten arbeitskolben

Info

Publication number: DE2521364A1
Application number: DE19752521364
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1975-05-14
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1976-11-25

Description

Kolben-Zylinder-Kombination mit einem hin und her bewegbaren und hierbei unverdrehbar gelagerten Arbeitskolben Die Erfindung betrifft eine Solben-Zylinder-Sombination mit einem in einem Zylinder zum Ausführen einer Arbeitsbewegung in Zylinderlängsrichtung hin und her bewegbaren und hierbei unverdrehbar gelagerten Arbeitskolben.
Die Erfindung bezieht sich also auf eine Kolben-Zylinder-Kombination, bei der die Lage des Arbeitskolbens in Umfangsrichtung gesehen fixiert ist. Bei derartigen Kolben-Zylinder-Kombinationen sollten die für die unverdrehbare Lagerung des Arbeitskolbens zu treffenden Maßnahmen die Längsführung des Arbeitskolbens, beispielsweise durch auftretende Reibungskräfte, nicht oder nur in zu vernachlässigender Weise ungünstig beeinflussen. Ferner sollte der Aufbau derartiger Kolben-Zylinder-Lombinationen einfach sein, um sowohl eine billige Herstellung als auch eis ein fache montage zu erreichen und um evtl. deffekte Teile ohne allzugroße Umstände auswechseln zu können. Ferner sollte die Abdichtung nicht unter den zu treffenden Maßnahmen leiden. Die bekannten Anordnungen vergleichbarer Art erfüllen diese Forderung nicht oder nur in geringem Maße.
Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine Kolben-Zylinder-Eombination der vorgenannten Art zu schaffen, welche die genannten Bedingungen auf optimale Weise erfüllt.
Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich im Inneren des Zylinders in der Längsrichtung eine mit dem Zylinder fest verbundene Führungsstange mit nichtkreisförmigem Außenquerschnitt erstreckt, an der der Arbeitskolben und/oder eine mit dem Arbeitskolben fest verbundene Kolbenstange mindestens mit einem als Führungsstück ausgebildeten Bereich, der einen dem Außenquerschnitt der Führungsstange entsprechenden Innenquerschnitt aufweist, sitzt und geführt ist. Eine solche Lagerung des Arbeitskolbens beeinträchtigt seine Längsführungseigenschaften nicht. Die erfindungsgemäße Anordnung besteht ferner aus wenigen, einfach zusammenbaubaren Einzelteilen. Schließlich treten keine Abdichtungsprobleme auf, wie im einzelnen an Hand der Figurenbeschreibung noch näher erläutert werden wird.
Zweckmäßigerweise entspricht der Außen- bzw. Innenquerschnitt der Führungsstange bzw. des Führungsstücks dem tuerschnitt eines Mehrecks und hierbei insbesondere dem eines Vierecks oder dem eines Sechseckes. Auch ist es möglich, daß die Führungsstange und das Führungsstück nach Art einer Seilverzahnung ineinandergreifen. Im übrigen sind auch nichteckige Aussen- bzw. Innenquerschnitte beispielsweise elliptischer Gestalt denkbar, deren Herstellung allerdings mit mehr Aufwand verbunden ist. Eine besonders gute Längsführung erhält man, wenn das Führungsstück am Arbeitskolben angeordnet ist und die Führungsstange die Kolbenstange lose durchgreift, wobei in diesem Falle die Kolbenstange aus einem Rohrprofil mit kreisförmigem Außen- und Innendurchmesser bestehen und dieser Innendurchmesser dem größten Durchmesser der Führungsstange entsprechen kann. In diesem Falle tritt auch bei starken Radialbelastungen keine erhöhte Reibung auf, so daß insbesondere das Auftreten des sogenannten Stich slip't-Effektes vermieden wird. Ferner ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange mit einem der beiden den Zylinder an seinen axialen Enden abschließenden Zylinderdeckel fest verbunden ist und sich bis zum gegenüberliegenden Zylinderdeckel erstreckt, der von der Kolbenstange durchdrungen wird, deren im Inneren des Zylinders endigender Endbereich mit dem Arbeitskolben fest verbunden ist, der über die Kolbenstange übersteht und an seiner überstehenden partie das Führungsstück aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie weitere, bis jetzt noch nicht erwähnte zweckmäßige Maßnahmen werden nun an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 den Längsschnitt einer Eolben-Zylinder-Kombination gemäß der Erfindung Fig. 2 die Führungsstange der Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht, Fig. 3 die Draufsicht einer weiteren Einzelheit der in Fig. 1 dargestellten Eolben-Zylinder-Eombination und Fig. 4 eine weitere Möglichkeit der Ausbildung der Führungsstange in Draufsicht.
Die in der Zeichnung dargestellte Kolben-Zylinder-Kombination besitzt einen Zylinder 1, in dem ein Arbeitskolben 2 in Zylinderlängsrichtung hin und her bewegbar geführt ist.
Im Inneren des Zylinders 1 erstreckt sich ferner in dessen Längsrichtung eine mit dem Zylinder 1 fest verbundene Führungsstange 3. Diese Führungsstange 3 ist mit einem der beiden den Zylinder 1 an seinen axialen Enden abschließenden Zylinderdeckel 4, 5, nämlich mit dem Zylinderdeckel 4 fest verbunden, wobei die Führungsstange 3 einen in den Zylinderdeckel 4 eingreifenden Fortsatz 6 aufweist. Der Fortsatz 6 besitzt eine Stift- oder Splintbohrung 7, in die ein Stift oder Splint 8 eingesteckt ist, der außerdem noch entsprechende Bohrungen 9, 1o im Zylinderdeckel 4 zum Herstellen einer Stift- oder Splintverbindung durchgreift.
Die den Fortsatz 6 der Führungsstange 3 unmittelbar umgreifende Partie des Zylinderdeckels 4 wird ferner von einer Hülse 11 gebildet, in die gemäB Fig. 2 bei der Montage der Fortsatz q in Richtung gemäß Pfeil 12 eingesteckt wird.
Desweiteren sind die Bohrungen 9, lo im Zylinderdeckel 4 an einem den Fortsatz 6 umgreifenden Vorsprung 13 des Zylinderdeckels 4 angeordnet, der nach innen gerichtet ist und einen in bezug auf den Zylinderdurchmesser kleineren Durchmesser besitzt.
Die Führungsstange 3 erstreckt sich im Inneren des Zylinders 1 vom Zylinderdeckel 4 bis zum gegenüberliegenden Zylinderdeckel 5 und weist einen dem Querschnitt eines Mehreckes entsprechenden Außeaquerschnitt auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Mehreck ein Sechseck, so daß die Führungsstange 3 auf einfachste Weise aus einem Sechskant-Profil besteht. Auch die Verwendung eines Viereck-Profils ist denkbar, ebenso wie jedes andere ehreck-Profil.
Der dem Zylinderdeckel 4 gegenüberliegende Zylinderdeckel 5 wird von einer Kolbenstange 14 durchdrungen, deren im Inneren des ylinders 1 endigender Endbereich 15 mit dem Arbeitskolben 2 beispielsweise durch Verschrauben fest verbunden ist. Der Arbeitskolben 2 steht gegenüber dem Endbereich 15 der Kolbens tange 14 vor und weist an seiner überstehenden Partie ein Führungsstück 16 auf. Das Führungsstück 16 wird von einem mit dem restlichen Teil des Arbeitskolbens 2 fest verbundenen Führungsring mit einem Innenquerschnitt gebildet, der dem Außenquerschnitt der Führungsstange 3 entspricht, d.h. beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Innenquerschnitt des Führung stückes 16 von einem Sechseck gebildet, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist. Das Führungsstück 16 dient zur drehfesten Lagerung des Arbeitskolbens 2 an der Führungsstange 3.
Aufgrund des Vorhandenseins des mit seinem Innenquerschnitt dem Außenquerschnitt der Führungsstange 3 angepaßten Führungsstückes 16 können der außerdem noch auf der Hührungsstaage 3 sitzende Bereich 17 des Arbeitskolbens 2 sowie die Kolbenstange 14 einen kreisförmigen Innenquerschnitt besitzen, ohne daß die Führungseigenschaften hierunter leiden. Das Führungsstück 16 ist also bein dargestellten Ausführungsbeispiel am Arbeitskolben 2 angeordnet und die Kolbenstange 14 wird von der Führungsstange 3 lose durchgriffen. Dabei entspricht der Innendurchmesser der aus einem Rohrprofil mit kreisförmigem Außen- und Innenquerschnitt bestehenden Kolbenstange 14 dem größten Durch messer der Führungsstange, so daß die Führungsstange 3 mit ihren wanten 18, 19, 20, 21 an der Kolbenstange 14 anliegt, was sich auf die Führung vorteilhaft auswirkt.
Selbstverständlich ist es prinzipiell auch Möglich, den Indenquerschnitt der Kolbenstange durchgehend entsprechend dem Außenquerschnitt der Führungsstange auszubilden oder ein des Fürrungsstück 16 entsprechendes Führungsstück an der Kolbenstange anzuordnen. Auch kann auf die oben beschriebene Weise die drehfeste Lagerung eines mit einer beide Zylinderdeckel durchdringenden Kolbenstange verbundenen Brbeitskolbens erzielt werden. In jedem Falle ergibt sich, daß sich in Inneren des Zylinders in dessen Längsrichtung eine mit dem Zylinder fest verbundene Führungsstange mit nichtkreisförmigem Außenquerschnitt erstreckt, auf der der Arbeitskolben und/oder eine mit dem Arbeitskolben fest verbundene Kolbenstange mindestens mit einem als Führungsstück ausgebildeten Bereich, der einen dem Außenquerschnitt der Führungsstange entsprechenden kuerscbnftt aufweist, sitzt und geführt ist.
In kig. 4 ist noch eine weitere Möglichkeit der Ausbildung der Führungsstange gezeigt. Dabei weist die Führungsstange 22 keilförmige Zähne 23 auf, so daß die Führungsstange 22 und ein entsprechend ausgebildetes Führungsstück nach Art einer Keilverzahnung ineinandergreifen. Ganz allgemein läßt sich mit jeder nichtkreisrunden Ausbildung der Führungsstange eine drehfeste Lagerung des Arbeitskolbens erzielen, so ist es beispielsweise auch denkbar, einen elliptischen Querschnitt od.dgl. für die Führungsstange zu wählen.
Die drehfeste Lagerung des Arbeitskolbens 2 bringt keine Dichtungsprobleme mit sich. Wie nämlich aus Fig. 1 hervorgeht, sind sämtliche bei der Hin- und Herbewegung des Arbeitskolbens 2 relativ zueinander bewegten Flächen von kreisförmigem Querschnitt, die sich auf einfache Weise mit Hilfe der Dichtungen 24, 25, 26, 27 abdichten lassen.
Von diesen richtungen dienen die Dichtungen 24, 25 zur Abdichtung des Arbeitskolbens gegen den Zylinder und die Dichtungen 26 und 27 zur Abdichtung der Kolbenstange 14 gegen den Zylinderdeckel 5. Keine dieser Dichtungen mußte aufgrund der drehfesten Lagerung des Arbeitskolbens zusätzlich angebracht werden, so daß auch kein Mehraufwand an Dichtungsmaterial benötigt wird.

Claims

Ansprüche

1. : KolEen-Zylinder-Kombination mit einem in einem Zylinder zum Ausführen einer Arbeitsbewegung in Zylinderlängsrichtung hin und her bewegbaren und hierbei unverdrehbar gelagerten hrbeitskolben, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Inneren des Zylinders (1) in dessen Längsrichtung eine mit dem Zylinder (1) fest verbundene Führungsstange (3) mit nichtkreisförmigem Außenquerschnitt erstreckt, an der der Arbeitskolben (2) und/oder eine mit dem Arbeitskolben fest verbundene Kolbenstange (14) mindestens mit einem als Führungsstück (16) ausgebildeten Bereich, der einen dem Außenquerschnitt der Führungsstange (3) entsprechenden Innenquerschnitt aufweist, sitzt und geführt ist.

2. Kolben-zylinder-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (3) und das Führungsstück (16) einen Außen- bzw. einen Innenquerschnitt besitzen, der dem Querschnitt eines Mehrecks entspricht.

3. Kolben-Zylinder-Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehreck ein Viereck oder ein Sechseck ist.

4. Kolben-Zylinder-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (22) und das Führungsstück nach Art einer Keilverzahnung ineinandergreifen.

5. Kolben-Zylinder-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (16) am Arbeitskolben (2) angeordnet ist und daß die Führungsstange (3) die Kolbenstange (14) lose durchgreift.

6. Kolben-Zylinder-Eombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (14) aus einem Rohrprofil mit kreisförmigem Außen- und Innenquerschnitt besteht, wobei der Innendurchmesser dem größten Durchmesser der Führungsstange (3) entspricht.

7. Eolben-Zylinder-Eombination nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (16) aus einem gesonderten, mit dem Arbeitskolben (2) bzw. der Kolbenstange (14) fest verbundenen Führungsring mit entsprechendem Innenquerschnitt besteht.

8. Eolben-Zylinder-Eombination nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (3) mit einem der beiden den Zylinder (1) an seinen axialen Enden abschließenden Zylinderdeckel fest verbunden ist.

9. Kolben-Zylinder-Kombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (3) einen in den Zylinderdeckel (4) eingreifenden Fortsatz (6) aufweist, der mit dem Zylinderdeckel (4) über eine Stift- oder Splintverbindung fest verbunden ist.

lo. Kolben-Zylinder-Kombination nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Führungsstange (3) fest verbundene Zylinderdeckel (4) einen axial nach innen gerichteten und den Fortsatz (6) umgreifenden Vorsprung mit einem in bezug auf den Zylinderdurchmesser kleineren Durchmesser besitzt.

11. Eolben-Zylinder-Sombination nach Anspruch 9 oder lo, dadurch gekennzeichnet, daß die den Fortsatz (6) der Führungsstange unmittelbar umgreifende Partie des Zylinder deckels (4) von einer Hülse (11) aus Stahl gebildet wird.

12. Eolben-Zylinder-Eombination nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (3)im Inneren des Zylinders (1) vom einen der beiden Zylinderdeckel bis zum anderen Zylinderdeckel verläuft.

13. Kolben-Zylinder-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (3) mit einem der beiden den Zylinder (1) an seinen axialen Enden abschließenden ylinderdeckel (4) fest verbunden ist und sich bis zum gegenüberliegenden Zylinderdeckel (5) erstreckt, der von der Kolbenstange (14) durchdrungen wird, deren im Inneren des Zylinders (1) endigender Endbereich mit dem Arbeitskolben (2) fest verbunden ist, der über die Kolbenstange (14) übersteht und an seiner überstehenden Partie das Führungsstück (16) aufweist.