EP0504450A1 - Pressure fluid cylinder without piston rod - Google Patents

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EP0504450A1
EP0504450A1 EP91104302A EP91104302A EP0504450A1 EP 0504450 A1 EP0504450 A1 EP 0504450A1 EP 91104302 A EP91104302 A EP 91104302A EP 91104302 A EP91104302 A EP 91104302A EP 0504450 A1 EP0504450 A1 EP 0504450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
cylinder
drive piston
cylinder tube
pressure medium
Prior art date
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EP91104302A
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German (de)
French (fr)
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EP0504450B1 (en
Inventor
Uwe Albrecht
Falko Diebel
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WAGGONBAU AMMENDORF GmbH
Original Assignee
WAGGONBAU AMMENDORF GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit

Definitions

  • the invention relates to a rodless pressure medium cylinder, in which a working piston with two end faces corresponding to the hollow profile is displaceably guided in the axial direction by the pressure of a pressure medium in a hollow profile closed at the end and over the circumference, while a driving carriage is arranged on the hollow profile, which is also in is axially displaceable.
  • Rodless pressure medium cylinders can be used in all areas of technology and have the advantage over conventional working cylinders that they only require a small installation length and that the disadvantages associated with a piston rod emerging from the cylinder, such as buckling of the piston rod or the like, are avoided.
  • a large number of solutions for rodless pressure medium cylinders are already known, which are generally referred to in the technical field as band cylinders and, like the pressure medium cylinder disclosed in EP-PS 69 199, essentially consist of an end-closed, longitudinally slotted cylinder tube in which a piston seals is guided longitudinally.
  • a force transmission element connected to the piston protrudes through the longitudinal slot in the cylinder tube, the longitudinal slot of the cylinder tube being sealed on both sides of the piston by a sealing tape which is arranged in the interior of the cylinder tube and is passed under the force transmission element and is held in contact with the cylinder tube inner wall.
  • the longitudinal slot is also covered from the outside by a flexible cover band which is guided on the outside of the cylinder tube over the force transmission element or through it and which is covered by a Band expansion part on the power transmission element is arched wedge-like beyond the cylinder tube surface.
  • the piston movement can then be transmitted to the part to be moved with the cylinder by means of a driver which is longitudinally displaceable and is placed on the cover band and has a wedge-shaped concave counter-shape on its underside.
  • a rodless pressure medium cylinder is the so-called magnetic cylinder, which, like the cylinder known from DE-OS 3 240 105, consists of a cylinder sleeve which is closed at the ends and over the circumference and in which a drive piston is longitudinally displaceable, and there is a driver piston surrounding the cylinder liner. Both the drive piston and the driver piston each have permanent magnets which couple the driver piston to the drive piston by their attractive forces such that any movement of the drive piston caused by pressurization is transmitted to the driver piston.
  • a web-like force transmission element protruding from the longitudinal slot of the cylinder tube is fastened to the drive piston and can be moved within the longitudinal slot in accordance with the piston movement.
  • it is not possible to apply high pressures to the cylinder since this would lead to the bulging of the bellows and thus to malfunctions of the cylinder.
  • the folds of the bellows are subject to high wear when used frequently, which results in a short lifespan for the bellows or the entire cylinder.
  • the build-up of the bellows at the cylinder ends should also be mentioned as disadvantageous, since the stroke length is always considerably smaller compared to the cylinder length, particularly in the case of long cylinders.
  • the object of the invention is therefore to provide a rodless pressure medium cylinder of the type mentioned, which excludes pressure medium leaks with a simple structure and low production costs and can also be used in higher pressure ranges for increased power transmissions and is distinguished by a long service life.
  • the rodless pressure medium cylinder shown in FIGS. 1 to 3 consists, in a known manner, of a hollow profile 1 closed at the end and over the circumference, in which a drive piston 9 with two end faces 12 corresponding to the hollow profile 1; 13 is displaceably guided in the axial direction by the pressure of a pressure medium and from a driver slide 23 arranged on the hollow profile 1, which is also longitudinally displaceable in the axial direction.
  • the drive piston 9 has between its end faces 12; 13 a cross-section deviating from the profile of its central part 18, with which the hollow profile 1, which is made of an elastic material, can be deformed locally in each piston position, the drive piston 9 being permanently positively connected to the driving carriage 23 via this local deformation 2 and at the same time as direct power transmission element is formed. It has proven to be particularly advantageous to design the closed hollow profile 1 of the pressure medium cylinder as a cylinder tube, as shown in FIGS. 1 and 2, and the drive piston 9 from two cylindrical piston ends 10; 11 to form with circular end faces, which via axial piston pin 16; 17 of the same length are connected to the middle part 18 of the drive piston 9.
  • the cross section of the middle part 18 has the shape of an ellipse, the circumferential dimension of which corresponds exactly to the dimension of the inner circumference of the cylinder tube, although other ones, not shown, are also shown.
  • Cross-sectional shapes for the central part 18 of the drive piston 9, for example arc-shaped triangular, eccentric or egg-shaped cross-sections, or also variants of the drive piston 9 are conceivable in which the part with a different cross section is arranged at the beginning or at the end of the drive piston 9.
  • a cylinder tube as a closed hollow profile
  • square, rectangular, triangular or elliptical profiles could of course also be used in embodiments that are not further illustrated, as it would also be conceivable to provide a one-part drive piston instead of a three-part drive piston 9, which fulfills the function described.
  • Both ends of the cylinder tube, as shown in FIG. 1 at least on one side, are sealed at the front end by means of flanges 3 each provided with a pressure medium connection 4, which in a manner known per se by means of tie rods 5 which are fixed at regular intervals on their circumference and run parallel to the cylinder tube; 6; 7; 8 are braced against each other.
  • tie rods 5 each offset by 90 o of the full circle of 360 o has been found ; 6; 7; 8 proved to be advantageous, of which at least two tie rods 5 and 7, which are arranged offset from each other by 180 o of the full circle of 360 o , as can be seen in FIG. 3, are at the same time designed as guide columns and as anti-rotation device for the driving carriage 23. If necessary, however, it is also possible to use two, three or more than four tie rods, any number of which can also be designed as guide columns.
  • the flange-tie rod system also serves to stabilize the entire pressure cylinder. As can be seen in particular from FIG.
  • the central part 18 of the drive piston 9 has in the areas of the greatest positive deviation from the circular cross section of the piston ends 10; 11 additionally friction-reducing bearing elements 21; 22, which ensure that the Set the power transmission primarily rolling friction occurs and sliding friction between the drive piston 9 and the cylinder tube is excluded.
  • these bearing elements 21; 22 designed as a ball bearing with an involute peripheral surface, which within axial longitudinal slots 19; 20 are mounted in the middle part 18 of the drive piston 9 and the peripheral surfaces of which slightly exceed the peripheral surface of the middle part 18 of the drive piston 9.
  • the bearing elements 21; In an alternative embodiment, however, 22 can also be designed as rollers or balls with corresponding bearings on the central part 18 of the drive piston 9.
  • the carrier slide 23, which preferably has a rectangular hollow cross section, is mounted on the cylinder tube on a plurality of translation elements surrounding the cylinder tube, in order to avoid sliding friction between the cylinder tube and the carrier slide 23 here too.
  • the carrier slide 23 there are in the area of the greatest positive deviation of the cylinder tube from the circular cross-section pairs of ball bearings 24; 24 'and 26; 26 ', the individual ball bearings of which are each mounted at the same height and at a distance from one another, and each of which has a ball bearing 24 and 26 in front and a ball bearing 24' and 26 'behind the local deformation 2 of the cylinder tube which is designed as a bulge-like extension .
  • the rodless pressure medium cylinder according to the invention can be operated with any gaseous or liquid pressure medium and can be used both in the fields of technology in which conventional pressure medium cylinders with piston rods have been used up to now and in all known application areas rodless working cylinders.

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Abstract

In a pressure fluid cylinder having a hollow profile 1 closed at the ends and at the circumference, a driving piston 9 having two end faces 12, 13 corresponding to the hollow profile 1 is guided in axially displaceable fashion. Arranged on the hollow profile 1 is a driver slide 23 which is likewise longitudinally displaceable in the axial direction. In order with a simple construction and low production outlay to preclude leaks of pressure fluid and to allow the use of the pressure fluid cylinder for the transmission of large forces even in relatively high pressure ranges, the driving piston 9 has between its end faces 12, 13 a central part 18 which deviates in cross-section from the profile of the latter and by means of which the hollow profile 1, composed of an elastic material, can be locally deformed in all piston positions. By virtue of this local deformation 2, the driving piston 9 is always in effective connection with the driver slide 23 and is at the same time constructed as a direct force transmission element. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Druckmittelzylinder, bei welchem in einem endseitig sowie über den Umfang geschlossenem Hohlprofil ein Arbeitskolben mit zwei dem Hohlprofil entsprechenden Stirnflächen durch den Druck eines Druckmittels in axialer Richtung verschiebbar geführt wird, während auf dem Hohlprofil ein Mitnehmerschlitten angeordnet ist, der ebenfalls in axialer Richtung längsverschieblich ist.The invention relates to a rodless pressure medium cylinder, in which a working piston with two end faces corresponding to the hollow profile is displaceably guided in the axial direction by the pressure of a pressure medium in a hollow profile closed at the end and over the circumference, while a driving carriage is arranged on the hollow profile, which is also in is axially displaceable.

Kolbenstangenlose Druckmittelzylinder sind in allen Bereichen der Technik einsetzbar und weisen gegenüber herkömmlichen Arbeitszylindern den Vorteil auf, daß sie nur eine geringe Einbaulänge erfordern und daß die mit einer aus dem Zylinder austretenden Kolbenstange verbundenen Nachteile, wie Ausknicken der Kolbenstange od. dgl., vermieden werden.Rodless pressure medium cylinders can be used in all areas of technology and have the advantage over conventional working cylinders that they only require a small installation length and that the disadvantages associated with a piston rod emerging from the cylinder, such as buckling of the piston rod or the like, are avoided.

Es sind bereits eine Vielzahl von Lösungen für kolbenstangenlose Druckmittelzylinder bekannt, die in der Fachwelt allgemein als Bandzylinder bezeichnet werden und ähnlich wie der in der EP-PS 69 199 offenbarte Druckmittelzylinder im wesentlichen aus einem endseitig verschlossenen, längsgeschlitzten Zylinderrohr bestehen, in welchem ein Kolben abgedichtet längsverschieblich geführt wird. Durch den Längsschlitz in dem Zylinderrohr ragt ein mit dem Kolben verbundenes Kraftübertragungselement nach außen, wobei der Längsschlitz des Zylinderrohres beidseitig des Kolbens durch ein im Zylinderrohrinneren angeordnetes und unter dem Kraftübertragungselement hindurchgeführtes sowie in Anlage an der Zylinderrohrinnenwand gehaltenes Dichtband abgedichtet ist. Der Längsschlitz ist ferner von außen durch ein auf der Zylinderrohraußenseite über das Kraftübertragungselement hinweg oder durch dieses hindurchgeführtes biegsames Abdeckband abgedeckt, welches durch ein Bandspreizteil am Kraftübertragungselement keilartig über die Zylinderrohrmantelfläche hinaus gewölbt wird. Mittels eines auf dem Zylinderrohr längsverschieblich geführten, auf das Abdeckband aufgesetzten Mitnehmers mit einer keilförmigen konkaven Gegenform an seiner Unterseite ist dann die Kolbenbewegung auf das mit dem Zylinder zu bewegende Teil übertragbar.
Derartige Arbeitszylinder weisen jedoch aufgrund der längsgeschlitzten Zylinderwand trotz verschiedenartigster Abdichtmaßnahmen immer wieder Druckmittel-Leckagen auf, welche sich bei häufigem Gebrauch durch Verschleiß der Dichtmittel noch verstärken. Ebenso hat sich deren relativ komplizierter Aufbau bei der Herstellung sowie deren eingeschränkte Anwendbarkeit in begrenzten Druckbereichen als nachteilig erwiesen.
Eine weitere allgemein bekannte, prinzipielle Ausführungsform eines kolbenstangenlosen Druckmittelzylinders stellt der sogenannte Magnetzylinder dar, welcher, ebenso wie der aus der DE-OS 3 240 105 bekannte Zylinder, aus einer endseitig und über den Umfang geschlossenen Zylinderbuchse, in welcher ein Antriebskolben längsverschiebbar sitzt, und einem die Zylinderbuchse umschließenden Mitnehmerkolben besteht. Sowohl der Antriebskolben als auch der Mitnehmerkolben weisen jeweils Permanentmagnete auf, welche durch ihre Anziehungskräfte den Mitnehmerkolben mit dem Antriebskolben derart koppeln, daß jede durch Druckbeaufschlagung hervorgerufene Bewegung des Antriebskolbens auf den Mitnehmerkolben übertragen wird.
Solche Magnetzylinder haben jedoch den Nachteil, daß die den Antriebskolben und den Mitnehmerkolben verbundende Magnetkraft sehr begrenzt ist und bei überhöhter Druckbeaufschlagung des Antriebskolbens abreißen kann. Somit ist der Einsatzbereich derartiger Zylinder auf Anwendungsfälle mit geringen zu übertragenden Kräften beschränkt.
Durch die SU-PS 1 596 144 ist darüber hinaus eine von den bekannten Bandzylindern abgeleitete Form eines kolbenstangenlosen Druckmittelzylinders bekannt, dessen innerhalb eines längsgeschlitzten Zylinderrohres axial verschieblich geführter Antriebskolben über hohlzylindrische Faltenbälge, welche sowohl an den Stirnseiten des Antriebskolbens als auch an den Innenstirnseiten der Verschlußflansche des Zylinderrohres befestigt sind, mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist. An dem Antriebskolben ist dabei ein aus dem Längsschlitz des Zylinderrohres herausragendes stegartiges Kraftübertragungselement befestigt, welches entsprechend der Kolbenbewegung innerhalb des Längsschlitzes bewegbar ist.
Auch hier ist eine Beaufschlagung des Zylinders mit hohen Drücken nicht möglich, da dies zum Ausbauchen der Faltenbälge und somit zu Funktionsstörungen des Zylinders führen würde. Ebenso unterliegen die Knicke der Faltenbälge bei häufigem Gebrauch einem hohen Verschleiß, was eine geringe Lebensdauer der Faltenbälge bzw. des gesamten Zylinders zur Folge hat. Schließlich ist auch das Aufstauen der Faltenbälge an den Zylinderenden als nachteilig zu nennen, da die Hublänge gegenüber der Zylinderlänge, insbesondere bei langen Zylindern, somit immer erheblich kleiner ist.A large number of solutions for rodless pressure medium cylinders are already known, which are generally referred to in the technical field as band cylinders and, like the pressure medium cylinder disclosed in EP-PS 69 199, essentially consist of an end-closed, longitudinally slotted cylinder tube in which a piston seals is guided longitudinally. A force transmission element connected to the piston protrudes through the longitudinal slot in the cylinder tube, the longitudinal slot of the cylinder tube being sealed on both sides of the piston by a sealing tape which is arranged in the interior of the cylinder tube and is passed under the force transmission element and is held in contact with the cylinder tube inner wall. The longitudinal slot is also covered from the outside by a flexible cover band which is guided on the outside of the cylinder tube over the force transmission element or through it and which is covered by a Band expansion part on the power transmission element is arched wedge-like beyond the cylinder tube surface. The piston movement can then be transmitted to the part to be moved with the cylinder by means of a driver which is longitudinally displaceable and is placed on the cover band and has a wedge-shaped concave counter-shape on its underside.
However, due to the longitudinally slit cylinder wall, despite the most varied sealing measures, such working cylinders repeatedly have pressure medium leaks, which are exacerbated by frequent use of the sealant due to wear. Likewise, their relatively complicated structure during manufacture and their limited applicability in limited pressure ranges have proven to be disadvantageous.
Another generally known, basic embodiment of a rodless pressure medium cylinder is the so-called magnetic cylinder, which, like the cylinder known from DE-OS 3 240 105, consists of a cylinder sleeve which is closed at the ends and over the circumference and in which a drive piston is longitudinally displaceable, and there is a driver piston surrounding the cylinder liner. Both the drive piston and the driver piston each have permanent magnets which couple the driver piston to the drive piston by their attractive forces such that any movement of the drive piston caused by pressurization is transmitted to the driver piston.
However, such magnetic cylinders have the disadvantage that the magnetic force connecting the drive piston and the driving piston is very limited and can break off when the drive piston is pressurized excessively. The area of use of such cylinders is thus limited to applications with low forces to be transmitted.
From SU-PS 1 596 144 a form of a rodless pressure medium cylinder derived from the known band cylinders is also known, the inside of which of a longitudinally slotted cylinder tube axially displaceably guided drive piston via hollow-cylindrical bellows, which are fastened to both the end faces of the drive piston and to the inner end faces of the closure flanges of the cylinder tube, can be acted upon with a pressure medium. A web-like force transmission element protruding from the longitudinal slot of the cylinder tube is fastened to the drive piston and can be moved within the longitudinal slot in accordance with the piston movement.
Here too, it is not possible to apply high pressures to the cylinder, since this would lead to the bulging of the bellows and thus to malfunctions of the cylinder. Likewise, the folds of the bellows are subject to high wear when used frequently, which results in a short lifespan for the bellows or the entire cylinder. Finally, the build-up of the bellows at the cylinder ends should also be mentioned as disadvantageous, since the stroke length is always considerably smaller compared to the cylinder length, particularly in the case of long cylinders.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen kolbenstangenlosen Druckmittelzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei einfachem Aufbau und geringem Herstellungsaufwand Druckmittel-Leckagen ausschließt und auch in höheren Druckbereichen für erhöhte Kraftübertragungen einsetzbar ist und sich durch eine hohe Lebensdauer auszeichnet.The object of the invention is therefore to provide a rodless pressure medium cylinder of the type mentioned, which excludes pressure medium leaks with a simple structure and low production costs and can also be used in higher pressure ranges for increased power transmissions and is distinguished by a long service life.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Druckmittelzylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist in den Unteransprüchen angegeben.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen kolbenstangenlosen Druckmittelzylinders gegenüber dem Stand der Technik ist, daß er aufgrund seines geschlossenen Zylinderrohres ein leckagefreies Druckmittelsystem aufweist und damit insbesondere für die Verwendung von hydraulischen Druckmedien geeignet ist. Im Unterschied zu den ebenfalls ein geschlossenes Zylinderrohr aufweisenden Magnetzylindern ist der erfindungsgemäße Druckmittelzylinder dadurch auch für höhere zulässige Kräfte beziehungsweise Kraftübertragungen geeignet, und er weist gegenüber den Bandzylindern eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Aufweitung auf. Ebenso wird bei der Verwendung hydraulischer Druckmedien der Aufwand zum Erreichen hoher Positioniergenauigkeiten und konstanter Kolbengeschwindigkeiten verringert und ein sanftes Anfahren und Abbremsen des Antriebskolbens auch unter Last ermöglicht.
Weiterhin ist die über den Umfang des Zylinderrohres gleichmäßige Kraftübertragung auf den Mitnehmerschlitten als vorteilhaft zu nennen, da somit durch den Wegfall eines zusätzlichen Kraftübertragungselementes geringere Momente auf den Antriebskolben wirken.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten kolbenstangenlosen Druckmittelzylindern ist, daß mit dem vorgeschlagenen Zylinder aufgrund seines elastischen Zylinderrohres auf größere Längen auch nicht geradlinige Bewegungen erzeugt werden können, so daß dieser beispielsweise auch als Kranantrieb mit gekrümmten Kranbahnen einsetzbar ist.
Schließlich ist über den einfachen Aufbau sowie den geringen Herstellungsaufwand des erfindungsgemäßen Druckmittelzylinders hinaus auch der Wegfall von durch das magnetische Anziehen von Metallspänen bedingten Funktionsstörungen als Vorteil zu erwähnen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den dazugehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1
- den Druckmittelzylinder gemäß der Erfindung, an einem Ende abgebrochen, im axialen Schnitt,
Fig. 2
- den Schnitt A-A nach Fig. 1,
Fig. 3
- den Schnitt B-B nach Fig. 1 im vergrößerten Maßstab.
The object is achieved in a generic pressure cylinder according to the preamble of claim 1 by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.
An expedient embodiment of the subject matter of the invention is specified in the subclaims.
The advantage of the rodless pressure medium cylinder according to the invention over the prior art is that because of its closed cylinder tube it has a leak-free pressure medium system and is therefore particularly suitable for the use of hydraulic pressure media. In contrast to the magnet cylinders, which also have a closed cylinder tube, the pressure medium cylinder according to the invention is therefore also suitable for higher permissible forces or force transmissions, and it is more resistant to expansion than the band cylinders. Likewise, when using hydraulic pressure media, the effort required to achieve high positioning accuracies and constant piston speeds is reduced and the drive piston can be started up and braked gently even under load.
Furthermore, the uniform transmission of force over the circumference of the cylinder tube to the carrier slide is to be mentioned as advantageous, since lower moments act on the drive piston due to the omission of an additional force transmission element.
Another significant advantage over known rodless pressure medium cylinders is that, due to its elastic cylinder tube, non-linear movements can also be produced over longer lengths with the proposed cylinder, so that it can also be used, for example, as a crane drive with curved crane tracks.
Finally, in addition to the simple construction and the low manufacturing outlay of the pressure medium cylinder according to the invention, the elimination of malfunctions caused by the magnetic attraction of metal chips is also to be mentioned as an advantage.
An embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawings and is described below. The drawings show in
Fig. 1
the pressure medium cylinder according to the invention, broken off at one end, in axial section,
Fig. 2
the section AA according to FIG. 1,
Fig. 3
- The section BB of FIG. 1 on an enlarged scale.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte kolbenstangenlose Druckmittelzylinder besteht in bekannter Weise aus einem endseitig sowie über den Umfang geschlossenen Hohlprofil 1, in welchem ein Antriebskolben 9 mit zwei dem Hohlprofil 1 entsprechenden Stirnflächen 12; 13 durch den Druck eines Druckmittels in axialer Richtung verschiebbar geführt wird sowie aus einem auf dem Hohlprofil 1 angeordneten Mitnehmerschlitten 23, der ebenfalls in axialer Richtung längsverschieblich ist.
Erfindungsgemäß weist der Antriebskolben 9 zwischen seinen Stirnflächen 12; 13 ein im Querschnitt von deren Profil abweichendes Mittelteil 18 auf, mit welchem das aus einem elastischen Material bestehende Hohlprofil 1 in jeder Kolbenstellung örtlich verformbar ist, wobei der Antriebskolben 9 über diese örtliche Verformung 2 ständig mit dem Mitnehmerschlitten 23 formschlüssig in Wirkverbindung steht und zugleich als direktes Kraftübertragungselement ausgebildet ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das geschlossene Hohlprofil 1 des Druckmittelzylinders, wie in den Fig. 1 und 2 abgebildet, als Zylinderrohr auszubilden und den Antriebskolben 9 aus zwei zylindrischen Kolbenenden 10; 11 mit kreisrunden Stirnflächen zu bilden, welche über axiale Kolbenzapfen 16; 17 gleicher Länge mit dem Mittelteil 18 des Antriebskolbens 9 verbunden sind. Der Querschnitt des Mittelteiles 18 weist dabei im vorliegenden Fall die Form einer Ellipse auf, deren Umfangsmaß genau mit dem Maß des Innenumfangs des Zylinderrohres übereinstimmt, wobei jedoch auch andere, nicht weiter dargestellte Querschnittsformen für das Mittelteil 18 des Antriebskolbens 9, beispielsweise bogendreieck-, exzenterkreis- oder eiförmige Querschnitte, oder auch solche Varianten des Antriebskolbens 9 denkbar sind, bei denen das im Querschnitt abweichende Teil am Anfang oder am Ende des Antriebskolbens 9 angeordnet ist. Anstelle eines Zylinderrohres als geschlossenes Hohlprofil 1 könnten naturgemäß in nicht weiter dargestellten Ausführungsformen auch quadratische, rechteckige, dreieckige oder elliptische Profile zur Anwendung kommen, wie es auch denkbar wäre, statt eines dreiteiligen Antriebskolbens 9 einen einteiligen Antriebskolben vorzusehen, welcher die beschriebene Funktion erfüllt.
Beide Enden des Zylinderrohres sind, wie in Fig. 1 zumindest einseitig dargestellt, stirnseitig durch jeweils mit einem Druckmittelanschluß 4 versehene Flansche 3 leckagefrei verschlossen, welche in an sich bekannter Weise mittels an ihrem Umfang in gleichmäßigen Abständen befestigten, parallel zum Zylinderrohr verlaufenden Zugankern 5; 6; 7; 8 gegeneinander verspannt sind. Im vorliegenden Fall hat sich dabei die Verwendung von vier jeweils um 90o des Vollkreises von 360o versetzten Zugankern 5; 6; 7; 8 als vorteilhaft erwiesen, von denen zumindest zwei, um 180o des Vollkreises von 360o zueinander versetzt angeordnete Zuganker 5 und 7, wie in Fig. 3 zu sehen ist, zugleich als Führungssäulen und als Verdrehsicherung des Mitnehmerschlittens 23 ausgebildet sind. Gegebenenfalls ist jedoch auch die Verwendung von zwei, drei oder mehr als vier Zugankern möglich, von denen eine beliebige Anzahl zugleich als Führungssäulen ausgebildet sein kann. Neben dem leckagefreien Verschluß des Zylinderrohres dient das System Flansche-Zuganker dabei zugleich der Stabilisierung des gesamten Druckmittelzylinders.
Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist das Mittelteil 18 des Antriebskolbens 9 in den Bereichen der größten positiven Abweichung von kreisrunden Querschnitt der Kolbenenden 10; 11 zusätzlich friktionsreduzierende Lagerelemente 21; 22 auf, welche gewährleisten, daß an den Stellen der Kraftübertragung vorrangig Rollreibung auftritt und Gleitreibung zwischen dem Antriebskolben 9 und dem Zylinderrohr ausgeschlossen wird. In bevorzugter Ausführung sind diese Lagerelemente 21; 22 als Kugellager mit evolventenförmiger Umfangsfläche ausgebildet, welche innerhalb von axialen Längsschlitzen 19; 20 im Mittelteil 18 des Antriebskolbens 9 gelagert sind und deren Umfangsflächen die Umfangsfläche des Mittelteiles 18 des Antriebskolbens 9 geringfügig überragt. Die Lagerelemente 21; 22 können jedoch in einer alternativen Ausführungsform auch als Rollen oder Kugeln mit entsprechenden Lagerungen am Mittelteil 18 des Antriebskolbens 9 ausgebildet sein. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der bevorzugt einen rechteckigen Hohlquerschnitt aufweisende Mitnehmerschlitten 23 auf mehreren, das Zylinderrohr umschließenden Translationselementen auf dem Zylinderrohr gelagert ist, um auch hier eine Gleitreibung zwischen dem Zylinderrohr und dem Mitnehmerschlitten 23 zu vermeiden. Als bevorzugte Ausführungsform bieten sich dafür im Bereich der größten positiven Abweichung des Zylinderrohrs vom kreisrunden Querschnitt Kugellagerpaare 24; 24' und 26; 26' an, deren einzelne Kugellager jeweils auf gleicher Höhe und mit einem Abstand zueinander gelagert sind und von denen Jeweils ein Kugellager 24 und 26 vor und jeweils ein Kugellager 24' und 26' hinter der als beulenartige Erweiterung ausgebildeten örtlichen Verformung 2 des Zylinderrohres angeordnet ist. Im Bereich der größten negativen Abweichung des Zylinderrohres vom kreisrunden Querschnitt bieten sich dagegen Einzelkugellager 25; 27 als geeignetste Realisierungsform an, wobei alle Kugellager zur optimalen Anpassung an das Zylinderrohr entsprechend konkave Umfangsflächen aufweisen. Natürlich sind auch hier an gleicher Stelle in gleicher Form angeordnete Rollen oder Kugeln od. dgl. als Translationselemente denkbar. Besonders vorteilhaft ist es, wie im vorliegenden Fall, die Kugellagerpaare 24; 24' und 26; 26' jeweils um 180o des Vollkreises von 360o versetzt zueinander unterhalb der Zuganker 5 und 7 sowie die Einzelkugellager 25 und 27 ebenfalls um 180o versetzt zueinander unterhalb der Zuganker 6 und 8 anzuordnen. Zusammenwirkend mit den Lagerelementen 21; 22 innerhalb der Längsschlitze 19; 20 im Mittelteil 18 des Antriebskolbens 9 wird durch die Translationselemente somit eine nahezu verlustfreie Kraftübertragung auf den Mitnehmerschlitten 23 gewährleistet sowie ein Verklemmen des Mitnehmerschlittens 23 während der Schlittenbewegungen vermieden.
In Fig. 1 ist schließlich noch zu sehen, daß in den Stirnflächen 12;13 der Kolbenenden 10; 11 des Antriebskolbens 9 jeweils ein Rückschlagventil 14 angeordnet ist, über welche der Raum zwischen den Kolbenenden 10; 11 mit Druckmedium gefüllt werden kann. Dadurch wird einerseits eine gute Schmierung der friktionsreduzierenden Lagerelemente 21; 22 am Mittelteil 18 des Antriebskolbens 9 sowie andererseits eine weitere Stabilisierung des Zylinderrohres des Druckmittelzylinders und darüber hinaus die Möglichkeit der Realisierung einer Endlagendämpfung des Antriebskolbens 9 erreicht.
Zum Abdichten des Antriebskolbens 9 gegenüber dem Zylinderrohr sind an den beiden Kolbenenden 10; 11 zusätzlich die in Fig. 1 angedeuteten, an sich bekannten Dichtmanschetten 15 befestigt.
Der erfindungsgemäße kolbenstangenlose Druckmittelzylinder kann mit beliebigen gasförmigen oder flüssigen Druckmitteln betrieben werden und ist sowohl in den Bereichen der Technik, in denen bisher herkömmliche Druckmittelzylinder mit Kolbenstangen verwendet wurden, als auch in allen bekannten Anwendungsbereichen kolbenstangenloser Arbeitszylinder einsetzbar.The rodless pressure medium cylinder shown in FIGS. 1 to 3 consists, in a known manner, of a hollow profile 1 closed at the end and over the circumference, in which a drive piston 9 with two end faces 12 corresponding to the hollow profile 1; 13 is displaceably guided in the axial direction by the pressure of a pressure medium and from a driver slide 23 arranged on the hollow profile 1, which is also longitudinally displaceable in the axial direction.
According to the invention, the drive piston 9 has between its end faces 12; 13 a cross-section deviating from the profile of its central part 18, with which the hollow profile 1, which is made of an elastic material, can be deformed locally in each piston position, the drive piston 9 being permanently positively connected to the driving carriage 23 via this local deformation 2 and at the same time as direct power transmission element is formed.
It has proven to be particularly advantageous to design the closed hollow profile 1 of the pressure medium cylinder as a cylinder tube, as shown in FIGS. 1 and 2, and the drive piston 9 from two cylindrical piston ends 10; 11 to form with circular end faces, which via axial piston pin 16; 17 of the same length are connected to the middle part 18 of the drive piston 9. In the present case, the cross section of the middle part 18 has the shape of an ellipse, the circumferential dimension of which corresponds exactly to the dimension of the inner circumference of the cylinder tube, although other ones, not shown, are also shown Cross-sectional shapes for the central part 18 of the drive piston 9, for example arc-shaped triangular, eccentric or egg-shaped cross-sections, or also variants of the drive piston 9 are conceivable in which the part with a different cross section is arranged at the beginning or at the end of the drive piston 9. Instead of a cylinder tube as a closed hollow profile 1, square, rectangular, triangular or elliptical profiles could of course also be used in embodiments that are not further illustrated, as it would also be conceivable to provide a one-part drive piston instead of a three-part drive piston 9, which fulfills the function described.
Both ends of the cylinder tube, as shown in FIG. 1 at least on one side, are sealed at the front end by means of flanges 3 each provided with a pressure medium connection 4, which in a manner known per se by means of tie rods 5 which are fixed at regular intervals on their circumference and run parallel to the cylinder tube; 6; 7; 8 are braced against each other. In the present case, the use of four tie rods 5 each offset by 90 o of the full circle of 360 o has been found ; 6; 7; 8 proved to be advantageous, of which at least two tie rods 5 and 7, which are arranged offset from each other by 180 o of the full circle of 360 o , as can be seen in FIG. 3, are at the same time designed as guide columns and as anti-rotation device for the driving carriage 23. If necessary, however, it is also possible to use two, three or more than four tie rods, any number of which can also be designed as guide columns. In addition to the leak-free closure of the cylinder tube, the flange-tie rod system also serves to stabilize the entire pressure cylinder.
As can be seen in particular from FIG. 3, the central part 18 of the drive piston 9 has in the areas of the greatest positive deviation from the circular cross section of the piston ends 10; 11 additionally friction-reducing bearing elements 21; 22, which ensure that the Set the power transmission primarily rolling friction occurs and sliding friction between the drive piston 9 and the cylinder tube is excluded. In a preferred embodiment, these bearing elements 21; 22 designed as a ball bearing with an involute peripheral surface, which within axial longitudinal slots 19; 20 are mounted in the middle part 18 of the drive piston 9 and the peripheral surfaces of which slightly exceed the peripheral surface of the middle part 18 of the drive piston 9. The bearing elements 21; In an alternative embodiment, however, 22 can also be designed as rollers or balls with corresponding bearings on the central part 18 of the drive piston 9. Another feature of the invention is that the carrier slide 23, which preferably has a rectangular hollow cross section, is mounted on the cylinder tube on a plurality of translation elements surrounding the cylinder tube, in order to avoid sliding friction between the cylinder tube and the carrier slide 23 here too. As a preferred embodiment there are in the area of the greatest positive deviation of the cylinder tube from the circular cross-section pairs of ball bearings 24; 24 'and 26; 26 ', the individual ball bearings of which are each mounted at the same height and at a distance from one another, and each of which has a ball bearing 24 and 26 in front and a ball bearing 24' and 26 'behind the local deformation 2 of the cylinder tube which is designed as a bulge-like extension . In the area of the greatest negative deviation of the cylinder tube from the circular cross section, however, there are individual ball bearings 25; 27 as the most suitable form of implementation, with all ball bearings for optimal adaptation to the cylinder tube having correspondingly concave peripheral surfaces. Of course, rollers or balls or the like arranged at the same place in the same form are also conceivable as translation elements. As in the present case, it is particularly advantageous for the pairs of ball bearings 24; 24 'and 26; 26 'in each case offset by 180 o of the full circle of 360 o to one another below the Tie rods 5 and 7 as well as the individual ball bearings 25 and 27, also offset by 180 o from one another, below the tie rods 6 and 8. Interacting with the bearing elements 21; 22 within the longitudinal slots 19; 20 in the middle part 18 of the drive piston 9, the translational elements thus ensure an almost loss-free transmission of force to the driving carriage 23 and prevents the driving carriage 23 from jamming during the carriage movements.
In Fig. 1 it can finally be seen that in the end faces 12; 13 of the piston ends 10; 11 of the drive piston 9, a check valve 14 is arranged, via which the space between the piston ends 10; 11 can be filled with pressure medium. As a result, good lubrication of the friction-reducing bearing elements 21; 22 on the middle part 18 of the drive piston 9 and, on the other hand, further stabilization of the cylinder tube of the pressure medium cylinder and, moreover, the possibility of realizing end position damping of the drive piston 9.
To seal the drive piston 9 against the cylinder tube are at the two piston ends 10; 11 additionally fastens the sealing sleeves 15 indicated in FIG. 1 and known per se.
The rodless pressure medium cylinder according to the invention can be operated with any gaseous or liquid pressure medium and can be used both in the fields of technology in which conventional pressure medium cylinders with piston rods have been used up to now and in all known application areas rodless working cylinders.

Claims (8)

Kolbenstangenloser Druckmittelzylinder, bei welchem in einem endseitig sowie über den Umfang geschlossenen Hohlprofil (1) ein Antriebskolben (9) mit zwei dem Hohlprofil (1) entsprechenden Stirnflächen (12; 13) durch den Druck eines Druckmittels in axialer Richtung verschiebbar geführt wird, während auf dem Hohlprofil (1) ein Mitnehmerschlitten (23) angeordnet ist, der ebenfalls in axialer Richtung längsverschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskolben (9) zwischen seinen Stirnflächen (12; 13) ein im Querschnitt von deren Profil abweichendes Mittelteil (18) aufweist, mit welchem das aus einem elastischen Material bestehende Hohlprofil (1) in jeder Kolbenstellung örtlich verformbar ist, wobei der Antriebskolben (9) über diese örtliche Verformung (2) ständig mit dem Mitnehmerschlitten (23) formschlüssig in Wirkverbindung steht und zugleich als direktes Kraftübertragungselement ausgebildet ist.Rodless pressure medium cylinder, in which a drive piston (9) with two end faces (12; 13) corresponding to the hollow profile (1) is displaceably guided in the axial direction in a hollow profile (1) closed at the end and over the circumference by the pressure of a pressure medium while on a driving carriage (23) is arranged in the hollow profile (1) and is also longitudinally displaceable in the axial direction, characterized in that between its end faces (12; 13) the drive piston (9) has a central part (18) which deviates from its profile in cross section , with which the hollow profile (1) consisting of an elastic material can be deformed locally in each piston position, the drive piston (9) being permanently positively connected to the driving carriage (23) via this local deformation (2) and at the same time designed as a direct force transmission element is. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Hohlprofil (1) bevorzugt als Zylinderrohr ausgebildet ist und der Antriebskolben (9) bevorzugt aus zwei zylinderischen Kolbenenden (10; 11) besteht, welche über axiale Kolbenzapfen (16; 17) gleicher Länge mit dem Mittelteil (18) des Antriebskolbens (9) verbunden sind.Pressure medium cylinder according to claim 1, characterized in that the closed hollow profile (1) is preferably designed as a cylinder tube and the drive piston (9) preferably consists of two cylindrical piston ends (10; 11) which are of the same length via axial piston pins (16; 17) the middle part (18) of the drive piston (9) are connected. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Mittelteiles (18) des Antriebskolbens (9) bevorzugt die Form einer Ellipse aufweist, deren Umfangsmaß genau dem Maß des Innenumfangs des Zylinderrohres entspricht.Pressure cylinder according to claim 1 and 2, characterized in that the cross section of the central part (18) of the drive piston (9) preferably has the shape of an ellipse, the circumferential dimension of which corresponds exactly to the dimension of the inner circumference of the cylinder tube. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr stirnseitig durch jeweils mit einem Druckmittelanschluß (4) versehene Flansche (3) leckagefrei verschlossen ist, welche in an sich bekannter Weise mittels an ihrem Umfang in gleichmäßigen Abständen befestigten, parallel zum Zylinderrohr verlaufenden Zugankern (5; 6; 7; 8) gegeneinander verspannt sind.Pressure-medium cylinder according to Claims 1 to 3, characterized in that the cylinder tube is closed at the end face by means of flanges (3), each provided with a pressure-medium connection (4), which in a manner known per se by means of uniformly spaced circumferential, parallel to the cylinder tube Tie rods (5; 6; 7; 8) are braced against each other. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei der die Flansche (3) gegeneinander verspannenden Zuganker (5; 6; 7; 8), die bevorzugt um 180o des Vollkreises von 360o versetzt angeordnet sind, zugleich als Führungssäulen und als Verdrehsicherung des Mitnehmerschlittens (23) ausgebildet sind.Pressure medium cylinder according to Claims 1 to 4, characterized in that at least two of the tie rods (5; 6; 7; 8) bracing the flanges (3) against each other, which are preferably offset by 180 o of the full circle of 360 o , are also used as guide columns and are designed to prevent rotation of the driving carriage (23). Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (18) des Antriebskolbens (9) in den Bereichen der größten positiven Abweichung vom kreisrunden Querschnitt zusätzlich friktionsreduzierende Lagerelemente (21; 22) aufweist, beispielsweise innerhalb von axialen Längsschlitzen (19; 20) angeordnete Kugellager mit evolventenförmiger Umfangsfläche, welche die Umfangsfläche des Mittelteiles (18) des Antriebskolbens (9) geringfügig überragend gelagert sind.Pressure medium cylinder according to Claims 1 to 5, characterized in that the central part (18) of the drive piston (9) additionally has friction-reducing bearing elements (21; 22) in the areas of the greatest positive deviation from the circular cross section, for example within axial longitudinal slots (19; 20 ) arranged ball bearings with involute peripheral surface, which are slightly above the peripheral surface of the central part (18) of the drive piston (9). Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bevorzugt einen rechteckigen Hohlquerschnitt aufweisende Mitnehmerschlitten (23) auf mehreren, das Zylinderrohr umschließenden Translationselementen auf dem Zylinderrohr gelagert ist, beispielsweise im Bereich der größten positiven Abweichung des Zylinderrohres vom kreisrunden Querschnitt auf Kugellagerpaaren (24; 24'; 26; 26') und im Bereich der größten negativen Abweichung des Zylinderrohres vom kreisrunden Querschnitt auf Einzelkugellagern (25; 27) mit jeweils konkaven Umfangsflächen.Pressure cylinder according to Claims 1 to 6, characterized in that the driver slide (23), which preferably has a rectangular hollow cross section, is mounted on the cylinder tube on a plurality of translation elements surrounding the cylinder tube, for example in the area of the greatest positive deviation of the cylinder tube from the circular cross section on pairs of ball bearings (24 ; 24 ';26;26') and in the area of the greatest negative deviation of the cylinder tube from circular cross-section on single ball bearings (25; 27), each with concave peripheral surfaces. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stirnflächen (12; 13) der Kolbenenden (10; 11) des Antriebskolbens (9) jeweils ein Rückschlagventil (14) angeordnet ist, über welche der Raum zwischen den Kolbenenden (10; 11) im Zylinderrohr mit Druckmedium füllbar ist.Pressure medium cylinder according to Claims 1 to 7, characterized in that a check valve (14) is arranged in each of the end faces (12; 13) of the piston ends (10; 11) of the drive piston (9), via which the space between the piston ends (10; 11) can be filled with pressure medium in the cylinder barrel.
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