DE4400483C2 - Linearantriebszylinder - Google Patents

Description

Als Linearantriebe sind aus der Praxis sogenannte Linearmodule bekannt, bei denen in einem langgestreckten, im wesentlichen geschlossenen oder seitlich geschlitzten Führungsrohr über Druckmittel ein Kolben bewegt wird, der mit geeigneten Kraftübertragungsmitteln, wie bspw. einem den seitlichen Schlitz des Führungsrohres durchgreifenden Mitnehmer anzutreibende Maschinenelemente betätigt. Bei allen diesen Linearantrieben ist das mehr oder weniger lange Führungsrohr endseitig mit einem Deckel oder Ver­ schlußstück verschlossen. Dieser Deckel dient der Abdich­ tung der im übrigen von dem Kolben und dem Führungsrohr begrenzten Kammer. Zur Befestigung der jeweiligen Deckel an dem Führungsrohr sind meist umfangreichere Bearbeitun­ gen des ansonsten lediglich von vorbereiteten Halbzeugen abgelängten Führungsrohres erforderlich.

Aus der GB-13 29 629 ist ein druckmittelbetätigter Linearantrieb bekannt. Dieser weist ein längsgeschlitztes Führungsrohr auf, das über ein flexibles Band abgedichtet ist und in dem ein Kolben abgedichtet und verschiebbar gelagert ist, der den seitlichen Schlitz des Führungsrohrs mit einem flachen Mitnehmer durchgreift. Endseitig ist das Führungsrohr mit zylinderkopfartigen Deckeln verschlossen. Dazu ist das Führungsrohr mit Außengewinde versehen. Der jeweilige Deckel weist ein entsprechendes Innengewinde auf, das mit dem Außengewinde des Führungsrohres in Ein­ griff steht.

Bei diesem Linearantrieb ist es nach dem Ablängen des Führungsrohres erforderlich, auf die Enden desselben ein Außengewinde aufzubringen.

Aus der EP 0 113 790 A1 ist ein Druckmittelzylinder mit einem ebenfalls längsgeschlitzten, endseitig ver­ schlossenen Zylinder bekannt. Dieser weist ein Zylinder­ rohr auf, in dem ein Kolben längsverschieblich und abge­ dichtet gelagert ist, der den seitlichen Schlitz mit einem stegartigen Teil durchgreift, das in Verbindung mit einem Kraftübertragungselement als Abtrieb dient. Endseitig ist der Zylinder durch einen Deckel verschlossen, der einen etwas in den Innenraum des Zylinderrohres hineinragenden zylinderförmigen Abschnitt aufweist. Im Anschluß an den zylinderförmigen Abschnitt vergrößert sich der Durchmesser des Deckels, so daß dieser eine Ringschulter aufweist. Die Ringschulter liegt an der endseitigen Stirnfläche des Zylinderrohres an. Zur Fixierung des Deckels an dem Druck­ mittelzylinder sind in die Stirnfläche des Zylinderrohres Gewindebohrungen eingebracht, in die den Deckel durchgrei­ fende Befestigungsschrauben eingeschraubt sind.

Bei der Herstellung des Zylinderrohres ist es nach dem Ablängen von entsprechend vorbereitetem Halbzeug erforderlich, mehrere Gewindebohrungen über die Stirn­ fläche verteilt in das Zylinderrohr einzubringen. Dies setzt eine Mindestwandstärke voraus, die nicht unter­ schritten werden kann.

Aus der DE 38 44 511 01 ist ein doppelwandiges Zylin­ derrohr mit flachem unrundem Querschnitt bekannt, das an seinen jeweiligen Enden mit Verschlußelementen vernietet ist. Das Zylinderrohr weist ein im Querschnitt rechtecki­ ges äußeres und ein mit konkaven Flanken versehenes inne­ res Rohr auf, das als eigentlicher Arbeitszylinder dient. Das zum endseitigen Abschluß dienende Verschlußelement ist ein im Querschnitt etwa rechteckiges Kunststoffteil, das an dem inneren, den Arbeitszylinder bildenden Rohr stirn­ seitig anliegt. Dabei sitzt es endseitig in dem äußeren rechteckigen Rohr und ist mit diesem mittels mehrerer Hohlniete vernietet. Diese durchgreifen sowohl das äußere Rohr als auch das Verschlußelement bei drei dazu vorgese­ henen Befestigungsbohrungen. Der Zuführung von Arbeits­ fluid in das innere Rohr, in dem ein Kolben zwei Arbeits­ räume abteilt, dient eine in dem Verschlußelement vor­ gesehene Axialbohrung. Eines der das Zylinderrohr endsei­ tig verschließenden Verschlußelemente ist an dem Zylin­ derrohr mittels Schrauben gehalten und weist eine axiale Durchgangsöffnung mit einer Kolbenbandführung auf. Ein mit dem Zylinder verbundenes Kolbenband führt durch die Durch­ gangsöffnung und die Kolbenbandführung nach außen. Eine der Zuführung von Arbeitsfluid dienende Anschlußöffnung ist in diesem Verschlußelement nicht vorgesehen.

Das das Zylinderrohr endseitig abschließende Ver­ schlußelement weist insgesamt vier Bohrungen auf.

Aus der DE 28 46 027 A1 ist ein Pneumatikzylinder mit einem im Querschnitt kreisförmigen Zylinderrohr bekannt, in dem ein scheibenförmiger Kolben axial verschiebbar abgedichtet aufgenommen ist. In den Kolben ist eine Kol­ benstange eingeschraubt, die endseitig aus dem Zylinder­ rohr herausgeführt ist. An seinen beiden Enden ist das Zylinderrohr durch Zylinderköpfe verschlossen. Diese sind in dem Rohrbereich im wesentlichen zylindrisch, wobei der Außendurchmesser der Zylinderköpfe wesentlich geringer ist als der Innendurchmesser des Zylinderrohrs. Zur Abdich­ tung, d. h. zur Überbrückung des sich zwischen dem Zylin­ derkopf und dem Zylinderrohr bildenden Spaltes ist jeweils ein O-Ring vorgesehen. Die Kolbenstange ist durch einen der Zylinderköpfe durchgeführt, wozu dieser eine Axialboh­ rung aufweist, wohingegen der andere Zylinderkopf axial geschlossen ist. Beide Zylinderköpfe weisen jeweils eine mit Gewinde versehene Querbohrung auf, die mit entspre­ chenden, an dem Zylinderrohr vorgesehenen, glattwandigen Durchgangsbohrungen fluchten. Das Zylinderrohr durchgrei­ fend sind Schrauben in die Querbohrungen eingeschraubt, die im Bereich des äußeren Zylinderrohres einen zylin­ drischen Abschnitt aufweisen. Die Schrauben sind in ihrer Länge derart bemessen, daß sie keine Druckkraft auf das Zylinderrohr ausüben. Die Zylinderköpfe sitzen somit mit seitlichem Spiel in dem Zylinderrohr und sind durch die Schrauben lediglich in axialer Richtung gehalten. Eine von jeweils zwei, den Zylinderkopf in dem Zylinderrohr halten­ den Schrauben weist eine Durchgangsbohrung auf, die mit Innengewinde versehen ist. Diese dient als Anschluß für Arbeitsfluid das durch die Schraube und eine in die Quer­ bohrung mündende Axialbohrung zu dem Kolben geleitet werden kann.

Zur Befestigung jedes Zylinderkopfes sind jeweils zwei mit einem zylindrischen Ansatz versehene Schrauben erforderlich.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen kolbenstangenlosen Linearantriebzylinder zu schaffen, dessen Aufbau eine hohe Freizügigkeit bei der Bemessung zuläßt und der einfach und kostengünstig zu fertigen ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Linearantriebzylinder mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die in dem Zylinderrohr ausgebildete Zylinderbohrung hat, weil sie die Aufgabe hat, den gleitend gelagerten Kolben zu führen, von Maus aus eine glatte Wandung. Diese glatte Wandung bietet eine definierte Anlagefläche für den als Verschlußstopfen ausgebildeten Verschluß, ohne daß eine Bearbeitung der bei dem Ablängen des Zylinderrohres entstandenen Schnitt- oder Stirnfläche erforderlich wäre. Die zur Befestigung des Verschlußstopfens in der Wandung des Zylinderrohres vorgesehene wenigstens eine Querboh­ rung, ist problemlos und ohne größeren Aufwand in das Zylinderrohr einbringbar. Dabei spielt die Dicke der Wandung kaum eine Rolle. Selbst wenn die Wandung relativ dünn sein sollte, und zwar so dünn, daß ein stärkerer Stehbolzen oder eine größere Gewindebohrung nicht mehr ohne weiteres in Längsrichtung in die Wandung gebohrt werden kann, bietet die Querbohrung einem diese durch­ greifenden Befestigungsmittel sicheren Halt. Das Befesti­ gungsmittel, das ein Bolzen mit einer Bohrung oder ein Halterohr sein kann, steckt dabei quer in dem Verschluß­ stopfen und der Querbohrung des Zylinderrohres. Das Zylin­ derrohr weist dabei zwei Querbohrungen auf, die sich diametral gegenüberliegen und mit der Querbohrung des Stopfens fluchten. Das einzige Befestigungsmittel wird durch die Querbohrungen durchgesteckt und darin fixiert. Dadurch wird der Abschluß des Zylinderrohres mit wenigen, kostengünstig herzustellenden und einfach zu montierenden Teilen erreicht. Die Ringnut und die Auslaßbohrungen, die die Bohrung mit der Ringnut verbinden, stellen eine Fluid­ verbindung zwischen der Bohrung und dem Kanal her. Somit kann dem Linearantriebszylinder Fluid über ein als Befe­ stigungsmittel dienendes Halterohr zugeführt werden.

Der Verschlußstopfen weist wenigstens einen die Querbohrung mit dem von dem Zylinderrohr umschlossenen Innenraum verbindenden Kanal auf, so daß über die in dem Zylinderrohr und dem Verschlußstopfen vorgesehenen Quer­ bohrungen Druckmittel in das Zylinderrohr ein- bzw. her­ ausgeleitet werden kann. Dazu weist das Befestigungsmittel eine Durchgangsbohrung auf. Diese steht mit dem Kanal in Verbindung. Somit bildet das Befestigungsmittel zugleich einen Anschluß für die vorzugsweise als Druckmittel ver­ wendete Druckluft, so daß zugleich mit der Montage des Verschlußstopfens an dem Zylinderrohr auch der Druckluft­ anschluß vorbereitet ist.

Die Querbohrung des Verschlußstopfens kann glatt­ wandig ausgeführt sein. Der Bolzen oder das Halterohr ist dann durch alle Querbohrungen durchgesteckt und zu beiden Seiten des Zylinderrohres mit Muttern gesichert. Überdies kann ein gewindeloser Bolzen durch die Querbohrungen gesteckt und durch Verstemmen, Vernieten oder Kleben darin gesichert werden. Der Bolzen ist hohl, d. h. als Halterohr ausgebildet.

Der von dem Zylinderrohr umschlossene Innenraum ist zylinderförmig, um eine gute Abdichtung des Kolbens gegen­ über der Wandung des Zylinderrohres zu ermöglichen. Auch der Verschlußstopfen ist zylinderförmig. Zum Abdichten des Verschlußstopfens gegen das Zylinderrohr kann als Dichtung ein O-Ring vorgesehen werden. Dieser ist in eine an dem Verschlußstopfen vorgesehene Ringnut eingelegt. Die Ring­ nut ist zwischen der Querbohrung und der dem Kolben zu­ gewandten Stirnfläche des Verschlußstopfens angeordnet, so daß sich eine zusätzliche Abdichtung des Befestigungs­ mittels gegen das Zylinderrohr erübrigt.

Eine besonders kostengünstige Fertigung, insbesondere bei höheren Stückzahlen, ergibt sich, wenn der Verschluß­ stopfen ein Kunststoffspritzteil ist. Dabei kann der Verschlußstopfen einstückig ausgebildet sein, was den Fertigungsaufwand reduziert. Jedoch ist es auch möglich, den Verschlußstopfen als Automatenteil, bspw. aus Metall, herzustellen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Linearantriebszylinder in einer aus­ schnittsweisen und teilweise aufgebrochenen Darstellung und

Fig. 2 den Linearantriebszylinder nach Fig. 1 in teil­ weise entlang der Schnittlinie II-II geschnitte­ nen Darstellung mit Blickrichtung auf die Stirn­ seite.

In Fig. 1 ist ein als Linearmodul oder Linearantrieb dienender Linearantriebszylinder 1 dargestellt, bei dem ein aus Aluminiumstrangpreßprofil bestehendes Zylinderrohr 2 einen Grundkörper bildet. Mit einer glatten, einen Zylinder beschreibenden Wandung 3 schließt das Zylinder­ rohr 2 einen Innenraum 4 ein. In diesem ist ein Kolben 5 axial verschiebbar und gegenüber der Wandung 3 abgedichtet gelagert. Endseitig ist das Zylinderrohr 2 durch Ver­ schlußstopfen 6 verschlossen, wobei in Fig. 1 lediglich ein Ende des Zylinderrohres 2 dargestellt ist.

Das Zylinderrohr 2 ist, wie insbesondere auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, mit einem Längsschlitz 7 versehen, der von einem an dem Kolben 5 befestigten, im einzelnen nicht weiter dargestellten Steg (Kraftübertragungsmittel) 8 durchgriffen ist.

Der Steg 8 ist mit einem im wesentlichen platten- oder quaderförmigen Abtriebsteil 9 verbunden, das entlang der Längserstreckung 10 des Linearantriebszylinders 1 eine Linearbewegung entsprechend der Kolbenbewegung ausführen kann.

Der Längsschlitz 7 ist durch ein Dichtungsband 11 für in dem Innenraum 4 herrschende Überdrücke dicht verschlos­ sen, wobei das Dichtungsband 11 bei dem Steg 8 in einem drucklosen Bereich des Linearantriebszylinders 1 nach innen geführt ist. Damit wird die Kraftübertragung von dem Kolben 5 über den Steg 8 auf das Abtriebsteil 9 ermög­ licht. Das Dichtungsband 11 ist bei der Stirnseite des Zylinderrohres 2 mittels einer bei 12 lediglich schema­ tisch angedeuteten Schraubverbindung ortsfest gehalten.

Der Verschlußstopfen 6 ist im wesentlichen zylin­ derförmig und mittels eines in einer Ringnut 15 liegenden O-Ringes 16 gegen die Wandung 3 des Zylinderrohres 2 abgedichtet. Der Verschlußstopfen 6 weist dabei zwei zueinander im Abstand parallelliegende kreisförmige Plan­ flächen 17, 18 auf, wobei die Planfläche 18 dem Innenraum 4 zugekehrt ist und die Planfläche 17 mit der Stirnfläche des Zylinderrohres 2 abschließt.

Zwischen der Ringnut 15 und der Planfläche 17 ist der Verschlußstopfen 6 mit einer Querbohrung 20 versehen, die, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, mit zwei einander gegenüberliegenden Querbohrungen 20, 21 des Zylinderrohres 2 fluchtet. Die Querbohrungen 20, 21, 22 weisen miteinander übereinstimmende Durchmesser auf und sind von einem Halte­ rohr 23 durchgriffen, dessen Länge größer als der Abstand der Außenseiten des im Querschnitt im wesentlichen recht­ eckigen Zylinderrohres 2 ist. Endseitig ist das Halterohr 23 mit Außengewinde versehen, auf das Muttern 24 aufge­ schraubt sind.

Das Halterohr 23 weist eine Durchgangsbohrung 27 auf und ist zusätzlich etwa mittig mit insgesamt vier Aus­ laßbohrungen 28, 29, 30, 31 versehen.

Die Auslaßbohrungen 28, 29, 30, 31 münden in eine bei ihnen in dem Halterohr 23 vorgesehene flache Nut 32. Die Nut 32 kommuniziert mit einer in dem Verschlußstopfen 6 vorgesehenen axialen Öffnung oder einem Kanal 33, der in den Innenraum 4 führt.

Der Kanal 33 erstreckt sich dabei durch einen an dem Verschlußstopfen 6 angeformten Dämpfungszapfen 34.

Der Dämpfungszapfen 34 ist koaxial zu dem Verschluß­ stopfen 6 und dem Zylinderrohr 2 angeordnet und erstreckt sich in Richtung auf den Kolben 5 zu, der eine zur Auf­ nahme des Dämpfungszapfens vorgesehene Sackbohrung auf­ weist.

Der Dämpfungszapfen 34 stellt in Verbindung mit der an dem Kolben vorgesehenen Sackbohrung für das aus strömen­ de Druckmittel einen vergrößerten Strömungswiderstand dar, sobald der Dämpfungszapfen 34 in die Sackbohrung ragt. Damit wird die auf den Verschlußstopfen 6 zu gerichtete Kolbenbewegung abgebremst und ein hartes Aufschlagen des Kolbens an dem Verschlußstopfen 6 verhindert.

Dem Dämpfungszapfen 34 ist eine in dem Kolben 5 vorgesehene Sackbohrung 35 zugeordnet, deren Tiefe größer als die Länge des Dämpfungszapfens 34 und deren Innen­ durchmesser größer als der Außendurchmesser des Dämpfungs­ zapfens 34 sind.

Um ein Zu- und Abführen von Druckmittel über das Halterohr 23 in den Innenraum 4 und aus diesem heraus zu ermöglichen, ist das Halterohr 23 bei seiner Durchgangs­ bohrung 27 mit Innengewinde 35 versehen, in das ein äuße­ rer Anschluß eingeschraubt werden kann. Außerdem sind zur Vermeidung von Druckverlusten im Anschluß an die Nut 32 des Halterohres 23 Ringnuten 36, 37 vorgesehen, in die O-Ringe eingelegt sind.

Schließlich kann der Linearantriebszylinder 1 auch zugmittelbetätigt sein. In diesem Fall kann auf eine Abdichtung des Verschlußstopfens 6 gegenüber der Wandung 3 des Zylinderrohres 2 kann verzichtet werden. Dafür sitzt auf dem Verschlußstopfen 6 bei der Planfläche 17 eine Windeinrichtung, die ein Zugmittel betätigt, das durch eine in dem Verschlußstopfen 6 vorgesehene Axial­ öffnung geführt und an dem Kolben 5 befestigt ist. Das Zugmittel kann ein Zahnriemen sein, wobei die Windein­ richtung ein über Getriebemittel mit dem Zahnriemen in Verbindung stehender Elektromotor ist.

Claims (11)

1. Linearantriebszylinder (1),
mit einem Zylinderrohr (2), das einen durchgehenden Innenraum (4) und einen sich über seine gesamte Länge erstreckenden Längsschlitz (7) aufweist und das bei wenig­ stens einem Ende mit zwei einander gegeüberliegenden und zueinander fluchtenden Querbohrungen (21, 22) versehen ist,
mit einem Kolben (5), der in dem Innenraum (4) angeordnet und in Längsrichtung verschiebbar gelagert ist,
mit einem Kraftübertragungsmittel (8), das mit dem Kolben (5) verbunden ist, das den Längsschlitz (7) durch­ greift und aus dem Zylinderrohr (2) herausgeführt ist, und das einen Abtrieb bildet,
mit wenigstens einem Verschlußstopfen (6), der endseitig in dem Innenraum (4) des Zylinderrohrs (2) abgedichtet sitzt und eine als Durchgangsbohrung ausgebil­ dete Querbohrung (20) aufweist, die mit den Querbohrungen (21, 22) fluchtet, und der einen mit der Querbohrung (20) in Verbindung stehenden Kanal (33) aufweist, der in den Innenraum (4) mündet, und
mit einem länglichen Befestigungsmittel (23), das mit dem Verschlußstopfen (6) abdichtend in dessen Querboh­ rung (20) sitzt, das eine Bohrung (27) aufweist, das mit einer Ringnut (32) versehen ist, das wenigstens eine die Bohrung (27) mit der Ringnut (32) verbindende Auslaßboh­ rung (28) aufweist und das derart sowohl beide Querbohrun­ gen (21, 22) des Zylinderrohres (2) als auch die Querboh­ rung des Verschlußstopfens durchgreift, daß die Ringnut (32) mit dem Kanal (33) kommuniziert und daß der Ver­ schlußstopfen (6) axial unverschiebbar in dem Innenraum (4) gehalten ist.

2. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (23) zwei der Ringnut (30) benachbarte Ringnuten (36, 37) zur Aufnahme jeweils eines O-Ringes zur Abdichtung des Befestigungs­ mittels (23) gegen die glattwandig ausgebildete Querboh­ rung (20) aufweist.

3. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (23) ein Bolzen ist, der mit wenigstens einer Mutter (24) gesichert ist.

4. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (23) ein Halte­ rohr ist, dessen Bohrung (27) eine Durchgangsbohrung ist.

5. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (23) mit dem Zylinderrohr (2) verstemmt ist.

6. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (23) mit dem Zylinderrohr (2) vernietet ist.

7. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (23) mit dem Zylinderrohr (2) und/oder mit dem Verschlußstopfen (6) verklebt ist.

8. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Halterohr ausgebildete Befe­ stigungsmittel (23) an seiner Bohrung (27) mit Innengewin­ de (35) versehen ist.

9. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (6) im wesentli­ chen zylinderförmig ist.

10. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (6) zum Abdichten gegenüber dem Zylinderrohr (2) zwischen der Querbohrung (20) und einer dem Kolben (5) zugewandten Stirnfläche (18) eine Ringnut (15) aufweist, in die ein O-Ring (16) einge­ legt ist.

11. Linearantriebszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (6) ein Kunst­ stoffspritzteil ist.