DE9406613U1 - Arbeitszylinder - Google Patents

Description

G 16 597 - lens 11. April 1994

Festo KG, 73734 Esslinqen Arbeitszylinder

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, mit einem Zylinderrohr, mit einem am einen Endbereich des Zylinderrohrs befestigten Abschlußdeckel, mit einem am anderen Endbereich des Zylinderrohres befestigten Lagerdeckel, mit einem im Zylinderrohr axial verschiebbar geführten Kolben, und mit einer mit dem Kolben verbundenen, den Lagerdeckel durchsetzenden Kolbenstange, wobei sowohl der Abschlußdeckel als auch der Lagerdeckel zumindest teilweise axial in das Zylinderrohr eingesetzt sind.

Ein Arbeitszylinder dieser Art geht beispielsweise aus der DE 35 07 167 C2 hervor. Dort ist der die Kolbenstange führende Lagerdeckel mit Hilfe eines Sicherungsringes im Zylinderrohr fixiert, während der entgegengesetzt angeordnete Abschlußdeckel eingeschweißt oder durch Umbördeln einer stirnseitigen Rohrpartie festgelegt ist. All dies erfordert einen nicht unbeträchtlichen Herstellungsaufwand, zumal am Zylinderrohr umfangreiche Be-

arbeitungsvorgänge notwendig sind, um geeignete Aufnahmen für die Deckel zu schaffen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der aufgrund seines einfachen Aufbaus kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß am Außenumfang der innerhalb des Zylinderrohrs liegenden Abschnitte des Abschlußdeckels und des Lagerdeckels jeweils mindestens eine Radialvertiefung vorgesehen ist, und daß in das Zylinderrohr mit axialem Abstand zum jeweiligen Zylinderrohrende im Bereich des Abschlußdeckels und des Lagerdeckels nach radial innen vorstehende Sicken eingeformt sind, die zur Deckelbefestigung formschlüssig in die Radialvertiefungen des Abschlußdeckels und des Lagerdeckels eingreifen.

Ein derartiger Arbeitszylinder läßt sich sehr einfach zusammenbauen. Die mit den RadialVertiefungen versehenen Deckel werden auf das gewünschte Maß in das Zylinderrohr eingesteckt, wonach am Zylinderrohr mit einem geeigneten Werkzeug die erforderliche Anzahl von Sicken eingeformt wird, die in die Radialvertiefungen des Abschlußdeckels und des Lagerdeckels eingreifen, so daß diese axial unbeweglich fixiert sind. Es ist zwar möglich, jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, am Zylinderrohr Absätze vorzusehen, die die Einstecktiefe der Deckel begrenzen, so daß man auf ein durchgehend gleichen Durchmesser aufweisendes Rohr zurückgreifen kann. Die Wandstärke des Zylinderrohrs ist zumindest an den axialen Endbereichen derart gering, daß das

Zylinderrohr genügend Verformungsvermögen aufweist, um die kerbenähnlichen Sicken einzubringen. Vorzugsweise ist die Wandstärke über die gesamte Zylinderrohrlänge konstant. Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder ermöglicht es, aus in Meterware vorliegendem Rohrmaterial Zylinderrohre der von Fall zu Fall gewünschten Länge abzuschneiden und anschließend und ohne besondere Vorarbeiten die restlichen Zylinderbestandteile anzubringen. Es ist somit eine äußerst flexible Fertigung von Arbeitszylindern möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die am jeweiligen Deckel vorhandene Radialvertiefung ist zweckmäßigerweise eine umlaufende Ringnut, wobei die zugeordnete Sicke zweckmäßigerweise ebenfalls ringförmig in sich geschlossen ausgebildet ist und konzentrisch in die Radialvertiefung eingreift. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders guter Halt, wobei sogar noch eine Dichtwirkung auftreten kann, die unter Umständen die Verwendung zusätzlicher Dichtringe erübrigt.

Eine weitere Reduzierung der Herstellungskosten ergibt sich, wenn die Kolbenstange insbesondere durchgehend hülsenförmig ausgebildet ist und mit dem Kolben ebenfalls über eine Sickenverbindung formschlüssig verbunden ist. Auch ein zum Anbringen eines beliebigen zu bewegenden Bauteils dienendes Kupplungsglied kann im Rahmen einer Sickenverbindung am äußeren Endbereich der Kolbenstange festgelegt sein.

Für das Zylinderrohr verwendet man zweckmäßigerweise ein Metallrohr aus Edelstahl. Der Abschlußdeckel und/oder der Lagerdeckel bestehen vorzugsweise aus starrem Kunststoffmaterial, so daß sie sich bei Bedarf als Gießteil verwirklichen lassen. In diesem Zusammenhang können auch die Radialvertiefungen spanlos eingeformt sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegend Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders im Längsschnitt zeigt.

Der abgebildete, fluidisch betätigbare Arbeitszylinder besitzt ein Zylindergehäuse 1 mit einem insbesondere kreiszylindrisch konturierten Zylinderrohr 2. Die Wandstärke des Zylinderrohres ist über die gesamte Rohrlänge konstant und relativ dünnwandig.

Das Zylinderrohr 2 ist einenends durch einen Abschlußdeckel 3 verschlossen. Andernends ist ein Lagerdeckel 4 vorgesehen, der eine zentrale Durchbrechung 5 aufweist. Im Innern des Zylinderrohrs 2 befindet sich ein axial beweglicher Kolben 6, der zwei Zylinderräume 7, 8 fluiddicht voneinander abteilt. Die Abdichtung basiert auf einer ringförmigen Dichtungsanordnung 12, die im Bereich des Außenumfanges des Kolbens 6 festgelegt ist und mit der Innenoberfläche 13 des Zylinderrohres 2 in Dichtkontakt steht.

Am Kolben 6 ist eine Kolbenstange 14 befestigt, die die zentrale Durchbrechung 5 nach außen hin durchsetzt und im Bereich dieser zentralen Durchbrechung 5 zweckmäßigerweise verschieblich ge-

führt ist. Eine am Lagerdeckel 4 angeordnete Dichtungsanordnung 15 dichtet zwischen der Kolbenstange 14 und dem Lagerdeckel 4 ab.

Sowohl der Abschlußdeckel 3 als auch der Lagerdeckel 4 sind zumindest teilweise axial in das Zylinderrohr 2 eingesetzt, so daß sie von diesem außen axial überlappt werden. Beispielsgemäß sind beide Deckel 3, 4 vollständig im Zylinderrohr 2 versenkt und nur ein am Abschlußdeckel 3 insbesondere einstückig angeformtes Lagerauge 16, das zur Schwenkbefestigung des Arbeitszylinders dient, ragt axial über das Zylinderrohr 2 vor.

Sowohl der Abschlußdeckel 3 als auch der Lagerdeckel 4 sind im Rahmen einer Sickenverbindung fest und unlösbar mit dem Zylinderrohr 2 verbunden. Zu diesem Zweck verfügen beide Deckel 3, am zylindrisch konturierten Außenumfang 17 ihres innerhalb des Zylinderrohres 2 liegenden Abschnittes über eine rundumlaufende nutartige Radialvertiefung 18. In dem einer jeweiligen Radialvertiefung 18 radial außen gegenüberliegenden Bereich ist das Zylinderrohr 2 rundumlaufend eingesickt und verfügt über eine ringförmig in sich geschlossene Sicke 22, die radial nach innen vorsteht und formschlüssig in die zugeordnete Radialvertiefung 18 des Abschlußdeckels 3 bzw. des Lagerdeckels 4 eingreift. Die Außenoberfläche des Zylinderrohres 2 verfügt daher im Bereich einer jeweiligen Sicke 22 über eine nutähnliche Einkerbung. Aufgrund der Sickenverbindungen 18, 22 sind die Deckel 3, 4 sicher am Zylinderrohr 2 verankert und insbesondere in Axialrichtung unverrückbar festgelegt. Vor allem dann, wenn die Deckel 3, 4 wie beim Ausführungsbeispiel aus Kunststoffmaterial bestehen,

können die Sickenverbindungen sogar eine ausreichende Fluiddichtheit gewährleisten, so daß auf zwischenzufügende elastische Dichtelemente verzichtet werden kann.

Beide Deckel 3, 4 verfugen im übrigen über Fluidkanäle 23, die in den zugeordneten Zylinderraum 7, 8 einmünden, um das zum Antreiben des Kolbens 6 erforderliche Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, zu- und abführen zu können.

Für das Zylinderrohr 2 kommt vorzugsweise ein metallischer Werkstoff zum Einsatz, wobei sich nichtrostender Stahl empfiehlt. Das Verformungsvermögen sollte allerdings so groß sein, daß sich die Einsickungen mit geeigneten Werkzeugen ohne weiteres vornehmen lassen.

Es ist von Vorteil, daß am Innenumfang des Zylinderrohres 2 keine Absätze erforderlich sind, um die Deckel 3,, 4 zu halten. Das Zylinderrohr 2 läßt sich daher besonders einfach herstellen. Es kann sich um ein der gewünschten Länge entsprechend abgelängtes Rohr eines als Meterware vorliegenden rohrförmigen Ausgangsmaterials handeln.

Noch beim Zusammenbau des Zylindergehäuses 1 läßt sich der Maximalhub des Kolbens 6 festlegen, indem man den axialen Abstand zwischen den beiden Deckeln 3, 4 nach Bedarf wählt. Die Sicken 22 lassen sich problemlos an jedweder Stelle mit axialem Abstand zum jeweiligen Zylinderrohrende anbringen, an der der Abschlußdeckel 3 oder der Lagerdeckel 4 positioniert sind.

Der beispielsgemaße Arbeitszylinder hat den weiteren Vorteil, daß auch die Verbindung zwischen dem Kolben 6 und der Kolbenstange 14 eine Sickenverbindung ist. An der der Kolbenstange 14 zugewandten Axialseite verfügt der Kolben 6 über einen zylindrischen Axialfortsatz 21, der passend in die beim Ausführungsbeispiel über ihre gesamte Länge hülsenförmig ausgeführte Kolbenstange 14 eingesteckt ist. Am Außenumfang des Axialfortsatzes 21 befindet sich wiederum eine umlaufende Radialvertiefung 18', in die eine in die Kolbenstange 14 eingeformte umlaufende Sicke 22' konzentrisch formschlüssig eingreift.

An dem dem Kolben 6 entgegengesetzten äußeren Endbereich 24 der Kolbenstange 14 ist beim Ausführungsbeispiel noch ein Kupplungsglied 25 befestigt, das zur lösbaren Verbindung mit einem nicht näher dargestellten weiteren Bauteil dient, beispielsweise einem zu bewegenden Maschinenteil. Zur Befestigung des Kupplungsgliedes 25 an der Kolbenstange 14 ist wiederum eine Sickenverbindung vorgesehen. Das Kupplungsglied 25 ist wie abgebildet vollständig oder bei Bedarf nur teilweise in die hohle Kolbenstange 14 eingesteckt und verfügt am Außenumfang der eingesteckten Partie über eine umlaufende Radialvertiefung 18", in die eine in die Kolbenstange 14 eingebrachte umlaufende Sicke 22" formschlüssig eingreift. Da die Sickenverbindung wie auch bei den anderen Fällen vorzugsweise eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen herstellt, ist das Kupplungsglied 25 nicht nur in Axialrichtung festgelegt, sondern auch drehfest angeordnet, so daß es problemlos mit einem Gewinde 26 versehen sein kann, mit dem sich das zu verbindende

Bauteil lösbar verschrauben läßt. Bei dem beispielsgemäßen Gewinde 26 handelt es sich um ein Innengewinde.

Zwar wäre es möglich, lediglich die beiden die Sickenverbindung aufweisenden axialen Endbereiche der Kolbenstange 14 hohlzylindrisch auszubilden und im übrigen auf Vollmaterial zurückzugreifen. Die beispielsgemäße Ausgestaltung mit über ihre gesamte Länge hohlzylindrischer Kolbenstange 14 hat neben der erzielten Gewichtseinsparung demgegenüber vor allem fertigungstechnische Vorteile, da wie im Falle des Zylinderrohres 2 auf bedarfsgemäß abgelängtes und nicht besonders vorzubereitendes Meterwaren-Rohrmaterial zurückgegriffen werden kann.

Im Falle des beispielsgemäßen Arbeitszylinders sind sämtliche Teileverbindung durch Sickungen verwirklicht, so daß keine separaten Befestigungselemente benötigt werden, was die Anzahl der Bauteile beträchtlich reduziert. Der Arbeitszylinder läßt sich äußerst kostengünstig herstellen. Die Sicken lassen sich beispielsweise mittels Rollen einbringen, die entlang des Außenumfanges des Zylinderrohrs 2 bewegt werden und gleichzeitig radial Druck ausüben, so daß das Zylinderrohrmaterial radial in die Radialvertiefungen eingedrückt wird. Dies ist mit ein Grund, weshalb umlaufende Sicken vorteilhafter sind als solche, die sich nur über einen Teilumfang des Zylinderrohrs erstrecken, was ebenfalls prinzipiell möglich wäre.

Claims (10)

G 16 597 - lens 11. April 1994 Festo KG, 73734 Esslincren Arbeitszylinder Ansprüche

1. Arbeitszylinder, mit einem Zylinderrohr (2), mit einem am einen Endbereich des Zylinderrohrs (2) befestigten Abschlußdeckel (3), mit einem anderen Endbereich des Zylinderrohrs (2) befestigten Lagerdeckel (4), mit einem im Zylinderrohr (2) axial verschiebbar geführten Kolben (6), und mit einer mit dem Kolben (6) verbundenen, den Lagerdeckel durchsetzenden Kolbenstange (14), wobei sowohl der Abschlußdeckel (3) als auch der Lagerdeckel (4) zumindest teilweise axial in das Zylinderrohr (2) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang (17) der innerhalb des Zylinderrohrs (2) liegenden Abschnitte des Abschlußdeckels (3) und des Lagerdeckels (4) jeweils mindestens

eine Radialvertiefung (18) vorgesehen ist, und daß in das Zylinderrohr (2) mit axialem Abstand zum jeweiligen Zylinderrohrende im Bereich des Abschlußdeckels (3) und des Lagerdeckels (4) nach radial innen vorstehende Sicken (22) eingeformt sind, die zur Deckelbefestigung formschlüssig in die Radialvertiefungen (18) des Abschlußdeckels (3) und des Lagerdeckels (4) eingreifen.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (14) zumindest an ihrem dem Kolben (6) zugewandten inneren Endbereich hülsenförmig ausgebildet und auf einen Axialfortsatz (23) des Kolbens (6) aufgesteckt ist, wobei am Außenumfang des Axialfortsatzes (6) mindestens eine Radialvertiefung (18') vorgesehen ist, in die eine radial nach innen vorstehende Sicke (22') des hülsenförmigen Endbereiches der Kolbenstange (14) formschlüssig eingreift.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (14) zumindest an ihrem vom Kolben (6) abgewandten äußeren Endbereich (24) hülsenförmig ausgebildet ist und dort zumindest einen Abschnitt eines Kupplungsgliedes (25) aufnimmt, an dessen Außenumfang mindestens eine Radialvertiefung (18") vorgesehen ist, in die eine radial nach innen vorstehende Sicke (22") des äußeren Endbereiches (24) der Kolbenstange (14) formschlüssig eingreift.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (25) ein zur Befestigung eines weiteren Bauteils dienendes Gewinde (26) besitzt, das vorzugsweise als Innengewinde ausgebildet ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (14) über ihre gesamte Länge hülsenförmig ausgebildet ist.

6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Radialvertiefung (18, 18', 18") von einer das zugeordnete Teil (3, 4, 23, 25) konzentrisch umgebenden Ringnut gebildet ist.

7. Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Sicke (22, 22', 22") ringförmig in sich geschlossen ausgebildet ist.

8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (2) ein insbesondere aus Edelstahl bestehendes Metallrohr ist.

9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußdeckel (3) und/oder der Lagerdeckel (4) aus Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus einem Polymermaterial.

10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Abschlußdeckel (3) außen eine insbesondere zur Schwenkbefestigung dienende und vorzugsweise als Lagerauge (16) ausgebildete Befestigungseinrichtung vorgesehen ist.