DE2847274C2

DE2847274C2 - Kolben für einen Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE2847274C2
Application number: DE2847274A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. 6941 Fürth Habel; Werner Dipl.-Ing. 6906 Leimen Hafner; Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Carl Freudenberg KG; Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll 7300 Essling
Priority date: 1978-10-31
Filing date: 1978-10-31
Publication date: 1983-01-27
Also published as: GB2033537A; FR2440500B1; FR2440500A1; GB2033537B; DE2847274A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen pneumatische» Arbeitszylinder mit einer hindurchgeführten Kolbenstange, der einstückig aus Kunststoff hergestellt ist und dessen geringfügig kleineren ₂$ Durchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders aufweisender, außenliegender Führungsabschnitt an seinen axialen Enden in Umfangsrichtung verlaufende Dichtlippen angeformt trägt, wobei der Kolben zwischen zwei Schultern am Kolbenstangenende _Μ gehalten ist

Kolben eingangs genannter Art sind bereits bekanntgeworden. In der DE-GM 17 29 909 ist ein Lippendichtungskolben beschrieben, der aus einem Stück hergestellt ist und der in der f /ähe dt.- Lippendichtung eine Nut aufweist Dieser Lippeudichtungskolben ist mit dem Nachteil behaftet, daß das bei deu Hin- und Herbewegungen des Kolbens an den Stirnseiten des Zylinders sich ergebende Abbremsen des Kolbens über die Lippen erfolgt, wobei gleichzeitig der Befestigungsabschnitt des Kolbens mit der Kolbenstange unerwünscht beansprucht wird.

Dies kann zur vorzeitigen Abnutzung des Kolbens führen.

Aus der FR-PS 22 03 476 ist ein weiterer Kolben mit einer Kolbenstange bekannt, dessen gasdichte Führung im Zylinder über Lippen aufweisende, am Kolben angeformte konkave Membranen erfolgt, die in der der Kolbenstange zugewandten Richtung gewölbt sind. Die Kolbenstange ist mit dem Kolben verschraubt, und die andere Stirnseite des Kolbens weist einen Puffer auf. Der Befestigungsabschnitt des Kolbens mit der Kolbenstange — die Stelle, wo der Kolben mit der Kolbenstange verschraubt ist — kann beim Betrieb des Kolbens ähnlicher Beanspruchung ausgesetzt sein, wie schon beim obigen Lippendichtungskolben ausgeführt worden ist.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik, ist es die Aufgabe der Erfindung, eine pneumatische Arbeitszylinderanordnung der hier inirage stehenden ω Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und einfacher Montage größtmögliche Dichtheit gewährleistet und deren Lebensdauererv/artung durch Dämpfungsmaßnahmen erhöht wird.

Die gestellte Aufgabe wird durch einen Kolben eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß der Kolben an seiner Stirnseile einen angeformten Pufferring aufweist und der radial innen liegende Rand des Kolbens axiale ringförmige Vorsprünge trägt, über die der Kolben an der radialen Schulter der Kolbenstange abstützbarist

Ein wichtiger Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist neben der einwandfreien Abdichtung die gute und einfache Pufferung, weil der Kolben sanft an die Stirnwände des Zylinders anschlägt, da er mit diesen über die aus elastischem Material bestehenden Pufferringe in Berührung tritt Außerdem erfüllt der erfindungsgemäße Kolben zugleich vier Funktionen, nämlich: er trägt die Druckantriebsflächen und überträgt die an diesen erzeugten Kräfte auf die Kolbenstange; er besorgt die Abdichtung zwischen den Arbeitsräumen des Arbeitszylinders und der Zylinderinnenwand; er sorgt für die Führung der Kolbenstange; und er sorgt für niedere Gleitreibung zur Zylinderinnenwand. Eine getrennte Schmierung, z. B. ein Zusetzen zerstäubten Öles zu der Druckluft ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kolbens nicht mehr erforderlich. Damit entfällt auch die beträchtliche Umweltverschmutzung durch entspanntes Schmiermittel enthaltendes Druckmittel. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kolbens kann darin gesehen werden, daß der Kolben um eine geringe Strecke in axialer Richtung federnd bezüglich der Kolbenstange verschoben werden kann. Wenn dann der scheibenförmige Kolben ebenfalls in Anlage an die radialen Schultern der Kolbenstange kommt findet die axiale Relativbewegung zwischen Koihen und Kolbenstange ihr Ende, und es können große Kräfte übertragen werden.

Der erfindungsgemäße Kolben läßt sich sehr einfach automatisiert in einem einzigen Spritzvorgang herstellen. Zudem ist die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Kolbens größer als die von bekannten Kolben sowie von Kolben mit metallischem Kolbenkörper und in diesen eingesetzten Gummidichtungen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur einen axialen Schnitt durch einen Druckluft-Arbeitszylinder mit einem einstückig.-?!, durchgehend aus Kunststoff bestehenden Kolben.

In der Zeichnung ist ein Druckluft-Arbeitszylinder wiedergegeben, welcher aus einem insgesamt mit 10 bezeichneten Zylinder, einem insgesamt mit 28 bezeichneten Kolben und einer Kolbenstange 14 besteht.

Der Zylinder 10 weist eine Zylinderlaufbuchse 16, eine erste, geschlossene Stirnwand 18 und eine zweite Stirnwand 20 auf, durch welche die Kolbenstange 14 hindurchgeführt ist. Die Stirnwände 18 und 20 sind unter Zwischenschaltung von Dichtungen 22 mittels Schrauben 24 fest mit der Zylinderlaufbüchse 16 verbunden. Der durch den Kolben 14 in zwei Arbeitsräume unterteilte Zylinder 10 hat einen bei der Stirnwand 18 liegenden ersten Druckmittelkanal 26 sowie einen bei der Stirnwand 20 liegenden, entsprechenden, in der Zeichnung nicht wiedergegebenen zweiten Druckmittelkanal.

Der rotationssymmetrische Kolben 28 ist scheibenförmig ausgebildet und weist einen radial innen liegenden Befestigungsabschnitt 30 auf, welcher im Preßsitz auf einen verminderten Durchmesser aufweisenden Endabschnitt 32 der Kolbenstange 14 aufgeschoben ist. Der Befestigungsabschnitt 30 hat an seinen Enden ringförmige axiale Vorsprünge 34 und 36, welche in der Zeichnung übertrieben groß dargestellt sind und an der den Endabschnitt 32 begrenzenden radialen Schulter 38 der Kolbenstange 14 bzw. an einer radialen

Schulter 40 abgestützt sind. Letztere ist durch die Rückseite einer Halteplatte 42 vorgegeben, welche durch nicht dargestellte Senkkopfschrauben auf der Stirnseite der Kolbenstange 14 befestigt ist.

Der scheibenförmige Kolben 28 hat einen außen liegenden Führungsabschnitt 44, welcher unter geringem Abstand vor der Innenwand der Zylinderlaufbüchse 16 endet An die beiden Enden des Führungsabschnittes 44 sind Dichtlippen 46, 48 angeformt, welche kegelstumpfförrrüg sind und sich zu ihrem freien Ende hin verjüngen. Damit der Führungsabschnitt 44 einen kleinen Abstand von der Zylinderlaufbuchse 16 haben und troudem eine verhältnismäßig große radiale Länge der Dichtlippen 46, 48 erhalten werden kann, liegen zwischen den Lichtlippen und dem Führungsabschnitt ringförmige Vertiefungen 50 und 5Z

An die Stirnseiten des Kolbens 28 sind radial außerhalb der Kolbenstange 14 und radial innerhalb der Dichtlippen 46, 48 axial vorspringende Pufferringe 54, 56 angeformt, über weiche der Kolben 12 an den Stirnwänden 18 und 20 weich anschlägt, wenn er seine Endlagen erreicht

Die Stirnwand 20 hat neben einer Durchgang^öffnung 58 für die Kolbenstange 14 eine mit dieser in Verbindung stehende, zur außen liegenden Stirnseite der Stirnwand 20 hin offene ringförmige Ausnehmung 60, in welche ein Führungs- und Dichtring 62 für die Kolbenstange 14 eingesetzt ist

Letzterer ist ganz ähnlich aufgebaut wie der Kolben 28. An einen die Kolbenstange 14 unter geringem radialem Abstand umgebenden Führungsabschnitt 64 sind zu beiden Seiten Dichtlippen 66,68 angeformt, und zwischen den letzteren und dem Führungsabschnitt 64 liegen wieder ringförmige Vertiefungen 70, 72. Der Führungs- und Dichtring 62 ist über axiale Vorsprünge 74 und 76 am Boden der Ausnehmung 60 bzw. der Rückseite einer Halteplatte 78 abgestützt, welche mittels nicht gezeigter Schrauben an der Stirnwand 20 befestigt ist

Der Kolben 28 und der Führungs- und Dichtring 62 sind beide am Polyurethan gespritzt, bestehen also aus einem Kunststoff, der gute Trockenlaufeigenschaften, gute Elastizität und gute mechanische Festigkeit vereint.

Der Zylinder 10 kann ebenfalls aus Kunststoffspritzteilen bestehen, so daß der gesamte Arbeitszylinder besonders preisgünstig hergestellt werden kann und ein besonders geringes Gewicht hat

Wird bei dem oben beschriebenen Druckluft-Arbeitszylinder die Kolbenstange 14 verkantet oder in radialer Richtung beansprucht, so kommt ein Teil des Führungsabschnittes 44 des Kolbens 12 in Anlage an die Innenwand des Zylinders 10 oder ein Teil des Führungsabschnittes 64 des Führungs- und Dichtringes 62 in Anlage an die Kolbenstange 14. Durch diesen flächigen Kontakt können dann die erforderlichen Abstützkräfte nach nur geringer Bewegung der Kolbenstange 14 von der Achse des Zylinders 10 weg ohne Schwierigkeit erbracht werden. Die elastischen Dichtlippen 46, 48 und 66, 68 sorgen auch dann weiterhin für eine einwandfreie Abdichtung der Arbeitsräume des Druckluft-Arbeitszylinders.

Der Fachmann erkennt daß der oben beschriebene Druckluft-Arbeitszylinder sehr einfachen Aufbau hat; seine Teile können leicht automatisch in großen Stückzahlen hergestellt und leicht r;jsammengesetzt werden.

Soll der Kolben 28 nicht als Stufenkolben ausgebildet sein, so kann man die Stirnwand 18 einfach durch eine Stirnwand 20 und eine Halteplatte 78 mit einem Führungs- und Dichtring 62 ersetzen und durch diese Teile ein zweites Ende der Kolbenstange 14 druckmitteldicht hindurchführen.

Mit konventionellen Gummikolben können die oben erwähnten vier Funktionen nicht vereinigt werden, es ist nunmehr erstmalig gelungen, mit einem Kunststoff diese Haupteigenschaften zu erzielen. Die einteilige Ausführung aus nur einem Stoff zeichnet sich durch hohe Kostenersparnis aus und die Möglichkeit der automatischen Herstellung, was z. B. bei Kleinzylindern, Wegwerfzylindern, Billigzylindern von Bedeutung ist Die Auswahl des richtigen Gleitkunststoffes ermöglicht erstmalig einen schmierungsfreien Betrieb, welcher eine Umweltverschmutzung durch ölnebel, wie bislang bekannt, völlig vermeidet Die Lebensdauererwartungen haben sich durch Dauerlaufversuche als wesentlich höhe." ergeben als mit konventionellen Kolbenkonstruktionen mit Metallkolben und Gummidichtringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Kolben für einen pneumatischen Arbeitszylinder mit einer hindurehgeführten Stange, der einstückig aus Kunststoff hergestellt ist und dessen geringfügig kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders aufweisender.. auSenliegender Führungsabschnitt an seinen axialen Enden in Umfangsrichtung verlaufende Dichtlippen angeformt trägt, wobei der Kolben zwischen zwei Schultern am ι ο Kolbenstangenende gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) an seiner Stirnseite einen angeformten Pufferring (54, 56) aufweist und daß der radial innenliegende Rand des Kolbens axiale ringförmige Vorsprünge (34, 36) trägt, über die der Kolben an den radialen Schultern (38,40) der Kolbenstange (14) abstützbar ist