DE4334424C2 - Stangenloser Zylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen stangenlosen Zylinder gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Solch ein Zylinder ist aus der EP 0 370 157 A1 bekannt.

Bei einem stangenlosen Zylinder ist allgemein ein Kolben beweglich in einem Zylinderkörper untergebracht, und ein Montage-Tisch, welcher außerhalb des Zylinderkörpers angeordnet ist, ist in der Weise mit dem Kolben verbunden, daß er sich zusammen mit diesem bewegen kann. Der Grund dafür, daß diese Art von Zylinder stangenloser Zylinder genannt wird, liegt darin, daß keine Kolbenstange mit dem Kolben desselben verbunden ist. Der Kolben wird mit Hilfe der in den Zylinderkörper hinein zugeführten Luft hin- und herbewegt, und der der Bewegung des Kolbens folgende Montage-Tisch wird entlang des Zylinderkörpers hin- und herbewegt. Wenn demgemäß eine externe Betätigungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Spannfutter oder eine Spannvorrichtung, auf dem Montage-Tisch befestigt ist, können verschiedene Baugruppen oder Gegenstände dadurch zwischen zwei beliebigen Positionen transportiert werden, daß das Spannfutter oder die Spannvorrichtung benutzt wird, welche mit der Bewegung des Kolbens gekuppelt ist.

Bei einem herkömmlichen stangenlosen Zylinder ist ein Montage-Tisch 52 auf der externen oder äußeren Fläche eines Zylinderkörpers 51 vorgesehen, wie in Fig. 11 gezeigt. Verschiedene Arten von externen Betätigungsvorrichtungen können auf dem Montage-Tisch 52 befestigt werden. Die externen Betätigungsvorrichtungen enthalten z. B. ein Spannfutter oder eine Spannvorrichtung 55 zum Halten von Gegenständen, einen Zylinderkörper 53 zum Hin- und Herbewegen des Spannfutters 55 entlang der Achse Z und eine Bremsvorrichtung zum Anwenden einer Brems-Kraft auf den Kolben, welcher sich im stangenlosen Zylinder befindet. In dem oben beschriebenen herkömmlichen stangenlosen Zylinder sind flexible Leitungen 54 vorgesehen, unabhängig von der Leitung zur Zufuhr von Luft in den stangenlosen Zylinder, durch welche Luft von einer Luft-Versorgungsquelle oder Luftquelle zu der externen Betätigungsvorrichtung zugeführt wird.

Jedoch müssen die flexiblen Leitungen 54 für die externe Betätigungsvorrichtung im herkömmlichen stangenlosen Zylinder separat angeordnet werden, so daß die Leitungs- Operation oder Leitungs-Bewegung schwierig oder problematisch wird. Da die flexiblen Leitungen 54 wiederholt gebogen oder gedehnt werden, wenn sie der Bewegung des Montage-Tisches 52 folgen, sind die Teile im Luft-Versorgungssystem, welche diese Leitungen enthalten, darüberhinaus sehr schnell verschlissen und müssen frühzeitig ersetzt werden. Zusätzlich muß ein großer Installations-Raum sichergestellt sein, um eine Beein­ flussung oder Störung von Bedienungspersonen oder den umliegenden Gerätschaften durch die flexiblen Leitungen 54 zu verhindern.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen stangenlosen Zylinder zu schaffen, der für die externe Betätigungsvorrichtung eine einfache Leitungs-Operation (piping operation) ermöglicht und durch welchen Schwierigkeiten, die auf die Anordnung der Leitungen (piping) zurückzuführen sind, verhindert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Merk­ male der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Zur Lösung der Aufgabe besitzt der erfindungsgemäße stangenlose Zylinder einen Schlitz oder Spalt, welcher sich axial auf der externen oder äußeren Fläche oder Oberfläche des Zylinderkörpers erstreckt. Ein Kolben ist beweglich im Zylinderkörper enthalten. Ein Montage-Tisch ist beweglich entlang der externen Fläche des Zylinder­ körpers angeordnet und mit dem Kolben durch den Spalt verbunden. Eine externe Betätigungsvorrichtung ist auf dem Montage-Tisch befestigt und wird mit Hilfe des Druck- Fluides angetrieben. Im Zylinderkörper ist eine Passage oder ein Durchgang gebildet, durch welche das Druck-Fluid hin­ durchtreten kann. Im Zylinderkörper ist ebenfalls ein Einlaß gebildet, durch welchen das Druck-Fluid in der Passage zur Seite des Montage-Tisches hin herausgeleitet wird. Auf dem Montage-Tisch ist ein Auslaß gebildet, durch welchen das Druck-Fluid, welches durch den Einlaß herausgeleitet wird, einer externen Betätigungsvorrich­ tung zugeführt wird, beispielsweise einem Stellantrieb.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen stangenlosen Zylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Querschnitts­ ansicht;

Fig. 2 den stangelosen Zylinder in verkleinerter Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 den stangenlosen Zylinder in vergrößerter Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1;

Fig. 4 den Luft-Zufuhrmechanismus des stangenlosen Zylinders von Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 3;

Fig. 6 eine Queschnittsansicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 3;

Fig. 7 den Hauptabschnitt eines stangenlosen Zylin­ ders, auf welchem ein anderes Exemplar einer externen Betätigungsvorrichtung befestigt ist, in Querschnittsansicht;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 von Fig. 7;

Fig. 9 eine Abwandlung des erfindungsgemäßen stangenlosen Zylinders in Querschnittsansicht;

Fig. 10 eine andere Abwandlung des erfindungsgemäßen stangenlosen Zylinders in Querschnittsansicht;

Fig. 11 einen herkömmlichen stangenlosen Zylinder in perspektivischer Ansicht.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Druck-Kammer 2 in einem Zylinderkörper oder Zylindergehäuse 1 gebildet, in welchem ein Kolben 3 in der Weise angeordnet ist, daß er sich entlang einer longitudinalen Richtung des Zylinderkörpers 1 bewegen kann. Ein Schlitz oder Spalt 4 ist in der oberen Wand des Zylinderkörpers 1 gebildet. Endkappen 7 sind an beiden Enden des Zylinderkörpers 1 angebracht.

Ein Verbindungsabschnitt 9 ist integral mit dem Kolben 3 gebildet und erstreckt sich durch den Spalt 4 zur Außenseite des Zylinderkörpers 1. Ein auf der externen Fläche des Zylinderkörpers 1 angeordneter Montage-Tisch 10 ist mit dem Kolben 3 über den Verbindungsabschnitt 9 in der Weise verbunden, daß der Kolben 3 und der Montage-Tisch 10 zusammen bewegt werden können. Ein inneres Dichtungs-Band 5 und ein äußeres Dichtungs-Band 6 sind entlang der inneren Kanten und äußeren Kanten des Spaltes 4 angeordnet und sind an jedem End-Abschnitt auf den zugehörigen Endkappen 7 befestigt. Das innere Dichtung-Band 5 ist teilweise durch den Hohlraum eingesetzt oder in diesen eingefügt, welcher auf dem unteren Teil des Kolbens 3 gebildet ist, während das äußere Dichtungs-Band 6 teilweise durch den zwischen dem Montage-Tisch 10 und dem Verbindungsabschnitt 9 gebildeten Hohlraum eingesetzt oder in diesen eingefügt ist.

Ein Luft-Zylinder 11 ist als eine externe Betätigungs­ vorrichtung auf dem Montage-Tisch 10 befestigt. Die Richtung, in welche die Kolbenstange 12 des Luft- Zylinders 11 bewegt wird, kann durch ein elektromagnetisches Ventil 13 umgeschaltet oder geändert werden.

Ein Leitungsabschnitt als Vorsprung 15 ist integral auf einer Seite des Zylinderkörpers 1 entlang der gesamten Länge desselben gebildet. Wie in den Figs. 3 bis 6 gezeigt, ist eine Luft-Passage, oder eine Passage 16 durch die Innenseite des Vorsprunges 15 als eine Druck-Fluid-Passage oder als ein Druck-Fluid-Kanal gebildet. Jedes Ende der Passage 16 ist durch die Endkappen 7 hermetisch ab­ gedichtet. Eine (nicht gezeigte) Luft-Öffnung zur Zufuhr von Luft als ein Druck-Fluid durch dieselbe zu der Passage 16 ist in einer Endkappe 7 vorgesehen. Ein Schlitz oder Spalt 17 ist auf dem oberen Teil des Vorsprunges 15 gebildet, durch welchen die Luft in der Passage 16 zur Seite des Montage-Tisches 10 hin geleitet oder in diese eingeführt wird. Der Spalt 17 ist intern durch ein Dichtungs-Band 18 abgedichtet.

Ein Gleitabschnitt 20, welcher auf dem Vorsprung 15 gleitet, wenn sich der Montage-Tisch 10 hin- und herbewegt, ist integral mit dem Montage-Tisch 10 gebildet. Der Gleitabschnitt 20 hat ein Joch oder einen Kragen 21, welcher in die Passage 16 eingesetzt ist. Das Joch 21 drückt das Dichtungsband 18 sukzessive nach unten, um den Spalt 17 teilweise zu öffnen, wenn es sich bewegt. Nach unten geöffnete Luft-Taschen 22 sind auf dem Gleitabschnitt 20 gebildet. Eine Dichtung 23 ist um die Luft-Taschen 22 herum angeordnet, um den Abschnitt des Spaltes 17 zu umschließen, welcher durch das Joch 21 offengelassen wird. Um ein Luft-Leck oder einen Luft- Austritt durch den Spalt 17 zu verhindern, wird die Dichtung 23 in Druck-Kontakt oder Press-Kontakt mit der oberen Fläche des Vorsprung 15 gebracht. Anpreß-Teile 24 erstrecken sich an jedem Endabschnitt des Joches 21 nach oben. Die Anpreß-Teile 24 sind in der Weise ausgelegt, daß sie das Dichtungs-Band 18 gegen die Dichtung 23 drücken, um die Luft-Dichtigkeit durch die Dichtung 23 zu erhöhen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Auslaß 26 auf der oberen Fläche des Montage-Tisches 10 vorgesehen. Die Luft- Taschen 22 sind mit dem Auslaß 26 durch einen kommuni­ zierenden Pfad oder eine kommunizierende Bohrung 27 verbunden, welcher im Montage-Tisch 10 gebildet ist. Der Auslaß 26 ist über eine Luft-Leitung 28 mit dem elektro­ magnetischen Ventil 13 verbunden, um die aus dem Spalt 17 entnommene Luft dem Luft-Zylinder 11 zuzuführen. Die Luft-Leitung 28 kann im übrigen auf dem Luft-Zylinder 11 vorgesehen sein.

In dem in dieser Weise aufgebauten stangenlosen Zylinder wird der Montage-Tisch 10 integral mit dem Kolben 3 bewegt. Mit der Bewegung des Montage-Tisches 10 gleitet der Gleitabschnitt 20 auf dem Vorsprung 15, um das Dichtungs-Band 18 durch das Joch 21 nach unten zu drücken und den Spalt 17 teilweise zu öffnen. Die Luft in der Passage 16 wird durch den Spalt 17 zur Seite des Montage-Tisches 10 hin herausgelassen und wird vom Auslaß 26, welcher auf dem Montage-Tisch 10 gebildet ist, durch die Luft-Leitung 28 und das elektromagnetische Ventil 13 dem Luft-Zylinder 11 zugeführt.

Daher kann dem Luft-Zylinder 11 bei dieser Ausführungs­ form Luft einfach durch Verbinden der Luft-Leitung 28 mit dem Auslaß 26 zugeführt werden. Da die Passage 16 im Zylinderkörper 1 gebildet ist, bewegt sie sich nicht mit der Bewegung des Montage-Tisches 10. Dementsprechend kann die Langlebigkeit der Teile in dem Luftversorgungssystem einschließlich des Vorsprunges 15 und der Luft- Leitung 28 erhöht werden, und es besteht daneben keine Notwendigkeit, den Raum für die Bewegung der Leitung zu sichern. Darüberhinaus besteht keine Gefahr von Störungen oder Beeinflussungen zwischen den Leitungen und Bedienungspersonen oder umliegenden Gerätschaften. Da ferner der Vorsprung 15 und der Gleitabschnitt 20 integral mit dem Zylinderkörper 1 bzw. dem Montage-Tisch 10 in dieser Ausführungsform gebildet sind, kann der stangenlose Zylinder in vorteilhafter Weise insgesamt zu geringen Kosten hergestellt werden.

Die Figs. 7 und 8 zeigen ein weiteres Beispiel einer externen Betätigungsvorrichtung, bei welcher auf dem Montage-Tische 10 eine Bremsvorrichtung 30 zur Anwendung oder Ausübung einer Brems-Kraft auf den stangenlosen Zylinder befestigt ist. Die Bremsvorrichtung 30 besitzt ein Bremselement 31, welches im Montage-Tisch 10 in der Weise gehalten wird, daß es darin schwingen kann. Eine Brems-Schiene 32 erstreckt sich entlang einer Seitenfläche des Zylinderkörpers 1. Ein Paar Nockenflächen 33, die mit der Bremsschiene 32 verriegel­ bar sind oder mit dieser in Eingriff gebracht werden kön­ nen, sind im Bremselement 31 gebildet.

Im Montage-Tisch 10 ist eine Druck-Kammer 34 gebildet, in welcher ein Kolben 36 und eine Stoß- oder Schubvorrich­ tung 38 in der Weise angeordnet sind, daß sie einander entgegenwirken. Der Kolben 36 wird durch eine Feder 35, welche eine hohe Federkraft besitzt, in der Weise gedrängt oder verschoben, daß er mit einer Seite des Bremselementes 31 in Eingriff ist. Die Stoß- oder Schubvorrichtung 38 wird durch eine Feder 37, die eine schwache Federkraft besitzt, in der Weise gedrängt oder verschoben, daß sie mit der anderen Seite des Bremselementes 31 in Eingriff ist. Der Montage-Tisch 10 ist mit einem Luft-Einlaß 39 versehen, welcher mit der Druck-Kammer 34 kommuniziert. Der Luft-Einlaß 39 ist in der gleichen Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform über eine Luft-Leitung 40 und ein elektromagnetisches Ventil 41 mit einem Auslaß 26 verbunden.

Das elektromagnetische Ventil 41 wird erregt, während der stangenlose Zylinder in Betrieb ist, um es zu ermöglichen, daß die Luft vom Auslaß 26 durch den Luft- Einlaß 39 zur Druck-Kammer 34 zugeführt wird, wobei der Kolben 36 entgegen der Federkraft der Feder 35 zurückgedrängt wird, um es dem Bremselement 31 zu erlauben, durch die Stoß- oder Schubvorrichtung 38 bezüglich Fig. 8 im Uhrzeigersinn ausgelenkt oder geschwungen zu werden. Daher werden die Nockenflächen 33 von der Brems-Schiene 32 distanziert und die Brems-Kraft gelöst oder freigegeben. Zwischenzeitlich wird das elektromagnetische Ventil 41 entregt, während der stangenlose Zylinder außer Betrieb ist, um die Luft in der Druck-Kammer 34 freizu­ geben oder entweichen zu lassen. Entsprechend wird der Kolben 36 durch die Federkraft der Feder 35 zum Bremselement 31 hin verschoben, wobei das Bremselement 31 bezüglich Fig. 8 im Gegenuhrzeigersinn ausgelenkt oder geschwungen wird, um es den Nockenflächen 33 zu erlauben, mit der Brems-Schiene 32 in Eingriff zu gehen und dadurch eine Brems-Kraft auf den Montage-Tisch 10 auszuüben.

Da der Auslaß 26 auch bei diesem Beispiel einer externen Betätigungsvorrichtung auf dem Montage-Tisch 10 vorgesehen ist, kann die Länge der Luft-Leitung 40 im Vergleich zu einem herkömmlichen stangenlosen Zylinder stark verringert werden. Dementsprechend können die möglichen Probleme oder Schwierigkeiten aufgrund der Leitungen vermieden werden und die Bremsvorrichtung 30 kann zuverlässig und sicher betrieben werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausfüh­ rungsformen beschränkt und zahlreiche weitere Abwand­ lungen werden durch eine angemessene Änderung der Formen der entsprechenden Teile und des Aufbaus oder der Beschaffenheit ermöglicht, wie z. B.:

• 1. Der Vorsprung 15 kann separat vom Zylinderkörper 1 gebildet sein und kann am Zylinderkörper 1 durch die Verwendung von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Bolzen, wie in Fig. 9 gezeigt, befestigt sein.
• 2. Der Gleitabschnitt 20 kann separat vom Montage-Tisch 10 gebildet sein und kann am Montage-Tisch 10 durch Verwendung von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Bolzen, über einen dazwischenliegenden Block 43, wie in Fig. 9 gezeigt, befestigt sein;
• 3. Die Druck-Kammer 2 des Zylinderkörpers 1 kann auch als eine Luft-Passage oder ein Luft-Kanal verwendet werden, während ein Luft-Einlaß 45 im Kolben 3 gebildet sein kann, und ein kommunizierender Pfad oder eine Bohrung 27 durch den Kolben 3 und den Montage-Tisch 10 hindurch gebildet sein kann, um mit dem Auslaß 26 verbunden zu sein, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist;
• 4. Ein Spannfutter oder eine Spannvorrichtung, eine Vakuumvorrichtung, ein Luft-Motor usw. können als die externen Betätigungsvorrichtungem auf dem Montage-Tisch 10 befestigt sein; oder
• 5. Der erfindungsgemäße stangenlose Zylinder kann auf stangenlose Zylinder angewendet werden, welche durch Hydraulik-Druck oder durch verschiedene andere Gase statt Luft betrieben werden.

Claims (5)

1. Stangenloser Zylinder mit einem Zylinderkörper mit einem axial darin gebildeten Spalt, einem im Zylindergehäuse beweglich enthaltenen Kolben, einem Montage-Tisch, welcher beweglich entlang des Zylinderkörpers angeordnet ist und welcher mit dem Kolben durch den Spalt verbunden ist, und mit einer Betätigungsvorrichtung, welche durch ein Druck-Fluid angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkörper (1) eine Passage (16) zur Seite des Montagetisches (10) hin gebildet ist, durch welche das Druck-Fluid hindurchgelangen kann; daß im Zylinderkörper (1) ein Einlaß (17) zur Einführung des Druck-Fluides in der Passage (16) gebildet ist; und daß auf dem Montage-Tisch (10) ein Auslaß (26) zur Zufuhr des Druck-Fluides gebildet ist, welches vom Einlaß (17) zur Betätigungsvorrichtung geführt wird.

2. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (15) sich entlang der Passage (16) erstreckt und außerdem einen mit der Passage (16) kommunizierenden Einlaß (17) aufweist; daß ein Joch (21) beweglich in der Passage (16) angeordnet ist und mit dem Montage-Tisch (10) durch den Einlaß (17) über einen Verbindungsabschnitt, welcher sich von diesem bis zur Außenseite des Vorsprunges (15) erstreckt, verbunden ist; daß ein Dichtungsband (18), welches den Einlaß (17) abdichtet, entlang den inneren Kanten des Einlasses (17) angeordnet ist; und daß eine Dichtung (23) zum Abdichten des zwischen dem Vorsprung (15) und dem Montage-Tisch (10) angeordneten Raumes (22) vorgesehen ist.

3. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (26) durch eine Luftleitung (40) mit einem Luft-Einlaß (39) einer Bremsvorrichtung (30) zur Ausübung einer Bremskraft auf den Montage-Tisch (10) verbunden ist; daß die Bremsvorrichtung (30) eine sich longitudinal entlang des Montage-Tisches (10) erstreckende Schiene (32) und ein Bremselement (31) enthält, welches im Montage-Tisch (10) in der Weise gehalten wird, daß es in diesem schwingen kann, und welches eine Bremskraft ausübt, wenn es mit der Schiene in Eingriff gebracht wird.

4. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Auslaß (26) über eine Luftleitung (40) mit einer Druck-Kammer (34) verbunden ist, in welcher wenigstens ein Endabschnitt des Bremselementes (31) untergebracht ist;
daß ein Eingriffsmittel-Paar (36, 38) vorgesehen ist, welches in der Druck-Kammer (34) enthalten ist und welches mit dem Bremselement in zwei einander entgegengesetzten Richtungen in Eingriff gebracht werden kann;
daß ein Federpaar (35, 37) vorgesehen ist, welches die beiden Eingriffsmittel je zum Bremselement hin drängt, damit die Eingriffsmittel mit dem Bremselement in Eingriff stehen, wobei die erste Feder (35) derart ausgebildet ist, daß sie eine Federkraft besitzt, welche größer als die der zweiten Feder (37) ist, und daß die Eingriffsmittel aufgrund der Differenz der Federkräfte zwischen den Federn normalerweise mit der Schiene in Eingriff sind;
daß ein elektromagnetisches Ventil (41) vorgesehen ist, welches die Leitung verschließen kann, wobei das Druck-Fluid vom Auslaß zur Druckkammer zugeführt wird, während die Leitung durch das elektromagnetische Ventil geöffnet ist, um es dem Bremselement zu erlauben, daß es entgegen der Federkraft der ersten Feder mit Hilfe des Druckes des Druck-Fluides entfernt von der Schiene angeordnet wird.

5. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung einen Zylinder (11) enthält und daß das Druck-Fluid dem Zylinder zugeführt wird.