DE2937412C2

DE2937412C2 - Kolbenanordnung

Info

Publication number: DE2937412C2
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: 1983-01-20
Also published as: DE2937412A1

Description

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Die Erfindung betrifft eivie Kolt.nanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen bekannten Kolbe! anordnungen, wie sie z. B. in der Veröffentlichung »Triple Cylinders« der Advance Automaton Co., Inc, Chicago, beschrieben sind, kann der Kolben zusammen mit der Kolbenstange durch Einwirkung äußerer Kräfte auf die letztere um die Achse des Arbeitszylinders verdreht 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 Kolbenslange und Kolben eine definierte unveränderliche Winkelstellung einnehmen. Auch bei der Anordnung nach aer US-PS 29 87 046 kann ein Verdrehen des Kolbens während des Betriebs nicht verhindert werden: hier ist zwar an der der Kolbenstange abgewandten Seite des Kolbens ein exzentrischer Vorsprung vorgesehen, der für die Montage in eine entsprechende Ausnehmung an einem der Zylinderdeckel eingesteckt werden kann, jedoch dient dies nur dazu, daß die Kolbenstange leichter in den Kolben ein- und ausgeschraubt werden kann, im Betrieb kann eine Verdrehung des Kolbens nicht verhindert werden. Nun kann man die Nichtverdrehbarkeit Von Kolben und Kolbenstange zwar dadurch sicherstellerij ■ daß man dem Rolben lind dem Zylinder einen von der Kfeisförrn abweichenden Querschnitt gibt. Dies bedingt jedoch eine erhebliche Erhöhung der Fertigungskosten, Mail kann auch der Kolbenstange einen polygonalen Querschnitt geben und eine entsprechende Kölbenstangenführung 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.

Die vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe ^gründe, eine Anordnung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, bei der bei mechanisch einfachem und kompaktem Aufbau eine feste winkelmäßige Ausrichtung von Kolben und Kolbenstange mit Bezug uuf den Arbeitszylinder gewährleistet ist und ein Verdrehen des Kolbens mit der Kolbenstange gegenüber dem Arbeitszylinder während des gesamten Hubes und im Laufe der Lebenszeit der Anordnung verhindert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Arbeitszylinder gemäß Anspruch 1.

Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder besteht aus lauter Bauteilen, die rotationssymmetrisch ausgebildet sind und sich somit leicht z. B. auf Drehbänken herstellen lassen. Soweit gespritzte Bauteile verwendet werden, ist die Herstellung der Spritzformen unter Verwendung umlaufender Werkzeuge möglieh, 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. Außerdem trägt die Kolbenstange mit zur Aufnahme von auf den Kolben ausgeübten Kippmomenten bei. wobei die auf die Kolbenstange hierbei ausgeübten Drehmomente sehr gut aufgenommen werden und die Kolbenstange auch bei Ausübung von Kippmomenten leicht beweglich ist.

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 eine symmetrisch verteilte Aufnahme der auf den Kolben ausgeübten Kippmomente durch beide Kolbensiangenführungen erzielt.

Nachstehend wird die Lrfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. I einen axialen Schnitt durch einen doppelt wirkenden Druckluftzylinder mit erfindungsgemäßer Kolbenanordnung und unverdrehbarem Kolben:

Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch den Druckluftzylinder nach Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie H-Il und

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch eine Variante zu der Anordnung nach Fig. I.

Der in Fig. 1 gezeigte Druckluftzylinder hat einen Zylinder 10. 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 10 ist ein Kolben 20 verschiebbar angeordnet, welcher eine exzentrische axiale Gewinde· bohrung 22 aufw'eisti In eine breite Umfangsnül· 24 des Kolbens 20 ist ein entsprechend breiter Gleitdichtring 26 aus einem Gieitlagermaterial mit niederer Reibung eingesetzt, z. B. aus Polytetrafluorathylen.

In die Gewindebohrung 22 ist ein mit Gewinde versehener Endäbschnitt 28 einer Kolbenstange 30 fest

eingesehraubt, 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 Führungsbiock 34 mit auf der Kolbenstange 30 laufenden Gleitdichiringen 36 und 38, weiche unter axialem Abstand angeordnet sind und ebenfalls aus Gleitlagermaterial bestehen.

Man erkennt, diß aufgrund des Abstandes dzwischen der in der Zeichnung mit 40 bezeichneten Achse des Kolbens 20 und der in der Zeichnung mit 42 bezeichneten Achse der Kolbenstange 30 ein Verdrehen von Kolben und Kolbenstange nicht möglich ist da einer Drehung des Kolbens um die Achse 42 vom Zylinder 10 Widerstand entgegengesetzt wird.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß zum Zwecke der Verdrehsicherung von Kolben und Kolbenstange schon ein kleiner Achsabstand (/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, Jaß 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 Reaktionsmnmente für die Kolbenstange können dadurch gut bereitgestellt werden, daß aucrt 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, weiche obenstehend schon unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 beschrieben wurden, sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und brauchen

ίο hier nicht noch einmal im einzelnen erläutert zu werden.

Die Kolbenstange besteht nun aus zwei gleichen

Querschnitt aufweisenden Kolbenstangenteilen 30a und 306, weiche in die beiden Stirnseiten des Kolbens 22 derart eingeschraubt sind, daß ihre Achsen 42a und 42ö bezüglich der Achse 40 des Kolbens spiegelbildlich zueinander verlaufen.

Die linke Stirnwand 12 des Zylinders 10 ist beim Druckluftzylinder nach F i g. 3 genauso mit einem Führungsblock 34 versehen wie die rechte Stirnwand 14, nur ist die links gelegene Stirnwand um 180° in Winkelrichtung versetzt angeordnet

Damit kann man ein und denselben Stirnwandtyp sowohl als ünke als auch als rechte Stirnwand verwenden. Man erkennt, daß durch die entgegengesetzt gleich große Exzentrizität der beiden Kolbenstangenteile 30a und 30b eine noch sicherere 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kolbenanordnung in einem Arbeitszylinder aus einem einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Rohr, die einen unter guter Abdichtung in diesem verschiebbaren Kolben mit einem aus einer über einen großen Teil seiner axialen Erstreckung verlaufenden Dichtpackung aus verhältnismäßig hartem Gleitlagermaterial mit niederem Reibungskoeffizienten bestehenden Gleitführungsring an seinem Umfang und eine in mindestens einer Zylinderstirnwand geführte, mit dem Kolben verbundene, über eine große Länge geführte Kolbenstange enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (30) exzentrisch am Kolben (20) befestigt und die Kolbenstangenführung (34) in der Zylinderstirnwand (14) entsprechend exzentrisch angeordnet ist.

2. Kolbenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Achse (42) d«_r Kolbenstange (30) und der Achse (40) des Zylinders (10) klein ist.

3. Kolbenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Kolben auf beiden Stirnseiten mit gleichen Durchmesser aufweisenden, voneinander weggerichteten Kolbenstangen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenstangen (30a, 30ö^unter entgegengesetzt gleich großer Exzentrizität angeordnet sind.

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