DE3936439C2

DE3936439C2 - Rodless cylinder

Info

Publication number: DE3936439C2
Application number: DE19893936439
Authority: DE
Inventors: Marius Dipl Ing Beben; Thomas Dipl Ing Kemkowski; Harald Dipl Ing Klocke
Original assignee: Kuhnke KG H GmbH
Current assignee: KUHNKE GMBH, 23714 MALENTE, DE
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2009-11-03
Also published as: DE3936439A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer kolbenstangenlosen Zylindereinheit, bestehend aus einem druckmittelbetriebenen Zylinder, einem in dessen Zylinderrohr frei beweglichen, zweiseitig beaufschlagbaren und Permanentmagnetmittel auf weisenden Kolben und aus einem Kraftübertragungsglied, das dem Kolben radial gegenüberliegend auf der Außen seite des Zylinderrohres axial beweglich gelagert ist und mit einem Permanentmagnetaufbau versehen ist, der mit den Permanentmagnetmitteln des Kolbens in Wirkverbindung steht.The invention is based on a rodless Cylinder unit consisting of a pressure medium operated Cylinder, a freely movable in its cylinder tube, double-acting and permanent magnet means pointing piston and a power transmission member, the radially opposite the piston on the outside side of the cylinder tube is axially movable and is provided with a permanent magnet structure which with the permanent magnet means of the piston in operative connection stands.

Derartige kolbenstangenlose Zylinder werden zunehmend im industriellen Einsatz benötigt, insbesondere dann, wenn beengte Einbauverhältnisse eine optimale Raumnutzung erfordern.Such rodless cylinders are becoming increasingly popular needed in industrial use, especially when space is tight, optimal use of space require.

Solche Zylinder sind bekannt. So offenbart die DE-OS 32 40 105 einen kolbenstangenlosen Zylinder mit einem in einem Zylinderrohr verschiebbar angeordneten Antriebs kolben, der durch ein Druckfluid antreibbar ist. Das Zylinder rohr dient einem Mitnehmerkolben zur Führung. Sowohl diesem als auch dem Antriebskolben sind Permanentmagnete zugeordnet, die durch die Wandung des Zylinderrohres hindurch eine Kopplung von Antriebs- und Mitnehmerkolben bewirken. Es wird eine Anordnung der Permanentmagnete beschrieben, die eine größere Kopplungskraft erzielbar macht.Such cylinders are known. So the reveals DE-OS 32 40 105 a rodless cylinder with a Drive arranged displaceably in a cylinder tube piston which can be driven by a pressure fluid. The cylinder tube serves as a driving piston for guidance. Both of these permanent magnets are also assigned to the drive piston, a coupling through the wall of the cylinder tube of drive and driver pistons. It will be one Arrangement of the permanent magnets described, the larger Coupling force achievable.

Aus der DE-OS 37 01 257 ist weiter ein kolbenstangenloser Arbeitszylinder mit einem durch ein Druckfluid in einem Zylinderrohr verschiebbaren Kolben und einem längs des Zylinderrohres auf Führungsholmen geführten Schlitten zu entnehmen. Die Mitnahme des Schlittens erfolgt durch einen Mitnehmerkolben, dem Permanentmagnetmittel, die diesem wie auch dem in dem Zylinderrohr befindlichen Kolben zugeordnet sind. Der Schlitten ist als Block ausgebildet, in dem das Zylinderrohr und die Führungsholme benachbart zueinander geführt sind. Dabei ist die Notwendigkeit der Einhaltung eines präzisen Lageverhältnisses zwischen Zylinderrohr und Führungsholmen dadurch vermieden, daß die Permanentmagnete mittel senkrecht zu der Achsrichtung des Mitnehmerkolbens Bewegungsspielraum aufweisen. Gleichzeitig sind jedoch die Permanentmagnetmittel axial zwischen Schultern ge führt, die zwar eine praktisch spielfreie Mitnahme des Schlittens ermöglichen, aber keinen Ausgleich gegen Ver kanten bei ungünstigen Toleranzverhältnissen gegenüber dem Zylinderrohr bieten.From DE-OS 37 01 257 is a rodless Working cylinder with a pressurized fluid in one Cylinder tube slidable piston and one along the Cylinder tube on slides guided on guide rails remove. The carriage is carried by a Driver piston, the permanent magnet means that like this also assigned to the piston located in the cylinder tube are. The slide is designed as a block in which the Cylinder tube and the guide rails adjacent to each other are led. Thereby is the need for compliance a precise positional relationship between the cylinder barrel and Guide rails avoided in that the permanent magnets medium perpendicular to the axial direction of the driving piston Show freedom of movement. At the same time, however the permanent magnet means axially between shoulders leads, which is a virtually play-free taking of the Enable sledging, but no compensation against Ver edging with unfavorable tolerance conditions to the Offer cylinder tube.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Zylindereinheit der einleitend angeführten Art dahingehend zu verbessern, daß ein Ver kanten des Kraftübertragungsgliedes gegenüber dem Zylinder rohr auch bei Parallelitätsabweichungen zwischen der Achse des Zylinderrohres und der Führungsachse des Kraftüber tragungsgliedes ausgeschlossen ist.It is therefore the object of the invention to provide a cylinder unit of the type mentioned in the introduction to improve that a ver edges of the power transmission member relative to the cylinder tube even if there are deviations in parallelism between the axes of the cylinder tube and the guide axis of the force transmission supporting member is excluded.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Permanentmagnetaufbau des Kraftübertragungsgliede in seinen beiden axialen Endbereichen in dem Kraftübertragungs glied sphärisch gelagert ist, derart, daß das Kraftüber tragungsglied zu dem Zylinderrohr ausrichtbar ist.This object is achieved in that the permanent magnet structure of the power transmission members in its two axial end regions in the power transmission member is spherically mounted, such that the force support member can be aligned to the cylinder tube.

Die sphärische Lagerung kann dabei dadurch erreicht werden, daß die beiden axialen Endbereiche des Permanentmagnetaufbaus des Kraftübertragungsgliedes axial gerichtete konvexe Ring lagerflächen aufweisen, daß Stützringe je mit einer konkaven Ringlagerfläche zur Stützung der konvexen Ringlagerfläche der genannten Endbereiche vorgesehen sind und daß alle Ringlagerflächen zumindest im wesentlichen einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt haben, wobei zur Vermeidung von Spiel zwisdhen den Stützringen und den axialen Endbereichen des Permanentmagnetaufbaus wenigstens ein elastisches Ring element in dem Permanentmagnetaufbau vorgesehen ist, das eine steile Federkennlinie aufweist. Zur Einstellung des axialen Spiels kann mindestens einseitig ein einstellbarer Schrauben ring vorgesehen sein. Zur Aufnahme von aus dem Lastangriff resultierenden Radialkräften kann ein zu dem Zylinderrohr parallel verlaufender Gleitholm vorgesehen sein, wobei zur Reduzierung des Stick-Slip-Effektes und der Gleitreibung im allgemeinen eine Luft in den Gleitspalt führende Luftzuführung vorgesehen sein kann. Diese "Luftschmierung" kann vorteilhaft auch in dem Gleitspalt zwischen dem Kraftübertragungsglied und dem Zylinderrohr vorgesehen sein. Mittels Einbau in geeigneter Weise durch das Kraftübertragungsglied in dessen Endstellungen absperrbarer Ventile kann der Luftbedarf für die "Luftschmierung" minimiert werden.The spherical bearing can be achieved that the two axial end portions of the permanent magnet assembly of the power transmission member axially directed convex ring bearing surfaces that support rings each with a concave Ring bearing surface to support the convex ring bearing surface the end regions mentioned are provided and that all Ring bearing surfaces at least essentially a common one Have center of curvature, taking to avoid play between the support rings and the axial end regions of the Permanent magnet structure at least one elastic ring element is provided in the permanent magnet structure, the one has a steep spring characteristic. To adjust the axial Play can be at least one-sided adjustable screws ring may be provided. To pick up from the load attack resulting radial forces can be applied to the cylinder barrel parallel sliding beam can be provided, with the Reduction of the stick-slip effect and sliding friction in the generally an air supply leading air into the sliding gap can be provided. This "air lubrication" can be beneficial also in the sliding gap between the power transmission member and the cylinder barrel can be provided. By installing in suitably by the power transmission link in its End positions of lockable valves can reduce the air requirement be minimized for "air lubrication".

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigenThe invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. Show it

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Zylinder einheit mit im Schnitt dargestellten Teilbereichen, Fig. 1 is a side view of the cylinder according to the invention shown in section unit with partial regions,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Zylindereinheit nach Fig. 1, Fig. 2 shows a cross section through the cylinder unit according to Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittdarstellung des Endbereiches der Zylindereinheit nach Fig. 1. Fig. 3 is an enlarged partial sectional view of the end portion of the cylinder unit of FIG. 1.

Die dargestellte Zylindereinheit umfaßt ein Zylinderrohr 1, welches beidseitig mit Deckelteilen 2 mit integrierten Luftanschlüssen 3 verschlossen ist. Innerhalb des Zylinder rohres 1 befindet sich ein Kolben 4, der in dem Zylinderrohr 1 verschiebbar und dabei mittels Gleitdichtungen 5 gegenüber diesem abgedichtet geführt ist und eine Reihe von zwischen Polscheiben 7 angeordnete Permanentmagnete 6 aufweist. The cylinder unit shown comprises a cylinder tube 1 , which is closed on both sides with cover parts 2 with integrated air connections 3 . Within the cylinder tube 1 there is a piston 4 which is guided displaceably in the cylinder tube 1 and thereby sealed by sliding seals 5 with respect thereto and having a number of pole plates 7 arranged between the permanent magnets. 6

Der Kolben 4 ist weiter mit Dämpfungselementen 8 ausge stattet, die ein sanftes Erreichen der jeweiligen Endlage ermöglichen.The piston 4 is further equipped with damping elements 8 , which enable smooth reaching of the respective end position.

Der Lastangriff erfolgt an einem Kraftübertragungsglied 9, das ein Gehäuse 10 mit einer Aufnahmebohrung 11 umfaßt,in der sich ein das Zylinderrohr 1 umgreifender Permanentmag netaufbau 12 befindet. Dieser besteht aus axial nebeneinan der liegenden Permanentringmagneten 13, die jeweils zwischen Polplatten 14 angeordnet sind. Die Teile 13, 14 sind in einem mit radialem Spiel in der Aufnahmebohrung 11 angeordneten Rohr 15 geführt und zwischen zwei Lagerringen 16 gehalten, die sich jeweils unter Zwischenlage eines elastischen Ring elementes 17 auf dem Satz Permanentringmagnete 13 und Pol platten 14 abstützen. Das ganze Paket aus Permanentringmag neten 13, Polplatten 14, Ringelementen 17 und Lagerringen 16 ist zwischen Stützringen 18 abgestützt, deren innere radiale Stützflächen 19 konkav ausgebildet sind und an denen die beiden Lagerringe 16 mit entsprechend konvex ausgestalteten axialen Endflächen 20 anliegen. Die Endflächen 20 und die Stützflächen 19 sind gemeinsam Zonen der Oberfläche einer Kugel, deren Mittelpunkt Mp auf der Achse des Kolbens 4 liegt.The load attack takes place on a power transmission member 9 , which comprises a housing 10 with a receiving bore 11 in which there is a permanent magnet netbau 12 encompassing the cylinder tube 1 . This consists of axially next to each other lying permanent ring magnets 13 , which are each arranged between pole plates 14 . The parts 13, 14 are guided in a radial play in the receiving bore 11 arranged tube 15 and held between two bearing rings 16 , the elements with the interposition of an elastic ring element 17 on the set of permanent ring magnets 13 and pole plates 14 are supported . The whole package of permanent ring magnets 13 , pole plates 14 , ring elements 17 and bearing rings 16 is supported between support rings 18 , the inner radial support surfaces 19 of which are concave and against which the two bearing rings 16 bear with correspondingly convex axial end faces 20 . The end faces 20 and the support faces 19 are together zones of the surface of a sphere, the center point Mp of which lies on the axis of the piston 4 .

Die im Gehäuse 10 radial mit Spiel eingebauten Stützringe 18 liegen mit ihrer äußeren radialen Stützfläche 29, die plan ausgebildet ist, an Widerlagerringen 30 an. An diesen wieder um greifen auf der anderen Seite Schraubringe 21 an (Fig. 3), mit deren Hilfe das axiale Spiel des Permanentmagnetaufbaus 12 eingestellt ist. Fig. 1 zeigt anstelle der Schraubringe 21 Sicherungsringe 31, die in Ringnuten sitzen; hier über nehmen die elastischen Ringelemente 17 den axialen Spiel ausgleich allein. Radiale Mittenabweichungen zwischen dem Magnetaufbau 12 einerseits und dem übrigen Aufbau des Kraft übertragungsgliedes 9 werden dadurch ausgeglichen, daß sich die Stützringe 18 aufgrund ihrer radial ebenen Fläche 29 an den Widerlagerringen 30 entsprechend radial einstellen können.The support rings 18 installed radially with play in the housing 10 abut abutment rings 30 with their outer radial support surface 29 , which is flat. On this again to engage on the other side screw rings 21 ( Fig. 3), with the help of which the axial play of the permanent magnet assembly 12 is set. Fig. 1 shows instead of the screw rings 21 retaining rings 31 which are seated in ring grooves; here take over the elastic ring elements 17, the axial clearance alone. Radial center deviations between the magnet structure 12 on the one hand and the rest of the structure of the force transmission member 9 are compensated for in that the support rings 18 can adjust themselves radially due to their radially flat surface 29 on the abutment rings 30 .

Das Gehäuse 10 ist über Koppelstifte 22 mit einem Führungs teil 23 verbunden, das auf einem zu der Achse des Zylinderrohres 1 parallelen Gleitholm 24 oder auch auf mehreren Gleitholmen 24 geführt ist. Es ist auch möglich, daß das Führungsteil 23 und das Gehäuse 10 einstückig ausgebildet sein können.The housing 10 is connected via coupling pins 22 to a guide part 23 which is guided on a sliding beam 24 parallel to the axis of the cylinder tube 1 or on a plurality of sliding beams 24 . It is also possible that the guide part 23 and the housing 10 can be formed in one piece.

Zur Verbesserung der Leichtgängigkeit und Reduzierung des Stick-Slip-Effektes durch Verringerung der Reibung an den Gleitflächen kann eine separate Luftzuführleitung 25 vorge sehen sein, die über einen Verteilerkanal 26 und radiale Bohrungen 27 Luft eines gewissen Überdruckes in den Bereich dieser Gleitflächen führen kann. Dabei kann die Luftzuführung derart sein, daß auch ein Luftkissen in dem aufgrund des ra dialen Spiels zwischen dem Rohr 15 und der Aufnahmebohrung 11 in dem Gehäuse 10 vorgesehenen Spalt entsteht. Diese "Luft schmierung" kann durch nicht gezeigte Ventile gesteuert wer den, mit deren Hilfe die Luftzufuhr über die Leitung 25 bei Erreichen der Endstellungen des kraftübertragungsgliedes abgesperrt werden kann, so daß der erforderliche Luftbedarf auf diese Weise minimiert ist.To improve the smooth operation and reduce the stick-slip effect by reducing the friction on the sliding surfaces, a separate air supply line 25 can be easily seen, which can lead via a distribution channel 26 and radial bores 27 air of a certain excess pressure into the area of these sliding surfaces. The air supply can be such that an air cushion is formed in the gap provided due to the ra dialen game between the tube 15 and the receiving bore 11 in the housing 10 . This "air lubrication" can be controlled by valves, not shown, with the help of which the air supply via line 25 can be shut off when the end positions of the power transmission element are reached, so that the required air requirement is minimized in this way.

Wird ein derart gestalteter kolbenstangenloser Zylinder be trieben, so werden eventuelle Mittenabweichungen zwischen dem Kraftübertragungsglied 9, gegebenenfalls in Verbindung mit dem Gleitholmaufbau 23, 24, und der Längsachse des Zylinders 1 kom pensiert, da der Permanentmagnetaufbau 12 in dem Rohr 15 um den Mittelpunkt Mp schwenken, d. h. sich stets parallel zu der Achse des Kolbens 4 einstellen und damit ein Verkanten nicht eintreten kann. Das beschriebene Konzept ermöglicht daher eine einfache Fertigung und Montage ohne Notwendigkeit einer prä zisen Ausrichtung. Als nützlicher Nebeneffekt der "Luft schmierung" ergibt sich, daß eventuell auf den Gleitflächen befindliche Schmutzpartikel durch die in den Endbereichen dieser Gleitflächen austretende Luftströmung weggeblasen werden.If such a rodless cylinder be operated, possible center deviations between the force transmission element 9 , optionally in conjunction with the sliding beam structure 23 , 24 , and the longitudinal axis of the cylinder 1 are compensated for, since the permanent magnet structure 12 in the tube 15 swings around the center point Mp , ie always set parallel to the axis of the piston 4 and thus tilting cannot occur. The concept described therefore enables simple manufacture and assembly without the need for precise alignment. A useful side effect of the "air lubrication" is that dirt particles that may be on the sliding surfaces are blown away by the air flow emerging in the end regions of these sliding surfaces.

Claims

1. Rodless cylinder unit, consisting of a pressure-operated cylinder, a freely movable in its cylinder, double-acting and permanent magnet piston and from a power transmission member, which is axially opposite the piston radially on the outside of the cylinder tube and with a permanent magnet structure is provided which communicates with the permanent magnet means of the piston is operatively connected, characterized in that the permanent magnet assembly (12) of the force transmitting member (9) tragungsglied in its two axial end portions in the power transmission means (9) is spherically mounted in such a way that the transmission member (9 ) to the cylinder tube ( 1 ) can be aligned.

2. Cylinder unit according to claim 1, characterized in that the two axial end regions of the permanent magnet structure ( 12 ) of the force transmission member ( 9 ) have axially directed convex ring bearing surfaces, that support rings ( 18 ) are each provided with a concave ring bearing surface for supporting the convex ring bearing surface of said end regions and that all ring bearing surfaces have at least essentially a common center of curvature.

3. Cylinder unit according to claim 1 or 2, characterized in that at least one elastic ring element ( 17 ) in the permanent magnet structure ( 12 ) is provided to avoid play between the gene gene gene gene ( 18 ) and the axial end regions of the permanent magnet construction ( 12 ) .

4. Cylinder unit according to claim 3, characterized in that the elastic ring element ( 17 ) has a steep spring characteristic.

5. Cylinder unit according to claim 3, characterized in that the permanent magnet structure ( 12 ) is supported at least on one side with respect to a screw ring ( 21 ).

6. Cylinder unit according to one of claims 1 to 5, with a sliding beam structure for supporting the force transmission member, characterized in that air in the sliding gap of the sliding beam structure ( 23 , 24 ) is guiding air supply device ( 25 , 26 , 27 ) is provided.

7. Cylinder unit according to claim 6, characterized in that the air supply device ( 25 , 26 , 27 ) via paths ( 28 ) also supplies the sliding gap between the permanent magnet structure ( 12 ) of the force transmission member ( 9 ) and the cylinder tube ( 1 ) with air.

8. Cylinder unit according to claim 6 or 7, characterized in that the air supply via the air supply device ( 25 to 27 ) is controlled by means of the force transmission member ( 9 ) in its end positions lockable valves.