DE3744628A1 - Kolben/zylinder-einheit mit verdrehsicherem kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben/Zylinder-Ein­ heit, an deren Kolbenstange insbesondere Handhabungsein­ richtungen etc. anbringbar sind, und die wenigstens eine zentrale Versorgungsleitung für an der Kolbenstange ange­ brachte Einrichtungen aufweist.

Derartige Kolben/Zylinder-Einrichtungen werden heute in großer Zahl bei voll- oder teilautomatisierten Anlagen verwendet. Beispielsweise werden derartige Kolben/Zylin­ der-Einheiten an Positioniereinrichtungen, wie Industrie­ roboter etc. angeflanscht, um das eigentliche Werkzeug zu betätigen bzw. zu positionieren.

Die bekannten Kolben/Zylinder-Einheiten weisen aber eine Reihe von Nachteilen auf:

So sind die bekannten Kolben/Zylinder-Einheiten, bei denen der Kolben bzw. die Kolbenstange gegen Verdrehungen gesi­ chert sind, nicht so ausgebildet, daß die Versorgungslei­ tungen für an der Kolbenstange angebrachte Einrichtungen zentral im Zylinder verlaufen. Andererseits sind bekannte Kolben/Zylinder-Einheiten mit zentralen Versorgungsleitun­ gen nicht verdrehgesichert.

Dies bedeutet, daß häufig Versorgungsleitungen und/oder Fluidleitungen zum Zurückstellen des Kolbens außerhalb der eigentlichen Kolben/Zylinder-Einheit verlegt werden müssen. Ein derartiger Aufbau ist gerade bei Verwendung einer Kolben/Zylinder-Einheit mit einer frei programmierbaren Handhabungseinrichtung wenig zweckmäßig, da beispielsweise Versorgungsleitungen bei Bewegungen beschädigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kolben/Zy­ linder-Einheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei verdrehgesichertem Kolben sowohl die Versorgungsleitungen für die Werkzeuge am Kol­ benstangenende als auch die Fluidleitung für die Rückhol­ bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders verlaufen.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß durchsetzt den Zylinder in Längsrichtung wenigstens eine exzentrisch angeordnete Stange, durch die der Kolben gegen Verdrehungen gesichert wird. Damit können an der Kolbenstange beispielsweise Handhabungseinrichtun­ gen, wie Greifer, Spanneinrichtungen, Werkzeuge etc. di­ rekt angebracht werden, ohne daß sich während der linearen Aus- und Einfahrbewegung des Kolbens zusätzlich zur trans­ latorischen Bewegung eine rotatorische Bewegung ergeben würde.

Ferner sind erfindungsgemäß wenigstens eine den Zylinder exzentrisch durchsetzende Stange sowie die Kolbenstange hohl ausgeführt. Durch die hohle Kolbenstange können Ver­ sorgungsleitungen für die Werkzeuge verlegt werden. Bei­ spielsweise kann den Werkzeugen am Kolbenstangenende Druckluft für die Betätigung zugeführt werden, ohne daß außerhalb des Zylinders störende Schläuche und/oder Kabel vorgesehen werden müßten. Insbesondere dann, wenn die Versorgungsleitungen wenigstens eine Fluidleitung aufwei­ sen, ist es besonders bevorzugt, wenn hierzu ein in der Schlauchebene als Spirale gewickelter Schlauch vorgesehen ist, der sich bei voll zurückgezogenem Kolben in eine Ausnehmung im Zylinderboden einlegt (Anspruch 3).

Das Rückholen des Kolbens erfolgt dadurch, daß in der exzentrisch angeordneten Stange eine Bohrung im Bereich des Zylinderdeckels vorgesehen ist, durch die der Kolben von der Rückseite mit einem Fluid beaufschlagbar ist. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn gemäß Anspruch 2 die Fluidzuleitung in die exzentrische Stange vom Zylin­ derboden aus erfolgt.

Damit erfolgen sowohl die Fluidzuleitung (beispielsweise die Druckluft- oder Pneumatikflüssigkeitzuleitung) für die Kolbenbewegung als auch die Fluidzuleitung für die Bewe­ gung der Handhabungseinrichtung zentral am Kolbenboden, an dem zusätzlich Steuerelemente angeordnet sein können (An­ spruch 5). Hierdurch wird die konstruktive Gestaltungsmög­ lichkeit von bewegten Handhabungseinrichtungen wesentlich erweitert.

Bei der im Anspruch 4 gekennzeichneten Weiterbildung sind zwei exzentrische Stangen vorgesehen, durch die die Ver­ dreh-Sicherung weiter erhöht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen

Fig. 1 einen (teilweisen) Querschnitt durch eine erfin­ dungsgemäße Kolben/Zylinder-Einheit,

Fig. 2 die zentrale Luftzuführung für die Einheit,

Fig. 3 die Lufteinleitung in die Kolbenstange.

Fig. 1 zeigt im teilweisen Querschnitt eine erfindungsge­ mäße Kolben/Zylinder-Einheit. Der Zylinder besteht aus einem Zylinderboden 1, einem Zylinderrohr 2 und einem Zylinderdeckel 3. In den Zylinder ist ein Kolben 4 mit einer Kolbenstange 5 eingesetzt. Mit 6 ist eine Kolben­ dichtung zum Zylinderrohr 2, mit 7 eine Dichtung zwischen Zylinderboden/Zylinderrohr und mit 8 eine Dichtung zwi­ schen Zylinderdeckel/Zylinderrohr bezeichnet.

Zur Verdreh-Sicherung ist eine Hohlwelle 9 vorgesehen, die in den Kolbenboden 1 eingepreßt ist und mit einer Dichtung 10 abgedichtet ist. Das andere Hohlwellenende wird mit einer Dichtung 11 und mit einer Dichtschraube 12 im Zylin­ derdeckel 3 befestigt.

Die Hohlwelle 9 durchsetzt den Kolben 4, der hierzu eine entsprechende Ausnehmung mit einer Dichtung 13 besitzt.

Bevorzugt wird die exzentrische Stange bzw. Hohlwelle 9 möglichst dicht an das Zylinderrohr 2 gedrückt, so daß sich ein großer Hebelarm für Drehmomente ergibt, die über die Kolbenstange und den Kolben auf die Hohlwelle wirken.

Fig. 2 zeigt die zentrale Luftzuführung. Hierzu ist am Zylinderboden 1 ein Ventil 14 mit zentraler Druckluftein­ leitung 15 vorgesehen. Bei entsprechender Ventilstellung wird über eine Bohrung 16 Luft in den Zylinder eingelei­ tet, so daß der Kolben 4 ausfährt.

Die Rückholbewegung des Kolbens erfolgt dadurch, daß Druckluft am Rohrende der Hohlwelle 9 bei entsprechender Stellung des Ventils 14 austritt und den Kolben von der entgegengesetzten Richtung her beaufschlagt. Durch diese Anordnung des Ventils 14 sowie der einzelnen Fluidleitun­ gen kann die Fluid- bzw. Drucklufteinleitung 15 und 9 für Aus- und Einfahrbewegungen des Kolbens von dem am Zylin­ derboden 1 angeordneten Ventil 14 her erfolgen, also zen­ tral, ohne daß externe Druckluftleitungen etc. vorgesehen werden müßten.

Fig. 3 zeigt, daß in eine Aussparung des Zylinderbodens 1 ein Schlauch 17 eingelegt ist, der über eine Bohrung 18 ebenfalls mit dem Ventil 14 verbunden ist.

Der Schlauch 17 hat verschiedene Eigenschaften, die im folgenden näher beschrieben werden sollen:

In der Schlauchebene ist er als Spirale gewickelt, d. h. die Windungen liegen zentral zur Kolbenstange 5 am Zylin­ derboden. Die spiralförmigen Schlauchwindungen sind so bemessen, daß der Schlauch bei ausgefahrenem Kolben wei­ terhin eine Verbindung zu der hohlen Kolbenstange her­ stellt. In der Zylinderrohrebene, d. h. bei ausfahrendem Kolben 4 ist der Schlauch 17 als Wendel gewickelt, die bis zum zentralen Lufteintritt des Kolbens 4 führt. Im ausge­ fahrenen Zustand des Kolbens 4 stellt der Schlauch damit eine konische Wendel dar. Diese Wendelform kann entweder dadurch erreicht werden, daß eine kegelige Schraubendruck­ feder aus Federstahl verwendet wird, deren Form und Lage reproduzierbar ist. Der weiche Druckluftschlauch wird über den Federstahl gestülpt, d. h. der Federstahl liegt im Schlauch und wird am Zylinderboden und am Kolbenboden in geeigneter Weise befestigt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung bildet der Schlauch selbst die Wendel. Damit dies möglich wird, wird er an einer Mantellinie mechanisch oder thermisch so behandelt, daß er sich reproduzierbar krümmt und im ausgezogenen Zustand eine Wendel bildet, die der Form der kegeligen Schraubendruckfeder entspricht.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens beschrieben worden, wie er sich aus einer entspre­ chenden Verallgemeinerung der Ansprüche ergibt.

Innerhalb dieses allgemeinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die verschiedensten Modifikationen möglich:

Beispielsweise können zwei (oder auch mehr) exzentrische Stangen, von denen wenigstens eine als Hohlwelle ausgebil­ det ist, symmetrisch angeordnet werden, so daß sich eine höhere Verdreh-Sicherheit ergibt.

Ferner kann das Ventil 14 eine Flanschplatte bzw. eine auskragende Bodenplatte aufweisen, mit der es direkt an der zentralen Flanschplatte eines Industrieroboters oder dergleichen befestigbar ist.

Claims (5)

1. Kolben/Zylinder-Einheit, an deren Kolbenstange insbe­ sondere Handhabungseinrichtungen etc. anbringbar sind, und die wenigstens eine zentrale Versorgungsleitung für an der Kolbenstange angebrachte Einrichtungen aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• - zur Sicherung des Kolbens gegen Verdrehungen durchsetzt den Zylinder in Längsrichtung exzentrisch wenigstens eine Stange, die als Hohlwelle ausgeführt ist,
• - die Kolbenstange ist hohl ausgeführt und nimmt die Versorgungsleitungen für an der Kolbenstange angebrachte Einrichtungen auf,
• - zum Ausfahren des Kolbens ist im Zylinderboden eine Bohrung vorgesehen, durch die der Kolben mit einem Fluid beaufschlagbar ist,
• - zum Rückholen des Kolbens ist in der exzentrisch ange­ ordneten Stange eine Bohrung im Bereich des Zylinderdec­ kels vorgesehen, durch die der Kolben von der Rückseite mit einem Fluid beaufschlagbar ist.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzuleitung in die exzentrische Stange vom Zylinderboden aus erfolgt.

3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitungen wenigstens eine Fluidleitung aufweisen, und daß zur Fluideinleitung in die Kolbenstange durch einen in der Schlauchebene als Spirale gewickelten Schlauch er­ folgt, der sich bei voll zurückgezogenem Kolben in eine Ausnehmung im Zylinderboden einlegt.

4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei exzentrische Stangen vorgesehen sind, von denen wenigstens eine als Hohlwelle ausgebildet ist.

5. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolbenboden zentral Steuer- bzw. Ventilelemente für die einzelnen Fluidleitungen ange­ ordnet sind.