DE4041992A1 - Verfahren zum herstellen eines fluidischen hubzylinders sowie eine kolben-zylinder-einheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines fluidischen Hubzylinders, der aus einem Gehäuse, einem axial festgelegten und befestigten Deckel, einem eingeschweißten Boden und einer den Deckel abgedichtet durchdringenden Kolbenstange und einem im Zylinderraum bewegbaren Kolben gebildet wird, ferner mit einer Abdichtung für den Kolben und den Zylinderraum. Die Erfindung betrifft ferner die Kolben- Zylinder-Einheit.

Bei der Herstellung eines solchen Hubzylinders, wie z. B. eines Kurzhubzylinders, stehen die vorgegebene Lastspielzahl bzw. die Lebensdauer und die Herstellkosten im Vordergrund. Ein wirtschaftliches Herstellverfahren kann zu niedrigen Herstellkosten führen, so daß anderweitige Überlegungen hinsichtlich durch Reparaturen zu verlängernder Lebensdauer in den Hintergrund treten. Derartige Überlegungen sind insbesondere dann nicht mehr durchzuführen, wenn bei entsprechender Gestaltung die Lebensdauer der Kolben-Zylinder-Einheit ohnehin höher einzustufen ist als bisher.

Es ist eine Kolben-Zylinder-Einheit bekannt (DE-C2-35 07 167), die gattungsgemäß ausgebildet ist. Bei der Herstellung des bekannten Hubzylinders mit sehr kompakten Außenabmessungen wird ein konventionelles Gehäuse mit einem Deckel versehen, wobei in den Gehäuseeingang eine Ringnut für einen axialen Sicherungsring eingedreht wird. Hierbei ist ein erster Dichtungsring für die Abdichtung des Deckels erforderlich. Für den Boden wird eine Eindrehung am Gehäuse angebracht, wonach der vorbereitete Boden, der mit Abschrägungen und Absätzen versehen ist, abgedichtet und eingeschweißt wird. Der Kolben und die Kolbenstange können nach Einschweißen des Bodens eingeführt werden.

Eine solche Lösung gestattet zwar nachträgliche Reparaturen, ist jedoch in ihrer Herstellung teuer, unwirtschaftlich und mit Nachteilen technischer Natur verbunden. Diese betreffen die Abdichtung und die einzuhaltende Genauigkeit. Der Deckel kann nur in einem kurzen Abschnitt des Gehäuses gelagert werden. Das Einschweißen des Bodens erfordert Absätze und Abschrägungen. Eine Umstellung der Fertigung auf andere Zylinderlängen ist außerdem erheblich teuer.

Der vorliegenden Erfindung ist daher die Aufgabe zugrunde gelegt, die Herstellkosten einer solchen Kolben-Zylinder-Einheit erheblich zu senken und die Kolben-Zylinder-Einheit technisch so zu verbessern, daß Reparaturen nicht mehr notwendig sind in Verbindung mit einer entsprechenden Lebensdauer.

Die gestellte Aufgabe wird auf der Grundlage des eingangs bezeichneten Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse nach einem Ziehvorgang zu einem Hohlprofil mit einem durchgehend glatten Zylinderraum auf Länge geteilt wird, daß danach der Kolben zusammen mit der Kolbenstange in den durchgehend glatten Zylinderraum montiert wird, daß erst danach ein zylindrischer Deckel und eine zylindrische Bodenscheibe mit ihren Stirnseiten fluchtend in das Gehäuse eingesetzt werden und daß in den Passungsringspalten zwischen Gehäuse und Bodenscheibe bzw. zwischen Gehäuse und Deckel ringförmig ohne Zusatzwerkstoffe geschweißt wird, wobei die äußere Stirnfläche von Gehäuse und Boden exakt in einer Ebene liegend gehalten werden. Dieses Verfahren gestattet eine erheblich billigere Herstellung des bekannten Hubzylinders. Hierbei kann die Fertigung leicht auf unterschiedliche Gehäuse-Längen umgestellt werden. Die Kolben-Zylinder-Einheit wird aber auch technisch verbessert, weil die Anzahl der Teile und der einzuhaltenden Herstelltoleranzen verringert und die Dichtung erheblich verbessert wird. Die Genauigkeit sämtlicher Teile wird erhöht.

Die wirtschaftliche Herstellung und die technischen Merkmale werden weiterhin dadurch verbessert, daß der Schweißvorgang zum Verschweißen von Deckel und Boden nach dem Laser-Verfahren erfolgt.

Das Herstellkosten-Niveau wird außerdem dadurch niedrig gehalten, daß das Gehäuse mit einem polygonalen Umriß durch Ziehen aus einer Aluminium-Legierung hergestellt wird.

Die Kolben-Zylinder-Einheit weist ein Gehäuse, einen axial festgelegten Deckel, einen Boden und eine den Deckel abgedichtet durchdringende Kolbenstange auf und einen im Zylinderraum bewegbaren Kolben, ferner Dichtungselemente für den Kolben und den Zylinderraum. Fertigung, Montage und die Funktionssicherheit werden dadurch verbessert, daß das Gehäuse aus einem abgelenkten Hohlprofil besteht, daß das Hohlprofil einen durchgehend glatten Zylinderraum bildet, daß eine beidseitig glatte, zylindrische Bodenscheibe als Boden bündig an einer ersten Stirnfläche des Gehäuses eingeschweißt, daß ein Deckel ebenfalls bündig mit der zweiten Stirnfläche des Gehäuses eingeschweißt und abgedichtet ist, und daß der Deckel einen glatten, in den glatten Zylinderraum eingeschobenen Schaft aufweist, der mittels der Schweißnaht abgedichtet ist. Ein solcher Hubzylinder gestattet eine kürzere Bauweise oder eine verbesserte Nutzung der Hublänge. Die ansonsten für notwendig erachteten Details, wie z. B. Einstiche, Einführschrägen, Nuten u. dgl. entfallen völlig. Die erfindungsgemäße Bauweise gestattet kleinste Abmessungen, d. h. Kleinstzylinder können noch kleiner als bisher hergestellt werden, weil O-Ringe, Dichtungsringe, Sicherungsringe, Einsätze u. dgl. entfallen. Insgesamt besteht der erfindungsgemäße Hubzylinder aus weniger Teilen als bisher. Es kann eine kompakte Form erhalten werden. Die Stabilität des Gehäuses wird erhöht. Die Teile selbst sind in ihrer Form einfacher als bisher. Die Einzelteile sind auch sehr montagefreundlich. Diese Gründe zusammen ergeben eine längere Lebensdauer.

Eine zusätzliche Verbesserung wird dadurch erzielt, daß der Deckel- Schaft mit einem abgesetzten Zylinderabsatz versehen ist. Hierdurch kann der Medium-Eintritt oder der -Ausgang verbessert werden, ohne z. B. auf schräg gelegte Bohrungen zurückgreifen zu müssen.

Diese Maßnahme kann deshalb dahingehend ausgenutzt werden, daß in dem Bereich des Zylinderabsatzes ein von außen durch das Gehäuse radial geführter Anschluß für das fluidische Medium angeordnet ist.

Die Stabilität und die Schwingungsanfälligkeit der Kolbenstangenlagerung kann auch noch verbessert werden, indem die Länge des Schaftes des Deckels als Stützlager der Kolbenstange gegenüber dem Gehäuse dient.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die fertige Kolben-Zylinder- Einheit und

Fig. 2 eine Frontansicht auf die Deckelseite mit Kolbenstange.

Der fluidische Hubzylinder besteht aus einem Gehäuse 1, einem Deckel 2, einem Boden 3, einer Kolbenstange 4 und einem im Zylinderraum 5 hin- und herbewegbaren Kolben 6. Der Kolben 6 trägt eine übliche Kolbendichtung 7.

Das Gehäuse 1 wird durch einen Ziehvorgang zu einem Hohlprofil 8 mit einem durchgehend glatten Zylinderraum 5 auf eine Länge 9 durch Absägen, Fräsen oder dgl. geteilt, wodurch eine einfache und schnelle Bestimmung des Hubwegs eines Hubzylinders erfolgt. Anschließend werden der Kolben 6 mit der Kolbenstange 4 in den durchgehend glatten, beiderseitig an den Enden offenen Zylinderraum 5 montiert. Jetzt erst werden ein zylindrischer Deckel 2 und eine zylindrische Bodenscheibe 3a mit ihren Stirnflächen 2a bzw. 3b fluchtend zu einer Mittelachse 10 in das Gehäuse 1 eingesetzt. Darauf folgend wird jeweils in den Passungsringspalten 11 bzw. 12 zwischen Gehäuse 1 und Bodenscheibe 3a bzw. zwischen Gehäuse 1 und Deckel 2 ringförmige Schweißnähte ohne Zusatzwerkstoff gelegt, so daß jeweils eine Befestigung und zugleich eine vollkommene Abdichtung entsteht. Hierbei sind die äußeren Stirnflächen 3b von Gehäuse 1 und Boden 3 exakt in einer Ebene liegend gehalten. Der Schweißvorgang zum Verschweißen von Deckel 2 und Boden 3 erfolgt nach dem Laser-Schweißverfahren.

Das Gehäuse 1 kann mit seinem polygonalen Umriß 1a vorteilhaft aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung bestehen, um den Ziehvorgang zu erleichtern und um die Glätte des Zylinderraums 5 ohne Nachbearbeitung zu erzielen.

Das Gehäuse 1 ist auch deshalb aus einem abgelenkten Hohlprofil 8 gebildet, weil die Stabilität eines solchen Hohlprofils verhältnismäßig dünne Wandungsteile zuläßt, so daß das Gesamtgewicht des Hubzylinders niedrig gehalten werden kann. Der durchgehend glatte Zylinderraum erspart eine Nachbearbeitung in größerem Ausmaß. Gleichzeitig kann jedoch eine entsprechend knapp tolerierte, beidseitig glatte, zylindrische Bodenscheibe 3a als Boden 3 bündig an einer ersten Stirnfläche 3b des Gehäuses 1 eingeschweißt werden, wobei die Schweißnaht 13 lediglich durch Aufschmelzen des beidseitigen Werkstoffes von Boden 3 und Gehäuse 1 bzw. Deckel 2 und Gehäuse 1 und Verschmelzen zustande kommt.

Der Deckel 2 ist auf diese Weise fest mit dem Gehäuse 1 verbunden, wobei ein glatter Schaft 2b befestigt und zugleich vollkommen abgedichtet wird. An dem Deckelschaft 2b ist noch ein abgesetzter Zylinderabsatz 2c angedreht. In dem Bereich des Zylinderabsatzes 2c ist ein von außen durch das Gehäuse 1 radial geführter Anschluß 14 für das fluidische Medium, wie z. B. Druckluft, angeordnet. Von dem Anschluß 14 führt eine Mediumleitung 15 bis vor den Zylinderabsatz 2c. Die Länge 16 des Deckelschaftes 2b im Deckel 2 bildet gleichzeitig ein Stützlager 17 für die Kolbenstange 4 gegenüber dem Gehäuse 1. Dadurch wird die Führung der Kolbenstange 4 im Deckel 2 bzw. in dem Längslager 18 um vieles starrer als bisher. Der Deckel 2 ist dann noch mit einem äußeren Absatz 19 versehen, in dem die Kolbenstangendichtung 20 angeordnet ist. Die Kolbenstange 4 trägt außerdem eine zentrische Gewindebohrung 21 für die Befestigung des durch den Hubzylinder zu verstellenden Gliedes. Der gesamte Hubzylinder ist äußerlich glatt und wirkt sehr kompakt. Er kann auf kleinstem Raum untergebracht werden und eignet sich somit für den Antrieb von Robotern, Handhabungsgeräten u. dgl.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines fluidischen Hubzylinders, der aus einem Gehäuse, einem axial festgelegten und befestigten Deckel, einem eingeschweißten Boden und einer den Deckel abgedichtet durchdringenden Kolbenstange und einem im Zylinderraum bewegbaren Kolben gebildet wird, ferner mit einer Abdichtung für den Kolben und den Zylinderraum, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) nach einem Ziehvorgang zu einem Hohlprofil (8) mit einem durchgehend glatten Zylinderraum (5) auf Länge (9) geteilt wird, daß danach der Kolben (6) zusammen mit der Kolbenstange (4) in den durchgehend glatten Zylinderraum (5) montiert wird, daß erst danach ein zylindrischer Deckel (2) und eine zylindrische Bodenscheibe (3a) mit ihren Stirnseiten (2a; 3b) fluchtend in das Gehäuse (1) eingesetzt werden und daß in den Passungsringspalten (11; 12) zwischen Gehäuse (1) und Bodenscheibe (3a) bzw. zwischen Gehäuse (1) und Deckel (2) ringförmig ohne Zusatzwerkstoffe geschweißt wird, wobei die äußere Stirnfläche (3b) von Gehäuse (1) und Boden (3) exakt in einer Ebene liegend gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißvorgang zum Verschweißen von Deckel (2) und Boden (3) nach dem Laser-Verfahren erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einem polygonalen Umriß (1a) durch Ziehen aus einer Aluminium-Legierung hergestellt wird.

4. Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Gehäuse, einem axial festgegelegten Deckel, einem Boden und einer den Deckel abgedichtet durchdringenden Kolbenstange und einem im Zylinderraum bewegbaren Kolben gebildet wird, ferner mit Dichtungselementen für den Kolben und den Zylinderraum, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus einem abgelängten Hohlprofil (8) besteht, daß das Hohlprofil (8) einen durchgehend glatten Zylinderraum (5) bildet, daß eine beidseitig glatte, zylindrische Bodenscheibe (3a) als Boden (3) bündig an einer ersten Stirnfläche (3b) des Gehäuses (1) eingeschweißt ist, daß ein Deckel (2) ebenfalls bündig mit der zweiten Stirnfläche (2a) des Gehäuses (1) eingeschweißt und abgedichtet ist und daß der Deckel (2) einen glatten, in den glatten Zylinderraum (5) eingeschobenen Schaft (2b) aufweist, der mittels der Schweißnaht (13) abgedichtet ist.

5. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel-Schaft (2b) mit einem abgesetzten Zylinderabsatz (2c) versehen ist.

6. Kolben-Zylinder-Einheit nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich des Zylinderabsatzes (2c) ein von außen durch das Gehäuse (1) radial geführter Anschluß (14) für das fluidische Medium angeordnet ist.

7. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (16) des Schaftes (2b) des Deckels (2) als Stützlager (17) der Kolbenstange (4) gegenüber dem Gehäuse (1) dient.