DE2937412A1

DE2937412A1 - Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE2937412A1
Application number: DE19792937412
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1979-09-15
Filing date: 1979-09-15
Publication date: 1981-04-09
Also published as: DE2937412C2

Description

Arbeitszylinder
Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei derartigen bekannten Arbeitszylindern kann der Kolben zusammen mit der Kolbenstange durch Einwirkung äußerer Kräfte auf die letztere um die Achse des Arbeitszylinders gedreht werden. Selbst dann, wenn keine derartigen äußeren Kräfte auf den Arbeitszylinder einwirken, kann es im Laufe der Zeit nach wiederholter Betätigung des Arbeitszylinders zu einem Verdrehen von Kolben und Kolbenstange kommen, insbesondere bei kleinen derartigen Arbeitszylindern wie miniaturisierten Druckluftzylindern, bei welchen die Reibung zwischen Kolben und Zylinder nur klein ist. Für viele Anwendungsfälle ist es jedoch erforderlich, daß Kolbenstange und Kolben eine definierte unveränderliche Winkelstellung einnehmen.
Nun kann man die Nichtverdrehbarkeit von Kolben und Kolbenstange zwar dadurch sicherstellen, daß man dem Kolben und dem Zylinder einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt gibt. Dies bedingt å jedoch eine erhebliche Erhöhung der Fertigungskosten. Man kann auch der Kolbenstange einen polygonalen Querschnitt geben und eine entsprechende Kolbenstangenführung vorsehen; oder man kann die Kolbenstange ausserhalb des Arbeitszylinders an eine parallel zu ihr angeordnete Führungsstange koppeln, die ihrerseits in stationären Lagern läuft. Auch diese Lösungen haben den Nachteil hohen mechanischen Aufwandes.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Arbeitszylinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine feste winkelmäßige Ausrichtung von Kolben und Kolben stange bei mechanisch weiterhin einfachem und kompaktem Aufbau des Arbeitszylinders sichergestellt ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Arbeitszylinder gemäß Anspruch 1.
Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder besteht weiterhin aus lauter Bauteilen, welche rotationssymmetrisch sind und sich somit leicht auf Drehbänken herstellen lassen. Soweit gespritzte Bauteile verwendet werden, ist die Herstellung der Spritzformen unter Verwendung umlaufender Werkzeuge möglich, so daß diese Formen nur wenig kosten. Der mechanische Mehraufwand gegenüber herkömmlichen Arbeitszylindern ist praktisch vernachlässigbar; trotzdem wird eine sehr wirksame zwangsmäßige Positionierung von Kolben und Kolbenstangen in Winkelrichtung erhalten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird erreicht, daß die Unsymmetrie der Druckbeaufschlagung des Kolbens klein bleibt. Damit sind auch die auf den Kolben ausgeübten Kippmomente klein.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird erreicht, daß die Kolbenstange mit zur Aufnahme von auf den Kolben ausgeübten Kippmomenten beiträgt.
Die auf die Kolbenstange hierbei ausgeübten Drehmomente können bei Ausbildung der Kolbenstangenführung gemäß Anspruch 4 sehr gut aufgenommen werden.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 wird dabei erreicht, daß die Kolbenstange auch bei Ausübung von Kippmomenten leicht beweglich ist.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird eine symmetrisch verteilte Aufnahme der auf den Kolben ausgeübten Kippmomente durch beide Kolbenstangenführungen erzielt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen doppelt wirkenden Druckluftzylinder mit unverdrehbarem Kolben; Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch den Druckluftzylinder nach Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie II-II und Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen weiteren Druckluftzylinder.
Der in Fig. 1 gezeigte Druckluftzylinder hat einen Zylinder lo, welcher durch zwei Stirnwände 12 und 14 verschlossen ist.
Letztere enthalten jeweils eine Anschlußöffnung 16 bzw. 18 zum Zuführen und Abführen von Druckmittel.
Im Zylinder 1o ist ein Kolben 20 verschiebbar angeordnet, welcher eine exzentrische axiale Gewindebohrung 22 aufweist.
In eine breite Umfangsnut 24 des Kolbens 20 ist ein entsprechend breiter Gleitdiohtring 26 aus einem Gleitlagermaterial mit niederer Reibung eingesetzt, z.B. aus Polytetrafluoräthylen.
In die Gewindebohrung 22 ist ein mit Gewinde versehener Endabschnitt 28 einer Kolbenstange 30 fest eingeschraubt, wobei zwischen die den Endabschnitt 28 begrenzende Schulter der Kolbenstange 30 und die hintere Stirnfläche des Kolbens 20 eine Dichtscheibe 32 eingespannt ist.
Die Führung der Kolbenstange 30 besorgt ein auf die rechtsgelegene Stirnwand 14 fest aufgesetzter Führungsblock 34 mit auf der Kolbenstange 30 laufenden Gleitdichtringen 36 und 38, welche unter axialem Abstand angeordnet sind und ebenfalls aus Gleitlagermaterial bestehen.
Man erkennt, daß aufgrund des Abstandes d zwischen der in der Zeichnung mit 4o bezeichneten Achse des Kolbens 20 und der in der Zeichnung mit 42 bezeichneten Achse der Kolbenstange 3o ein Verdrehen von Kolben und Kolbenstange nicht möglich ist, da einer Drehung des Kolbens um die Achse 42 vom Zylinder 1o Widerstand entgegengesetzt wird.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß zum Zwecke der Verdrehsicherung von Kolben und Kolbenstange schon ein kleiner Achsabstand d ausreichend ist. Damit ist auch die Unsymmetrie der Druckbeaufschlagung des Kolbens 20 klein.
Die noch verbleibenden Kippmomente auf den Kolben 20 werden dadurch gut aufgefangen, daß der Gleitdichtring 26 große axiale Abmessung hat und aus verhältnismäßig hartem Gleitlagermaterial besteht. Ausserdem hat die Kolbenstange 30 einen größeren Durchmesser als dies zur axialen Kraftübertragung an und für sich notwendig ist. Damit kann auch sie zur Aufnahme der auf den Kolben ausgeübten Kippmomente beitragen. Die entsprechenden Reaktionsmomente für die Kolbenstange können dadurch gut bereitgestellt werden, daß auch die Gleitdichtringe 36 und 38 unter großem axialem Abstand angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt einen abgewandelten Druckluftzylinder, bei welchem die Kolbenstange in beiden Stirnwänden 12 und 14 geführt ist, so daß beide Druckangriffsflächen des Kolbens gleich groß sind.
Teile des Druckluftzylinders, welche obenstehend schon unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen versehen und brauchen hier nicht noch einmal im einzelnen erläutert zu werden.
Die Kolbenstange besteht nun aus zwei gleichen Querschnitt aufweisenden Kolbenstangenteilen 30a und 3ob, welche in die beiden Stirnseiten des Kolbens 22 derart eingeschraubt sind, daß ihre Achsen 42a und 42b bezüglich der Achse 4o des Kolbens spiegelbildlich zueinander verlaufen.
Die linke Stirnwand 12 des Zylinders 1o ist beim Druckluftzylinder nach Fig. 3 genauso mit einem Führungsblock 34 versehen wie die rechte Stirnwand 14, nur ist diwtinks gelegene Stirnwand um 1800 in Winkelrichtung versetzt angeordnet.
Damit kann man ein und denselben Stirnwandtyp sowohl als linke als auch als rechte Stirnwand verwenden. Man erkennt, daß durch die entgegengesetzt gleich große Exzentrizität der beiden Kolbenstangenteile 30a und 30b eine noch sichere Aufnahme von auf den Kolben 20 ausgeübten Kippmomenten erhalten wird, so daß der breite Gleitdichtring 26 diese Aufgabe nur in vermindertem Ausmaße noch erfüllen muß. Man wird also freier in der Wahl des Materiales für den Gleitring 26.
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Claims

Arbeitszylinder Ansprüche Arbeitszylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Zylinder, einem dicht in diesem verschiebbaren Kolben und einer in mindestens einer Zylinderstirnwand geführten Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (30) exzentrisch am Kolben (20) befestigt ist, daß die Kolbenstangenführung (34) in der Zylinderstirnwand (14) entsprechend exzentrisch angeordnet ist und daß der Kolben (20) eine über einen großen Teil seiner axialen Erstreckung verlaufende Dichtpackung (26) aus Material niederer Reibung trägt.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Achse (42) der Kolbenstange (30) und der Achse (4o) des Zylinders (lo) klein ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (30) großen Durchmesser hat.
4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (34) große axiale Abmessung hat.
5. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (34) Dichtringe (36,38) aus Material niederer Reibung aufweist.
6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kolben auf beiden Stirnseiten mit gleichen Durchmesser aufweisenden Kolbenstangen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenstangen (30a,30b) unter entgegengesetzt gleich großer Exzentrizität angeordnet sind.