DE3240105A1

DE3240105A1 - Kolbenstangenloser zylinder

Info

Publication number: DE3240105A1
Application number: DE19823240105
Authority: DE
Inventors: Michikazu Soka Saitama Miyamoto
Original assignee: Shoketsu Kinzoku Kogyo KK
Current assignee: Shoketsu Kinzoku Kogyo KK
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1983-05-26
Also published as: AU547366B2; GB2110303A; CH659860A5; DE8230398U1; US4488477A; AU9065882A; GB2110303B; JPS5876804U; US4488477B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Zylinder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zylinder mit Kolben, die in einer Zylinderbuchse durch Druckfluid verschiebbar sind, sind allgemein bekannt. Bei derartigen Zylindern ragt üblicherweise eine Kolbenstange, die an dem Kolben befestigt ist, aus einem Ende der Zylinderbuchse heraus und dient zur Befestigung einer Last an ihrem freien Ende. Bei vollausgefahrener Kolbenstange baut der bekannte Zylinder etwa doppelt so lang wie bei volleingefahrener Kolbenstange. Es wird somit ein verhältnismäßig großer Einbauplatz für die ausfahrende Kolbenstange benötigt.

Es ist ferner bereits aus der japanischen Offenlegungsschrift 25 034/1980 ein Zylinder bekannt, bei dem ein Antriebskolben und ein Mitnehmerkolben vorgesehen ist, wobei letzterer auf dem Äußeren der Zylinderbuchse gleitet. Sowohl der Antriebskolben als auch der Mitnehmerkolben weisen Permanentmagnete auf, welche durch ihre Anziehungskraft den Mitnehmerkolben mit dem Antriebskolben koppeln .

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Figur 1 zeigt einen solchen kolbenstangenlosen Zylinder, bei dem ein Antriebskolben 2 in einer Zylinderbuchse 1 sitzt und ein Mitnehmerkolben 3 außen auf der Zylinderbuchse 1 verschiebbar montiert ist. Zwei Magnetreihen weisen jeweils eine Anzahl von Permanentmagneten 4 und 5 auf, die nebeneinander angeordnet sind und wobei sich die beiden Magnetreihen jeweils mit ungleichnamigen Magnetpolen gegenüberliegen, so daß der Mitnehmerkolben 3 durch die Anziehungskraft der Permanentmagnete 4 und 5 der Bewegung des durch Druckfluid angetriebenen Antriebskolbens 2

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folgt. In axialer Richtung den Zylinderbuchse 1 sind die Magnete 4 und 5 in den beiden Magnetreihen jeweils so angeordnet, daß ungleichnamige Pole der einzelnen Magnete in der jeweiligen Magnetreihe einander benachbart bzw. zugewandt sind. Zur Erhöhung der Magnetkraft, also der Anziehungskraft zwischen Antriebskolben 2 und Mitnehmerkolben 3 muß entweder die Größe der Magnete oder deren Anzahl vergrößert werden. Dies vergrößert jedoch die Herstellungskosten und die Baugröße des Zylinders, was un- -IO erwünscht ist.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, den bekannten kolbenstangenlosen Zylinder dahingehend zu verbessern, daß eine größere Anziehungskraft zwischen der Antriebs-"15 magnetreihe des Antriebskolbens und der Mitnehmermagnetreihe des äußeren Mitnehmerkolbens erreicht wird, ohne daß die Größe und Anzahl der Magnete in den beiden Magnetreihen verändert wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines kolbenstangenlosen Zylinders, der eine größere Anziehungskraft zwischen der Antriebsmagnetreihe und der Mitnehmermagnetreihe besitzt, was die Verwendung von kleinen Magneten gestattet, so daß sich die Größe und die Herstellungskosten des Zylinders verringern lassen.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, einen kolbenstangenlosen Zylinder zu schaffen, bei dem die Mitnehmermagnetreihe der Bewegung der Antriebsmagnetreihe durch eine größere Anziehungskraft zwischen der Antriebsmagnetreihe und der Mitnehmermagnetreihe sicher folgen kann.

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie aus den Unteransprüchen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe und der Ziele dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 .

Gemäß Erfindung weist somit ein kolbenstangenloser Zylinder einen Antriebskolben in einer Zylinderbuchse auf, der durch den Druck eines Fluids in axialer Richtung verschiebbar ist und der aus einer Antriebsmagnetreihe aufgebaut ist, die auf einem Kolben in der Zylinderbuchse verschiebbar montiert ist. Außen auf der Zylinderbuchse ist ein Mitnehmerkolben axial verschiebbar montiert, welcher eine Mitnehmermagnetreihe aufweist, in der eine Anzahl von einzelnen Magneten axial nebeneinander angeordnet ist. Die Magnete der Antriebsmagnetreihe des Antriebskolbens und der Mitnehmermagnetreihe des Mitnehmerkolbens

-) 5 liegen sich in radialer Richtung mit ungleichnamigen Polen gegenüber, während sie in axialer Richtung gemäß Erfindung jeweils mit gleichnamigen Polen benachbart zueinander angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen bekannten kolbenstangenlosen Zylinder;

Figur 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 4; und

Figur 4 eine Stirnansicht des kolbenstangenlosen Zylinders gemäß Figur 2.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen einen Zylinder 11, einen passend in das Innere des Zylinders 11 eingesetzten und darin axial verschiebbaren Antriebskolben 12 und einen Mitnehmerkolben 13, welcher von dem Antriebskolben 12 mitgenommen wird und daher dessen Bewegung folgt.

Der Zylinder 11 weist eine Zylinderbuchse 14 aus unmagnetischem Material, beispielsweise Aluminium, und Zylinderdeckel 15,15 auf, die auf beide Enden der Zylinderbuchse 14 aufgeschraubt sind. Jeder Zylinderdeckel 15 ist mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 17a, 17b für die Zufuhr von Hochdruckfluid versehen, welche mit dem Inneren der Zylinderbuchse 14 über Bohrungen 16 in Strömungsverbindung stehen.

Der Antriebskolben 12 ist so gestaltet, daß er in axialer Richtung im Zylinder 11 durch den Druck von Hochdruckfluid hin und her bewegbar ist, welches in die jeweilige Einlaßöffnung 17a oder 17b des zugehörigen Zylinderdeckeis 15 eingeleitet und aus der entsprechenden Auslaßöffnung 17b bzw. 17a abgelassen wird. Der Antriebskolben 12 weist eine Antriebsmagnetreihe 20 auf, die aus einer Anzahl von abwechselnd angeordneten Permanentmagneten 18 und Jochen 19 gebildet ist, die alle eine Zentralbohrung aufweisen und zwischen zwei Kolben 21 angeordnet sind. Sie werden durch einen durch ihre Zentralbohrungen gesteckten ersten Bolzen 22 und durch eine Mutter 23 zusammengespannt, wobei beide Enden des Bolzens 22 mit Dämpfungselementen 24 unterlegt sind, die den Stoß an Anschlägen 15a der Zylinderdeckel 15 am Ende jedes Hubes dämpfen. Es sind ferner Dämpferunterlegscheiben 25 vorgesehen, welche die Zusammendrückung der Dämpfungselemente 24 begrenzen, während flache Unterlegscheiben 26 an der Seite der Dämpfungselemente 24 anliegen und diese halten.

Der Mitnehmerkolben 13 hat die Form eines Ringes und ist über den Außenmantel der Zylinderbuchse 14 axial verschiebbar gesteckt. Der Mitnehmerkolben 13 weist eine Mitnehmermagnetreihe 29 aus abwechselnd angeordneten ringförmigen Permanentmagneten 27 und Jochen 28 auf, welche an ihrem äußeren Umfang durch ein Rohr 30 abgedeckt sind und wobei auf beide Enden des Rohrs 30 Deckel 31 aufgesetzt und durch zweite Bolzen 32 zusammengespannt sind, welche
zwischen den zur Befestigung dienenden Deckel 31 eingesetzt sind.

Sowohl in der Antriebsmagnetreihe 20 als auch in der Mitnehmermagnetreihe 29 sind die Permanentmagnete 18 und 27 gegenüber dem Zylinder 11 in axialer Richtung so angeordnet, daß jeweils identische Pole der einzelnen Magnete zueinander benachbart sind. Außerdem sind die Antriebsmagnetreihe 20 und die Mitnehmermagnetreihe 29 so angeordnet, daß jeweils unterschiedliche Pole von entsprechenden Permanentmagneten 18 und 27 in radialer Richtung einander gegenüberliegen und durch die Zylinderbuchse 14 getrennt sind.

In der Antriebsmagnetreihe 20 ist eine Anzahl von einzelnen Permanentmagneten 18 abwechselnd derart angeordnet, daß ihre gleichnamigen Pole benachbart zueinander liegen, also Südpol neben Südpol und Nordpol neben Nordpol (S,S und N,N). In der Mitnehmermagnetreihe 29 ist ebenfalls eine Anzahl von Permanentmagneten 27, und zwar in gleicher Zahl wie in der Antriebsmagnetreihe 20 derart angeordnet, daß jeweils gleichnamige Pole zueinander benachbart sind, also S,S und N,N. Ferner sind die Antriebsmagnetreihe 20 und die Mitnehmermagnetreihe 29 derart angeordnet, daß die Nordpole der einzelnen Permanentmagnete 18 in der Antriebsmagnetreihe 20 den Südpolen der einzelnen Permanentmagnete 27 in der Mitnehmermagnetreihe 29

gegenüberliegen, während die Südpole der einzelnen Permanentmagnete 18 der Antriebsmagnetreihe 20 den Nordpolen der einzelnen Permanentmagnete 27 in der Mitnehmermagnetreihe 29 jeweils gegenüberliegen. Mit anderen Worten liegen sich sowohl in der Antriebsmagnetreihe 20 als auch in der Mitnehmermagnetreihe 29 die einzelnen Permanentmagnete 18, 27 jeweils mit gleichnamigen Polen gegenüber, während die beiden Magnetreihen einander jeweils mit ungleichnamigen Polen gegenüberliegen.

In der Zeichnung sind außerdem eine Druckfluidquelle 33 und ein Umschaltventil 34 dargestellt, welche Druckfluid von der Druckf luidquelle 33 zu einer der Einlaß- oder Auslaßöffnungen 17a, 17b in einem Zylinderdeckel 15 einleitet und das Druckfluid aus dem jeweils anderen Zylinderdeckel durch dessen Auslaßöffnung abläßt.

Wenn bei dem zuvor beschriebenen kolbenstangenlosen Zylinder 11 HochdruckfIuid in die Einlaßöffnung 17a des Zylinders 11 in der Stellung gemäß Figur 3 eingeleitet wird, dann bewegt sich der Antriebskolben 12 in der Figur nach rechts und läßt Fluid am anderen Ende des Zylinders 11 durch die in diesem Fall eine Auslaßöffnung 17b stellende Öffnung ab, wobei der Mitnehmerkolben 13 durch die Anziehungskraft zwischen der Antriebsmagnetreihe 20 und der Mitnehmermagnetreihe 29 vom Antriebskolben 12 mitgenommen wird. Wird hingegen Hochdruckfluid durch die in diesem Fall als Einlaßöffnung 17b dienende Öffnung zugeführt, dann werden der Antriebskolben 12 und mit ihm der Mitnehmerkolben 13 in entgegengesetzter Richtung bewegt.

Da bei dem kolbenstangenlosen Zylinder 11 die Permanentmagnete 18, 27 in der Antriebsmagnetreihe 20 und der Mitnehmermagnetreihe 29 jeweils derart angeordnet sind, daß gleichnamige Pole in jeder der Magnetreihen aneinander

liegen, ergibt sich eine wesentlich höhere Anziehungskraft zwischen den beiden Magnetreihen 20 und 29 als bei der bekannten Ausführung gemäß Figur 1, bei der ungleichnamige Pole der Magnete 4 und 5 in axialer Richtung in jeder der Magnetreihen, also im Zylinder 1 und außerhalb des Zylinders 1 benachbart zueinander liegen.

Die Tabelle 1 zeigt Meßergebnisse für die Unterschiede in der Anziehungskraft zwischen den Magnetreihen von drei Arten von kolbenstangenlosen Zylindern, welche den gleichen Grundaufbau haben, und zwar in einer Gegenüberstellung von der erfindungsgemäßen Anordnung der Magnete mit der bekannten Anordnung gemäß Figur 1 . Man erkennt aus der Tabelle 1, daß die erfindungsgemäße Magnetanordnung die Anziehungskraft zwischen den Magnetreihen etwa um ein Fünffaches gegenüber der bekannten Anordnung gemäß Figur 1 steigern kann.

Tabelle 1 Erfindung Stand der Technik

Zylinder I 13,6 (kgf) 2,35 (kgf)

Zylinder II 13,4 2,33

Zylinder III 10,0 2,25

Wie in Tabelle 1 angegeben, ist die Anziehungskraft zwischen den Magnetreihen bei dem erfindungsgemäßen kolbenstangenlosen Zylinder wesentlich größer, wobei ein einfacher Aufbau gewählt ist, bei dem eine Anzahl von einzelnen Magneten zweckmäßig angordnet ist, und zwar sowohl in der Antriebsmagnetreihe, die auf dem im Inneren des Zylinders angeordneten Kolben montiert ist, als auch in der Mitnehmermagnetreihe, die außerhalb des Zylinders liegt.

Leerseite

Claims

Ansprüche

Kolbenstangenloser Zylinder, bei dem ein Antriebskolben (12) in einer Zylinderbuchse (14) mit Zylinderdeckeln (15) durch den Druck eines Fluids in axialer Richtung verschiebbar ist und eine Antriebsmagnetreihe (20) aufweist, während ein Mitnehmerkolben (13) auf der Zylinderbuchse (14) ebenfalls in axialer Richtung verschiebbar ist und eine Mitnehmermagnetreihe (29) besitzt, wobei eine Anzahl.einzelner, benachbarter Permanentmagnete (18, 27) mit in axialer Richtung abwechselnden Polen jeweils die Antriebsmagnetreihe (20) des Antriebskolbens (12) und die Mitnehmermagnetreihe (29) des Mitnehmerkolbens (13) bilden und sich die Permanentmagnete (18, 27) der Antriebsmagnetreihe (20) und der Mitnehmermagnetreihe (29) in radialer Richtung mit ungleichnamigen Polen jeweils gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Antriebsmagnetreihe (20) als auch in der Mitnehmermagnetreihe (29) die Permanentmagnete (18, 27) in axialer Richtung der Zylinderbuchse (14) jeweils mit gleichnamigen Polen benachbart angeordnet sind.
2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Permanentmagnete (18) in den Antriebsmagnetreihe (20) gleich groß wie die Anzahl der Permanentmagnete (27) in der Mitnehmermagnetreihe (29) ist.
3. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Permanentmagneten (18, 27) der Antriebsmagnetreihe (20) und der Mitnehmermagnetreihe (29) jeweils ein Joch (19, 28) angeordnet ist.
4. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Antriebskolbens
(12) Dämpfungselemente (24) für den Anschlag an den Zylinderdeckeln (15) vorgesehen sind.
5. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (18) und die Joche (19) der Antriebsmagnetreihe (20) zwischen zwei Kolben (21) gepackt und durch einen Bolzen (22) mit einer Mutter (23) zusammengespannt sind, der sich durch Zentralbohrungen der Kolben (21), der Joche (19) und der Permanentmagnete (18) erstreckt.