DE3537124C2 - Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, insbesondere zur Verwendung bei Handhabungsgeräten, mit einem in einem an einem Ende verschlossenen Zylinder in Axialrichtung verschieblich geführten Kolben, der einerseits mit einem koaxial im Zylinder angeordneten und ebenfalls in Axialrichtung bewegbaren mit einer Betätigungspartie an der Betätigungs-Stirnseite des Zylinders aus diesem an dem unverschlossenen Ende herausragen­ den Abtriebsteil in starrer Verbindung steht und hierbei mit diesem eine gemeinsame Baueinheit in Gestalt eines kolbenstan­ genlosen stempelartig oder in Art eines Plungerkolbens ausge­ bildeten Betätigungskolbens bildet, und die eine axialseitige, abgedichtete Begrenzung für den einzigen, andererseits durch die verschlossene Zylinder-Stirnseite begrenzten Druckraum im Zylinder-Inneren darstellt, wobei er mit der Mantelfläche seines jeweils in den Zylinder eingetauchten Kolben-Längenab­ schnittes bzw. zumindest mit einem Großteil dieses Abschnittes mit Gleitspiel an der Zylinder-Wandung anliegt.

Es sind bereits Arbeitszylinder bekannt geworden, die üblicher­ weise einen Kolben besitzen, an dessen beide axiale Endseiten jeweils in koaxialer Verlängerung eine Kolbenstange angesetzt ist, die jeweils einen der beiden stirnseitigen Zylinderdeckel des Zylinders in Axialrichtung verschieblich und unter Abdich­ tung nach außen hin durchdringen. Die eine Kolbenstange dient hierbei als Abtriebsteil, während die andere Kolbenstange le­ diglich Führungsaufgaben zu bewältigen hat, um eine exakte Verschiebebewegung zu gewährleisten und um auf das Abtriebs­ teil ausgeübte Biegebelastungen zu kompensieren. An dem Ab­ triebsteil ist beispielsweise eine Greifeinrichtung befestigt, mit der Manipulationen an Werkstücken od. dgl. durchgeführt werden können und die durch ein Verschieben des Abtriebsteils positioniert werden kann. Die Nachteile dieser bekannten Ar­ beitszylinder liegt in der aufwendigen Bauweise, die erforder­ lich ist, um präzise ausführbare Verschiebebewegungen gewähr­ leisten zu können, und in der enormen Baulänge, die hervorge­ rufen wird durch die Führungsaufgaben erfüllende zweite Kol­ benstange. Der letztgenannte Nachteil hat zur Folge, daß die Baulänge des Arbeitszylinders im Vergleich zu einem konventio­ nellen Arbeitszylinder doppelt so lang gerät.

Aus DE-GM 77 34 682 ist bereits ein Arbeitszylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden, bei dem jedoch zur Rückstellung des Kolbens besonders aufwen­ dige Maßnahmen getroffen werden müssen. Auch eine Lösung, bei der man in Ansehung der DE 26 32 748, die sich auf eine Gleit­ schieberanordnung mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Schieberelementen bezieht, die Rückstellung des Kolbens auf pneumatischem oder hydraulischem Wege bewirken wollte, ist ebenfalls nachteilig und dies nicht nur hinsichtlich des er­ forderlichen konstruktiven Aufwandes, sondern vor allem auch deswegen, weil sie bei Anwendung der üblichen Maßnahmen viel Platz in Anspruch nehmen würde und infolgedessen für viele Anwendungen nicht brauchbar wäre. Die DE 34 10 973 hingegen zeigt einen in einem Linearmotor verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange an ihrem aus dem Zylinder herausstehenden Ende einen Verbraucheranschluß trägt und mit einem ebenfalls im Zylinder geführten Rohr verbunden ist, das die Druckmittelzu­ leitung für den Verbraucheranschluß enthält. Ein Hinweis da­ rauf, wie man auf wenig aufwendige Weise die Rückführung des Kolbens vornehmen könnte, ist hier nicht zu entnehmen.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Arbeitszylinder eingangs genannter Art zu schaffen, der bei einfachem und kostengünstigem Aufbau kompakte Abmessungen und hierbei insbesondere kurze Längenabmessungen aufweist und gleichzeitig eine exakte Verschiebeführung für die Verschiebebewegung des Kolbens gewährleistet.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Nachbarbereich des ersten Zylinders einstückig mit diesem und parallel hierzu angeordnet ein zweiter, beidendig verschlossener Zylinder vorhanden ist, in dem ein das Zylinder-Innere unter Abdichtung in zwei Steuerräume unterteilender, axial verschieb­ licher Rückstellkolben angeordnet ist, an dem eine das betä­ tigungskolbenseitige Zylinder-Ende angedichtet und axial ver­ schieblich nach außen hin durchdringende Kolbenstange ange­ bracht ist, deren außerhalb des zweiten Zylinders angeordnete Partie mit der Betätigungspartie des Betätigungskolbens über einen Verbindungskörper fest verbunden ist, daß in der Wandung des Zylinders des Rückstellkolbens ein in Längsrichtung ver­ laufender Strömungskanal zugeordnet ist, der einerseits an der vom Verbindungskörper abgewandten Stirnseite des Zylinderblocks über eine Anschlußöffnung zum Anschluß an eine Druckquelle aus­ mündet und andererseits mit dem ersten Steuerraum des zweiten Zylinders in Verbindung steht und an der vom Verbindungskörper wegweisenden Stirnseite des Zylinders des Betätigungskolbens eine an eine Druckquelle anschließbare Anschlußöffnung eines andererseits in den Druckraum des ersten Zylinders führenden Strömungskanals angeordnet ist, und daß eine Steuereinrichtung zum Verschieben des Verbindungskörpers vorhanden ist, derart, daß wahlweise entweder der Druckraum oder der der Kolbenstange zugeordnete zweite Steuerraum mit Druckmittel beaufschlagbar und hierbei gleichzeitig der jeweils unbeaufschlagte Steuer- bzw. Druckraum entlüftbar ist.

Bei kompakten Abmessungen und hierbei insbesondere bei gegenüber konventionellen Arbeitszylindern nicht oder nur kaum vergrößer­ ter Baulänge ist nunmehr eine exakte Verschiebebewegung des Betätigungskolbens durchführbar, auch wenn dieser durch Quer­ kräfte beaufschlagt werden sollte. Erreicht wird dies durch die praktisch spielfreie Führung des als Plungerkolben oder in Gestalt eines Stempels ausgebildeten Kolbens im Innern des ersten Zylinders, wobei der geführte Längenabschnitt des Be­ tätigungskolbens praktisch mit der Eintauchtiefe desselben be­ züglich des Zylinders übereinstimmt. Durch Druckbeaufschlagung des Druckraumes des ersten Zylinders ist der Verbindungskörper, der beispielsweise als Träger für die Arbeitseinrichtung fun­ gieren kann, ausfahrbar und die Rückstellung erfolgt vorteil­ hafterweise durch Zufuhr eines Druckmediums in den zweiten Steuerraum des zweiten Zylinders. Vorteilhafterweise wird durch die Verbindung der beiden Kolben über den Verbindungskörper gleichzeitig eine Verdrehsicherung realisiert, was gerade bei Handhabungsarbeiten, im Laufe derer exakte Positionierungen durchzuführen sind, einen beachtlichen Vorteil bedeutet. Die mit dem Rückstellkolben verbundene Kolbenstange dient also einerseits zur Rückstellung des Verbindungskörpers und des Betätigungskolbens und andererseits zur Verdrehsicherung der Gesamtanordnung, während der Betätigungskolben die Vorschub­ bewegung auf den Verbindungskörper überträgt und Führungsauf­ gaben übernimmt. Die Führung ist dabei optimal, da der Durch­ messer des Betätigungskolbens relativ groß ist, der sich somit allseits gut abstützen kann. Gleichzeitig erhöht der große Durchmesser die Biegesteifigkeit des Betätigungskolbens, so daß letzterer auch im voll ausgefahrenen Zustand eine sichere Fixierung des Verbindungskörpers gegenüber dem Zylinder vermit­ telt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Arbeitszy­ linders sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Mit den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 6 erhält man einen noch kompakteren Aufbau des Arbeitszylinders und zudem erleichtert das Viereck-Profil des Zylinderblockes die Anord­ nung mehrerer Arbeitszylinder auf engstem Raume, wobei diese Arbeitszylinder sogar bündig direkt aneinander anliegen kön­ nen, da keine vorstehenden Teile vorhanden sind.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 8 ist das Einfahren der beiden Kolben ohne Probleme möglich, da die vom Rückholkolben verdrängte Luft ohne Behinderung aus dem ersten Steuerraum ausgestoßen werden kann.

Gemäß weiteren Unteransprüchen kann der Verbindungskörper vorteilhafterweise als Träger für die Arbeitseinrichtung die­ nen, die beispielsweise eine Saug-, Greif- oder Magneteinrich­ tung sein kann. Auch kann zweckmäßigerweise der Verbindungs­ körper selbst als Arbeitseinrichtung ausgebildet werden. Vor­ teilhafter Weise kann man auch gemäß weiterer Vorschläge eine einfache Betätigung einer als Saugeinrichtung ausgebildeten Arbeitseinrichtung, die es ermöglicht, daß auf externe, zur Saugeinrichtung führende Zuleitungen, die leicht beschädigt werden könnten, verzichtet werden kann. Als Saugkanal dient hierbei auch der ansonsten keinen weiteren Nutzen bringende erste Steuerraum.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer ersten Bau­ form des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders zu­ sammen mit einer schematisch dargestellten Steuer­ einrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Arbeitszylinder aus Fig. 1 und

Fig. 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen von Arbeitsein­ richtungen zusammen mit den hierzu vorteilhafter­ weise verwendeten Ausführungsbeispielen des Rückstellkolbens und dessen Kolbenstange.

Der in der Zeichnung beschriebene Arbeitszylinder wird insbe­ sondere bei Handhabungsgeräten eingesetzt, beispielsweise bei soge­ nannten Robotern, um eine Arbeitseinrichtung, mit der Manipula­ tionen an Werkstücken od. dgl. durchführbar sind, an die entspre­ chende Stelle zu positionieren. Dabei ist höchste Genauigkeit und Präzision erforderlich, wie auch auf kompakte Abmessungen zu achten ist, um die Baugröße der Handhabungsgeräte im Rahmen zu halten. Diesen Bedingungen trägt der vorliegende Arbeitszy­ linder Rechnung.

Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder besitzt einen im Querschnitt rechteckigen Zylinderblock 5, der eine quaderförmige Gestalt aufweist und in Längsrichtung von zwei Zylinderbohrungen 6, 7 durchzogen ist, die parallel und im Abstand zueinander angeord­ net sind und deren Längsachsen 8, 9 in der Längsmittelebene des Zylinderblockes verlaufen, die parallel zu den beiden höheren Längsseiten des Zylinderblockes 5 verläuft. Man kann sich also den Zylinderblock 5 entstanden denken durch zwei einstückig mit­ einander ausgebildete und im Querschnitt eine quadratische Außen­ kontur besitzende Zylinderrohre 14, 15, die mit zwei einander zugewandten Zylinderrohr-Längsseiten aneinander anliegen. In Fig. 1 ist bei 16 gestrichelt die gedankliche, nicht vorhandene Trennungsebene der beiden Zylinderrohre 14, 15 angedeutet. Beide Zylinderrohre 14, 15 besitzen eine identische Baulänge und sind auch in ihren Außenabmessungen identisch ausgebildet, so daß sich für die aus beiden Zylinderrohren bestehende Einheit die beschriebene, blockförmige Gestalt ergibt.

Die äußerliche Quaderform des Zylinderblockes 5 hat den Vorteil, daß auch mehrere Arbeitszylinder zugunsten einer kompakten Bau­ weise eng nebeneinanderliegend angeordnet werden können, was ge­ rade bei Handhabungsgeräten wie Robotern od. dgl. von Vorteil ist.

Die beiden Zylinderrohre 14, 15 können bei einem nicht dargestell­ ten Ausführungsbeispiel auch getrennte Bauteile sein, die erst nachträglich fest miteinander verbunden wurden, wesentlich ist jedoch, daß beide Zylinderrohre einander benachbart und einander gegenüber ortsfest festgelegt angeordnet sind.

In der Zylinderbohrung 6 des ersten Zylinderrohres 14 befindet sich ein in Axialrichtung verschieblich geführter Betätigungs­ kolben 17, der beim Ausführungsbeispiel als Plungerkolben aus­ gebildet ist, dessen eine stirnseitige Endpartie 18 je nach Kolbenstellung mehr oder weniger weit in die Zylinderbohrung 6 eintaucht und der mit seiner entgegengesetzten Betätigungspar­ tie 19 entsprechend mehr oder weniger weit aus der Zylinderboh­ rung 6 heraus und damit über die zugeordnete Betätigungs-Stirn­ seite 20 des Zylinderblockes 5 hervorsteht.

Der Betätigungskolben 17 ist also ein kolbenstangenloser Kolben, der gleichzeitig die Funktionen eines konventionellen Kolbens und einer daran angesetzten und als Abtriebsteil dienenden Kol­ benstange ausübt. Dabei ist der Betätigungskolben 17 in Gestalt eines Hohlzylinders ausgebildet (vgl. Fig. 2), der im Bereich seines der Betätigungspartie 19 zugeordneten stirnseitigen Endes gasdicht verschlossen ist.

An der Betätigungs-Stirnseite 20 ist folglich kein Zylinderdeckel für das Zylinderrohr 14 erforderlich, wohl aber an der ge­ genüberliegenden Zylinderrohr-Stirnseite 21, die lösbar einen die Zylinderbohrung 6 gasdicht verschließenden Zylinderdeckel 22 trägt. Damit ist nunmehr der einzige Druckraum 23 des ersten Zylinderrohres 14 definiert, der axialseitig einerseits vom Zy­ linderdeckel 22 und andererseits vom Betätigungskolben 17 be­ grenzt ist.

Der Betätigungskolben 17, der im übrigen auch stempelartig und in Gestalt eines Vollzylinders ausgebildet sein kann, besitzt eine zur Zylinderbohrung 6 komplementäre Außenumfangskontur und ist dabei so in die Zylinderbohrung 6 eingepaßt, daß der jeweils in die Bohrung 6 eintauchende Kolben-Längenabschnitt mit seiner zylindrischen Mantelfläche 24 unter Gleitspiel an der Wandung 25 der Bohrung 6 anliegt. Der Betätigungskolben 17 ist folglich praktisch spielfrei in Längsrichtung der Zylinderbohrung 6 ver­ schieblich.

Um zudem eine Abdichtung zwischen dem Betätigungskolben 17 und der Wandung 25 der Zylinderbohrung 6 zu erreichen, ist die boh­ rungsseitige Endpartie 18 des Kolbens 17 von einem Dichtungs- und/oder Abstreifring 29 umgeben, der zudem infolge seines günstig gewählten Anbringungsortes ein sehr weites Ausfahren des Betäti­ gungskolbens 17 aus dem Zylinderrohr 6 erlaubt, ohne die Dicht­ wirkung zu unterbrechen.

In der Zylinderbohrung 7 des parallel zum ersten Zylinderrohr 14 angeordneten zweiten Zylinderrohres 15, das an beiden Stirn­ seiten gasdicht verschlossen ist, ist ein im wesentlichen kon­ ventionelle Abmaße aufweisender Rückstellkolben 30 angeordnet, der den Innenraum des zweiten Zylinderrohres 15 bzw. dessen Zy­ linderbohrung 7 unter Abdichtung in zwei Steuerräume 31, 32 unter­ teilt und in Axialrichtung verschieblich ist. An die zur Betä­ tigungs-Stirnseite 20 weisende Kolbenseite 33 ist eine Kolbenstange 34 in koaxialer Verlängerung angebracht, die die Zylinderbohrung 7 durchzieht und die verschlossene Betätigungs-Stirnseite 20 der­ gegenüber verschieblich und abgedichtet zur Außenseite hin durch­ dringt. Hierzu ist in die Stirnseite 20 koaxial bezüglich der Bohrung 7 eine Durchgangsöffnung eingebracht, in der eine die Kolbenstange 34 umschließende, hülsenförmige Führungs- und Ab­ dichteinrichtung 35 festgelegt ist. Der endseitige Verschluß des ersten Steuerraumes 31 erfolgt ebenfalls mit Hilfe des bereits erwähnten Zylinderdeckels 22, der beide Zylinderbohrungen 6, 7 überdeckt und plattenförmig ausgebildet ist, wobei seine Umfangs­ kontur derjenigen des Zylinderblockes 5 entspricht, so daß keine vorstehenden Teile vorhanden sind. Die Befestigung des Zylinder­ deckels erfolgt lösbar mittels Schrauben, die bei 36 in den Eckenbereichen des Zylinderdeckels angeordnet sind und in den Zylinderblock einschraubbar sind.

Die außerhalb des zweiten Zylinderrohres 15, d. h. über die Betä­ tigungs-Stirnseite 20 überstehende Halterungspartie 36 der Kol­ benstange 34 steht über einen Verbindungskörper 37 mit der Be­ tätigungspartie 19 des Betätigungskolbens 17 derart in Verbin­ dung, daß der Kolben 17 und die Kolbenstange 34 in Axialrich­ tung einander gegenüber unverschieblich festgelegt sind, so daß beide Bauteile lediglich synchrone Verschiebebewegungen ausfüh­ ren können. Dieser Verbindungskörper 37 ist beim Ausführungsbei­ spiel eine Trägerplatte 38, die lösbar mit den genannten Bautei­ len verschraubt ist, wobei sowohl der Kolben 17, als auch die Kolbenstange 36 an ihren Stirnseiten jeweils einen axial ausge­ richteten Gewindefortsatz 39 besitzen, der durch eine entspre­ chende Ausnehmung der Trägerplatte 38 hindurchgesteckt und so­ dann mit Überwurfmuttern fixiert ist.

Beim Ausführungsbeispiel ist die von beiden Kolben 17, 30 zurück­ zulegende Hublänge identisch, zu welchem Zwecke die Länge der beiden Zylinderbohrungen im wesentlichen identisch ist, ebenso wie auch die Länge des Betätigungskolbens 17 mit der Länge der Kolbenstange 34 und des daran angesetzten Kolbens 30 überein­ stimmt. Befinden sich daher beide Kolben in vollständig ein­ gefahrenem Zustand und im Bereich des Zylinderdeckels 22, so be­ findet sich der Verbindungskörper 37 im Nachbarbereich der Be­ tätigungs-Stirnseite 20; dies ergibt bei größtmögliche in Hub im eingefahrenen Zustand eine kompakte Anordnung.

Der Verbindungskörper 37 trägt auf seiner von der Betätigungs- Stirnseite 20 ab gewandten Montageseite 40 eine später noch anhand mehrerer Ausführungsformen näher erläuterte und gestrichelt schematisch dargestellte Arbeitseinrichtung 44, beispielsweise eine Greif- oder Saugeinrichtung, mit deren Hilfe Montagearbei­ ten od. dgl. ausgeführt werden können. Dabei ist es u. U. auch möglich, den Verbindungskörper 37 selbst unmittelbar als Ar­ beitseinrichtung auszubilden.

Erfindungsgemäß ist weiterhin eine lediglich in Fig. 1 schematisch angedeutete Steuereinrichtung 45 vorhanden, mit Hilfe derer ein Bewegen des Verbindungskörpers 37 in Längsrichtung der Zylinder­ rohre 14, 15 gemäß Doppelpfeil 46 gesteuert werden kann. Kern dieser Steuereinrichtung 45 ist beim Ausführungsbeispiel ein 4/2-Wegeventil 47, das zwei Verbraucheranschlüsse A, B besitzt, die jeweils, je nach Schaltstellung des Ventils, mit einer Druck­ mittelquelle P, insbesondere Druckluftquelle oder einer Entlüf­ tung R verbindbar sind. Der eine Verbraucheranschluß A steht über eine strichpunktiert und schematisch angedeutete Druckmit­ telleitung 48 mit der am Zylinderdeckel 22 angeordneten Anschluß­ öffnung 49 eines in den Druckraum 23 führenden und den Zylinder­ block 5 durchziehenden Strömungskanals 50 in Verbindung. Der zwei­ te Verbraucheranschluß B führt über eine weitere Druckmittellei­ tung 48′ ebenfalls zu einer der Stirnseite 21 des Blockes 5 zu­ geordneten und den Zylinderdeckel 22 durchdringenden Anschluß­ öffnung 51 und weiter über einen strichpunktiert dargestellten Strömungskanal 52 zum kolbenstangenseitigen zweiten Steuerraum 32 des zweiten Zylinderrohres 15. Dieser Strömungskanal 52 durch­ zieht den Zylinderblock 5 in Längsrichtung und ist hierbei seit­ lich zwischen den beiden Zylinderbohrungen 6, 7 angeordnet.

Ferner weist der Zylinderdeckel 22 eine Entlüftungsöffnung 53 auf, die den ersten Steuerraum 31 an die Umgebung entlüftet.

Entsprechend der Schaltstellung des Steuerventils 47 ist nunmehr wahlweise entweder der Druckraum 23 oder der kolbenstangenseiti­ ge zweite Steuerraum 32 mit Druckmittel beaufschlagbar und hier­ bei gleichzeitig der jeweils unbeaufschlagte Steuer- bzw. Druck­ raum entlüftbar. Das Ausfahren des Betätigungskolbens 17 bzw. des Verbindungskörpers 37 rührt also von der Druckbeaufschlagung des Druckraumes 23 her, während die Rückstellung des Verbindungs­ körpers 37 hervorgerufen wird durch die Druckbeaufschlagung des zweiten Steuerraumes 32. Es ist also der Betätigungskolben 17 für den Ausfahrvorgang und der Rückstellkolben 30 für den Ein­ fahrvorgang verantwortlich.

Mithilfe der Steuereinrichtung kann nunmehr die Arbeitseinrich­ tung 44 positioniert werden, wobei gegebenenfalls die Steuerein­ richtung auch modifiziert werden kann, so daß beispielsweise ein Positionieren des Verbindungskörpers in den Endstellungen der Kolben bzw. in Zwischenstellungen möglich ist.

Da der Betätigungskolben 17 einen relativ großen Durchmesser besitzt und eng in der zugeordneten Zylinderbohrung 6 geführt ist, ist eine hochpräzise, stabile und dadurch zielgenaue Bewe­ gung der am Verbindungskörper 37 angebrachten Arbeitseinrich­ tung 44 möglich. Auch wenn mit letzterer Lasten zu transportie­ ren sind, beeinträchtigt dies die Führungsqualität nicht, da der Betätigungskolben 17 infolge seines langen, geführten Längen­ abschnittes auch Querkräfte optimal aufnehmen kann. Zusätzlich dient die Verbindung mit dem Verbindungskörper 37 als Verdreh­ sicherung, was vor allem dann von Vorteil ist, wenn ein lage­ orientiertes Positionieren der Arbeitseinrichtung erforderlich ist.

Die Steuereinrichtung 45 enthält ferner zwei Signalgeber 54, 55, die ein automatisches Umschalten des Steuerventils 47, und da­ durch der Verschieberichtung des Verbindungskörpers 37, in den Endstellungen des Kolbens 30 verursachen können. Diese beiden Signalgeber 54, 55 sind an der dem Verbindungskörper 37 zugewand­ ten Betätigungs-Stirnseite 20 des Zylinderblockes 5 im Nachbar­ bereich der Kolbenstange 34 angeordnet, wobei der eine Signal­ geber 55 außen an der Stirnseite 20 angebracht ist und als In­ duktiv-Näherungsschalter ausgebildet ist, der auf eine Annähe­ rung des Verbindungskörpers 37 anspricht. Der andere Signalgeber 55 hingegen durchdringt die Stirnseite 20 des Zylinderrohres 15 und ragt ein Stück weit in den zweiten Steuerraum 32 hinein; er ist als elektronischer Auffahr-Signalgeber ausgebildet und spricht in dem Moment an, in dem der Kolben 30 mit seiner Kolbenseite 33 auf ihn aufläuft. Beide Signalgeber sind zweckmäßigerweise ver­ stellbar, so daß die Umschaltpunkte variabel einstellbar sind und zudem sitzt der äußere Näherungs-Signalgeber 55 leicht zu­ rückgesetzt an einem an der Stirnseite 20 vorgesehenen und von dieser aus zum Verbindungskörper 37 wegragenden Festanschlag 56, der den Signalgeber 55 vor Beschädigungen schützt und die Aufprallwucht des Verbindungskörpers 37 aufnimmt.

Nachfolgend sollen anhand der Fig. 3 und 4 verschiedene Ausfüh­ rungsformen einer Arbeitseinrichtung erläutert werden, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung besonders einfach betätigt wer­ den können. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Arbeitszylinders ist die Arbeitseinrichtung 44 als Saugeinrich­ tung 57 ausgebildet, die einen sich in Richtung vom Verbindungs­ körper weg öffnenden elastischen Saugnapf 58 besitzt. Letzterer ist an einer Hutmutter 62 angebracht, die auf die Stirnseite des Gewindefortsatzes 39 der Kolbenstange 34 aufgeschraubt ist. Das Innere des Saugnapfes ist ferner über einen Saugkanal 63 mit einer Unterdruck erzeugenden Druckmittelsenke in Verbindung, letztere ist beispielsweise eine Unterdruckpumpe od. dgl. Dadurch kann mit Hilfe des Saugnapfes beispielsweise ein zu montierendes Bauteil durch Ansaugen erfaßt und festgehalten werden und im Anschluß an eine gewünschte Positionierung des Saugnapfes durch Verschieben des Verbindungskörpers 37 kann das Bauteil wieder gelöst werden, indem die Verbindung zur Druckmittelsenke mit Hil­ fe nicht dargestellter Einrichtungen unterbrochen wird. Gemäß Fig. 3 besitzen nun die Kolbenstange 34 und der daran sitzende Kolben 30 eine gemeinsame, vorzugsweise koaxial angeordnete durchgehende Längsbohrung 64, die einen Abschnitt des Saugkanales 63 bildet und einerseits über eine Bohrung in der Hutmutter 62 und im Napfgrund des Saugnapfes mit letzterem in Verbindung steht und die andererseits in den ersten, für die Bewegung des Verteilerkörpers 37 nicht benötigten ersten Steuerraum 31 aus­ mündet. Die Entlüftungsöffnung 53 steht nunmehr nicht mehr mit der Umgebung in Verbindung, sondern mit der schematisch durch -P₁ bezeichneten Druckmittelsenke. Der erste Steuerraum 31 bil­ det also ebenfalls einen Abschnitt des Saugkanals 63; die Ab­ saugrichtung ist durch die Pfeile 61 angedeutet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Arbeitseinrichtung eine Elektromagnet-Einrichtung 65 (schematisch dargestellt), mit Hilfe derer, infolge Magnetkraft, zu transportierende oder montie­ rende od. dgl. ferromagnetische Bauteile getragen werden können. Der besondere Vorteil des Arbeitszylinders nach Fig. 4 liegt dabei in der Art und Weise der elektrischen Signalzuleitung zur Elek­ tromagnet-Einrichtung 65, die folgendermaßen erfolgt:
die Befestigung der Kolbenstange 34 am Verteilerkörper 37 er­ folgt unter Isolation beider Teile gegeneinander, zu welchem Zwecke beim Ausführungsbeispiel zwischen den Verbindungskörper und den entsprechenden Gewindefortsatz 39 aus isolierendem Ma­ terial bestehende Hülsen bzw. Scheiben zwischengefügt sind (bei 66). Der Gewindefortsatz 39 steht ferner über eine kurze Signal­ leitung 70 mit der Magneteinrichtung 65 in Verbindung. Die Kol­ benstange 34 und der Kolben 30 sind ferner ausgehend von der zur Stirnseite 21 gewandten Kolbenseite mit einer sacklochartigen und sich praktisch über die gesamte Länge der Kolbenstange er­ streckenden Längsbohrung 67 versehen, in die ein am Zylinder­ deckel 22 isoliert festgelegter und in die Zylinderbohrung 7 koaxial hineinragender Stab 68 eintaucht. Die Länge des Stabes entspricht dabei annähernd der Länge der Zylinderbohrung. Der Stabdurchmesser ist geringer als der Durchmesser der Längsboh­ rung 67 und der Stab 68 trägt im Bereich seines koaxial in die Bohrung 67 hineinragenden Endes einen als Schleifring ausgebil­ deten Schleifkontakt 69, der in jeder Stellung der Kolbenstange 34 an der Wandung der Längsbohrung 67 anliegt. Sowohl die Kolben­ stange 34 als auch der Stab 68 bestehen aus elektrisch leiten­ dem Material und letzterer ist mit seinem am Zylinderdeckel 22 festgelegten Ende an die eine Anschlußklemme einer Spannungs­ quelle U angeschlossen. Ausgehend von dieser Anschlußklemme ist der Magneteinrichtung folglich ein elektrisches Signal über den Stab 68, den Schleifkontakt 69, die Kolbenstange 34, den Gewindefortsatz 39 und die Signalleitung 70 zuführbar. Dabei kann u. U. die Signalleitung 70 sogar entfallen, wenn die Ein­ richtung 65 unmittelbar auf dem Gewindefortsatz 69 aufgesetzt wird.

Die Zuleitung vom zweiten Pol 71 der Spannungsquelle U zur Mag­ neteinrichtung erfolgt über den Zylinderblock 5, den Betätigungs­ kolben 17 und den Verbindungskörper 37.

Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird ein Kabel- und Schlauchwirrwarr vermieden, da zum einen Pneumatik und Elektrik vollständig voneinander getrennt sind und da in den Arbeitsbe­ reich der Arbeitseinrichtung keine Schläuche oder Kabel hinfüh­ ren. Vorteilhafterweise erfolgen sämtliche Anschlüsse für die Pneumatik und die Elektrik im vom Verbindungskörper 37 abge­ wandten Bereich der Blockstirnseite 21 und sind dadurch optimal zugänglich.

Eine nicht dargestellte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Kolbenstange und den Rückstellkolben mit einer gemein­ samen koaxialen Längsbohrung zu versehen, in die ein am Zylin­ derdeckel 22 ortsfest festgelegtes und beidendig offenes Rohr gegenüber der Wandung der Längsbohrung abgedichtet und mit Gleit­ spiel eintaucht, das mit seinem der Befestigungsseite zugeordne­ ten Ende an eine Druckmittelquelle anschließbar ist. Auf diese Weise kann einer entsprechend ausgebildeten Arbeitseinrichtung auch Druckluft zugeführt werden, ohne die Funktionsweise der Gesamtanordnung störend zu beeinflussen.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen, die ebenfalls nicht dargestellt sind, kann eine Kombination des letztgenannten Ausführungsbeispieles mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4 oder aber eine Kombination der Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und Fig. 4 erfolgen. Auch versteht es sich, daß sämtliche Ausführungsbei­ spiele mit der Steuereinrichtung 45 betätigbar sind und auch mit Signalgebern 54, 55 ausrüstbar sind.

Claims (12)

1. Arbeitszylinder, insbesondere zur Verwendung bei Handhabungs­ geräten, mit einem in einem an einem Ende verschlossenen Zylinder in Axialrichtung verschieblich geführten Kolben, der einer­ seits mit einem koaxial im Zylinder angeordneten und ebenfalls in Axialrichtung bewegbaren mit einer Betätigungspartie an der Be­ tätigungs-Stirnseite des Zylinders aus diesem an dem unver­ schlossenen Ende herausragenden Abtriebsteil in starrer Verbindung steht und hierbei mit diesem eine gemeinsame Baueinheit in Gestalt eines kolbenstangenlosen stempelartig oder in Art eines Plunger­ kolbens ausgebildeten Betätigungskolbens (17) bildet, und die eine axialseitige, abgedichtete Begrenzung für den einzigen, andererseits durch die verschlossene Zylinder-Stirnseite (21) begrenzten Druckraum (23) im Zylinder-Inneren (6) darstellt, wobei er mit der Mantelfläche (24) seines jeweils in den Zylinder (14) eingetauchten Kolben-Längenabschnittes bzw. zumindest mit einem Großteil dieses Abschnittes mit Gleitspiel an der Zylinder-Wan­ dung (25) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß im Nachbarbereich des ersten Zylinders (14) einstückig mit diesem und parallel hierzu angeordnet ein zweiter, beidendig verschlossener Zylinder (15) vorhanden ist, in dem ein das Zylinder-Innere (7) unter Abdichtung in zwei Steuerräume (31, 32) unterteilender, axial verschieblicher Rückstellkolben (30) angeordnet ist, an dem eine das betätigungskolbenseitige Zylinder-Ende abgedichtet und axial verschieblich nach außen hin durchdringende Kolbenstange (34) angebracht ist, deren außerhalb des zweiten Zylinders (15) angeordnete Partie (36) mit der Betätigungspartie (19) des Be­ tätigungskolbens (17) über einen Verbindungskörper (37) fest verbunden ist, daß in der Wandung des Zylinders des Rückstellkolbens (30) ein in Längsrichtung verlaufender Strömungskanal (52) zugeordnet ist, der einerseits an der vom Verbindungskörper abgewandten Stirnseite (21, 22) des Zylinderblocks (5) über eine Anschlußöffnung (51) zum Anschluß an eine Druckquelle ausmündet und andererseits mit dem ersten Steuerraum (32) des zweiten Zylinders (15) im Verbindung steht und an der vom Verbindungskörper (37) wegweisenden Stirnseite (21, 22) des Zylinders des Betätigungskolbens (17) eine an eine Druckquelle anschließbare Anschlußöffnung (49) eines anderer­ seits in den Druckraum (23) des ersten Zylinders (14) führenden Strömungskanals (50) angeordnet ist, und daß eine Steuereinrichtung (45) zum Verschieben des Verbindungskörpers (37) vorhanden ist, derart, daß wahlweise entweder der Druckraum (23) oder der der Kolbenstange (34) zugeordnete zweite Steuerraum (32) mit Druckmittel beaufschlagbar und hierbei gleichzeitig der jeweils unbeaufschlagte Steuer- bzw. Druckraum (32, 23) entlüftbar ist.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide einstückig miteinander verbundenen Zylinder (14, 15) im Querschnitt eine rechteckige oder quadratische Außenkontur besitzen und im wesentlichen eine quaderförmige Gestalt aufweisen, wobei sie unter Bildung eines im Querschnitt rechteckigen Zylinderblocks (5) mit zwei einander zugewandten Längsseiten (bei 16) aneinander angebracht sind, wobei zweckmäßigerweise die Längsachsen der beiden Zylinder (14, 15) in der Längsmittelebene des Zylinder­ blocks (5) bzw. der blockartigen Einheit angeordnet sind.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder (14, 15) etwa gleiche Außenabmessun­ gen aufweisen und gleich lang sind, wobei die maximale Hublänge beider Kolben (17, 30) zumindest annähernd gleich ist.

4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der vom Verbindungskörper (37) abgewandte erste Steuerraum (31) im zweiten Zylinder (15) eine Entlüftungs­ öffnung (53) besitzt.

5. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (53) des ersten Steuerraumes (31) an der vom Verbindungskörper (37) abgewandten Stirnseite (21, 22) des Zylinderblockes (5) bzw. der blockartigen Einheit ausmündet.

6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Rückstellkolben (30) in Verbindung stehende Kolbenstange (34) über den Verbindungskörper (37) eine Verdrehsicherung für den kreiszylindrischen stempel- bzw. plunger­ förmigen Betätigungskolben (17) bildet.

7. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Kolben (17, 30) verbindende Verbindungskörper als Träger (38) für die Arbeitseinrichtung (44) ausgebildet ist bzw. die Arbeitseinrichtung bildet.

8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitseinrichtung (44) eine mit mindestens einem Saugnapf (58) versehene Saugeinrichtung (57) ist, wobei der Saugnapf (58) über einen Saugkanal (63) mit einer einen Unterdruck erzeugenden Druckmittelsenke in Verbindung steht, indem der Rückstellkolben (30) und dessen Kolbenstange (34) eine durchgehende Längsbohrung (64) besitzen, die einen Abschnitt des Saugkanals (63) bildet und am vom Rückstellkolben (30) abgewandten freien Ende der Kolbenstange (34) mit der Saugeinrichtung (57) in Ver­ bindung steht und andererseits in den ersten, einen weiteren variablen Abschnitt des Saugkanals (63) bildenden Steuerraum (31) ausmündet, der über die Entlüftungsöffnung (53) an eine Druckmit­ telsenke (-P₁) anschließbar ist.

9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Arbeitseinrichtung (44) elektrisch betätig­ bar ist und beispielsweise als Elektromagnet-Einrichtung (65) ausgebildet ist, wobei die elektrische Signalzuleitung über die elektrisch leitende Kolbenstange (34) erfolgt, die zu diesem Zwecke zusammen mit dem Rückstellkolben (30) ausgehend von der vom Verbindungskörper (37) abgewandten Seite eine Längsbohrung (67) aufweist, in die koaxial ein ebenfalls als Elektrosignalträger arbeitender und an der vom Verbindungskörper (37) abgewandten Stirnseite (21, 22) des Zylinders (15) isoliert festgelegter Stab (68) in jeder Stellung des Rückstellkolbens (30) eintaucht, der einen an der Wandung der Längsbohrung (67) in jeder Stellung des Rückstellkolbens (30) anliegenden Schleifkontakt (69) trägt und außen an eine Signalquelle (U) anschließbar ist.

10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (34) und der Rückstellkol­ ben (30) eine gemeinsame koaxiale Längsbohrung aufweisen, in die ein an der dem Verbindungskörper (37) abgewandten Stirnseite (21, 22) des Zylinderblockes (5) ortsfest festgelegtes und beidendig offenes Rohr gegenüber der Wandung der Längsbohrung abgedichtet und mit Gleitspiel eintaucht, das mit seinem seiner Befestigungs­ seite zugeordneten Ende an eine Druckmittelquelle anschließbar ist.

11. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Signalgeber (54, 55) zur Umsteuerung der Steuereinrichtung (45) und dadurch insbesondere zum Umschalten der Verschieberichtung der Kolben (17, 30) bzw. des Verbindungs­ körpers (37) vorhanden sind.

12. Arbeitszylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Verbindungskörper (37) zugewandten Betätigungs- Stirnseite (20) der blockartigen Einheit bzw. des Zylinderblockes (5) zwei insbesondere als elektronische Auffahrsignalgeber oder als induktive Näherungsgeber ausgebildete Signalgeber (54, 55) angeordnet sind, deren einer Signalgeber (55) außen am Zylinder­ block (5) angebracht ist und durch den Verbindungskörper (37) schaltbar ist und deren anderer Signalgeber (54) in den zweiten Steuerraum (32) hineinragt und durch den Rückstellkolben (30) betätigbar ist.