EP0572774B1 - Gehäuse für einen Arbeitszylinder - Google Patents

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EP0572774B1
EP0572774B1 EP93104817A EP93104817A EP0572774B1 EP 0572774 B1 EP0572774 B1 EP 0572774B1 EP 93104817 A EP93104817 A EP 93104817A EP 93104817 A EP93104817 A EP 93104817A EP 0572774 B1 EP0572774 B1 EP 0572774B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
cylinder
housing according
outer tube
plastic
Prior art date
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Application number
EP93104817A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0572774A1 (de
Inventor
Kurt Stoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Festo SE and Co KG filed Critical Festo SE and Co KG
Publication of EP0572774A1 publication Critical patent/EP0572774A1/de
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Publication of EP0572774B1 publication Critical patent/EP0572774B1/de
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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
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1438—Cylinder to end cap assemblies
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    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2892—Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2215/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another
    • F15B2215/30—Constructional details thereof
    • F15B2215/305—Constructional details thereof characterised by the use of special materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/4927—Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making
    • Y10T29/49272—Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making with liner, coating, or sleeve

Definitions

  • the invention relates to a housing for a working cylinder, with a cylinder tube, which consists of an inner tube and a coaxially arranged outer tube enclosing the inner tube radially on the outside with direct contact, the inner tube being a metal tube and the outer tube being a plastic tube.
  • Such a housing is disclosed in US-A-4 884 493. Its strength is determined by the outer tube, which is made of a composite fiber material and comprises a plurality of tortuous fibers. Since the material is relatively porous, there is an inner tube made of metal inside the outer tube, which ensures the necessary fluid tightness.
  • the fiber structure of the outer tube allows high strength with a low weight, but is associated with a relatively complex and therefore cost-intensive production method.
  • the inner tube seems to have little influence on the strength to take and, apart from the sealing function, only to act as a carrier for the fiber material.
  • plastic tube forming the outer tube consists of unreinforced plastic material.
  • the inner surface of the cylinder tube forming the running area for the piston continues to be made of extremely wear-resistant and true-to-shape material, which can also be within the necessary roughness depths without any problems Lets hold values.
  • the metal tube forming the inner surface is also largely responsible for the strength of the housing.
  • plastic material for the enveloping outer tube, it is therefore possible to use plastic material of lower strength, particularly since it is not exposed to dynamic loads and therefore no high demands have to be made of the abrasion resistance.
  • the use of plastic material for the outer tube enables a diverse contouring of the outer circumference with little effort, so that, for example, fastening grooves for sensors can be provided without problems.
  • the inner tube and / or the outer tube of the cylinder tube are expediently designed as extruded parts, with which any contours can be realized without problems.
  • the housing also expediently has cylinder covers arranged on the end face of the cylinder tube, which consist entirely of plastic material, which can also be an unreinforced plastic.
  • the connection to the cylinder tube is made directly between the cylinder cover and the outer tube, and in addition to a snap or snap connection or a welded connection, at least one cylinder cover can in particular also be formed in one piece with the outer tube. This results in a housing with a very small number of components, and any fastening part that may be necessary to fix the housing can be molded directly onto one of the cylinder covers made of plastic material.
  • a particularly pneumatically actuated cylinder 1 is shown, in which a first design of a housing 2 is realized.
  • the latter has a cylinder tube 3 with, for example, a circular cross-sectional contour, which is closed at both ends by a cylinder cover 4, 5.
  • the housing space 6 delimited by the cylinder tube 3 and the two cylinder covers 4, 5 is suitable for the axially displaceable receiving of a piston 7, which is provided with a piston rod 8, for example.
  • the latter extends from the piston 7 coaxially through the housing space 6 towards one of the Cylinder cover 4, which has a feed-through opening 9 through which the piston rod 8 projects outwards.
  • a schematically indicated guide and / or seal arrangement 13 is expediently used in the latter.
  • connection opening 16 opens into the working chamber 14, as is also the case for a connection opening 17 in the first cylinder cover 4 with respect to the working chamber 15.
  • the connection openings 16, 17 allow the connection of suitable connecting lines in order to supply or discharge pressure medium and thereby move the piston 7 with its piston rod 8 back and forth in the direction of the housing longitudinal axis 18.
  • the cylinder tube 3 is composed of two tube elements, namely an inner tube 23 and one in the area of its outer lateral surface directly Contact tightly enclosing outer tube 24.
  • Outer tube 24 and inner tube 23 are accordingly arranged coaxially and concentrically with each other.
  • the inner tube 23 consists of metal with high abrasion resistance, with stainless steel or stainless steel being used as the material in the exemplary embodiment. This material also allows the maintenance of very small wall thicknesses without having to suffer from strength disadvantages.
  • the metal tube 26 thus present can be produced with relatively little effort, very true to size and with extremely small tolerances, and the inner surface 25 swept by the piston 7 during its movement can also be machined very precisely and equipped with an extremely low surface roughness, so that it runs more smoothly and with less wear Run of the piston 7 is guaranteed.
  • the inner tube 23 designed as a metal tube 26 is preferably an extruded part cut to the desired length, which can have the desired final shape directly during manufacture by means of suitable calibration measures. If required, however, it is easily possible to connect fine reworking with regard to the inner surface 25, for example by honing.
  • the inner tube 23 is enclosed by the outer tube 24 over its entire axial length, both tubes are preferably of the same length, so that they end flush with one another.
  • the outer tube 24 is a plastic tube 27, which consists of preferably unreinforced plastic material, which is relatively inexpensive. Reinforcement is not necessary since the strength of the cylinder tube 3 is largely determined by the metal tube 26. Nevertheless, the outer tube 24 will also be included in the strength function in order to make the overall wall thickness of the cylinder tube 3 as small as possible.
  • the outer tube 24 is also preferably an extruded part or an extruded part cut to the desired length, the requirements for dimensional accuracy being lower, since it does not perform a guiding function with respect to the piston 7. In the normal case, the proportion of wall thickness of the cylinder tube 3 which is due to the outer tube will be greater than that which is due to the metallic inner tube 23.
  • the outer tube 24 and the inner tube 23 touch directly with the mutually facing peripheral surfaces.
  • the two tubes 23, 24 are fixed relative to one another both in the circumferential direction and in the axial direction. This is achieved, for example, by measures which bring about radial bracing between the tubes 23, 24 which are pulled onto one another.
  • the inner tube 23 and outer tube 24 can in principle be axially pressed into one another in the cold state.
  • the relative hold is preferably ensured by a so-called shrink fit, which is the case in the exemplary embodiment.
  • the outer tube 24 and the inner tube 23 are initially in a separate state, the inner diameter of the plastic tube 27 provided as the outer tube 24 being somewhat smaller than the outer diameter of the metal tube provided as the inner tube.
  • the plastic tube 27 is then heated until an expansion is achieved which allows the metal tube 26 to be inserted without problems.
  • total tolerances of approximately 0.5 mm are bridged between the outer diameter of the metal tube 26 and the inner diameter of the plastic tube 27.
  • plastic material of the plastic tube 27 is polyoxymethylene (POM)
  • POM polyoxymethylene
  • heating to 160 ° C can result in an expansion of approximately 0.6 mm if one assumes a nominal cylinder tube diameter between 32 and 40 mm , so that assembly is possible without effort.
  • the tolerances to be bridged can also be lower for other plastic materials.
  • the outer tube is made from polyvinyl chloride (PVC).
  • PVC polyvinyl chloride
  • the inner tube 23 is cooled by the latter after the outer tube 24 has been pushed on clasped tightly or spanned.
  • both cylinder covers 4, 5 are also made of plastic.
  • both cylinder covers 4, 5 are plastic parts made of, in particular, unreinforced plastic material. The latter suitably corresponds to that used for the associated outer tube 24. So that no complex connection measures that increase the overall width and / or the weight are required, it is advantageous here if the connection between a respective cylinder cover 4, 5 and the cylinder tube 3 is a permanent connection, as in the exemplary embodiment.
  • a snap connection 28 is located between the cylinder cover 4 on the right in FIG. 1 and the cylinder tube 3 in front.
  • a hollow cylindrical extension 29 of the cylinder cover 4 is placed coaxially on the outer tube 24 and engages in a complementary circumferential groove 34 of the outer tube 24 with a radially inward protruding, in particular circumferential locking projection 33.
  • a radially outwardly projecting ring projection of the outer tube 24 can also engage in a corresponding locking recess on the inner circumference of the extension 29.
  • the outer tube 24 which is made of plastic, acts as the connection partner of the cylinder tube 3.
  • a welded connection 35 more precisely: a friction welded connection.
  • the cylinder tube 3 with the corresponding axial end region 36 is inserted into a sleeve-like extension 29 'of the cylinder cover 5, and it can additionally be immersed in an annular axial recess 37 of the cover part adjoining the extension 29'.
  • the end face 38 of the outer tube 24 is advantageously beveled in the manner of a circumferential bevel and bears against a complementary inclined surface 39 at the base of the axial recess 37.
  • the bevel is practically the circumferential one Broken outer edge of the outer tube 24, and there is a larger contact area in terms of amount compared to blunt contact. This is important for the welding process, since the friction welding connection 35 is present in the contact area between the end face 38 and the inclined surface 39.
  • a cylinder cover 5 'and the plastic tube 27 form a one-piece structural unit, in that they were produced as a single component, in particular as part of a plastic injection molding process.
  • the internal assembly of the metal tube 26 can be done in a manner as has already been explained with reference to FIG. 1.
  • the metal tube 26 should consist of non-magnetizable and non-magnetic material, as is the case for the stainless steel used in the example.
  • a fastening groove 42 is provided on the outer circumference, that is to say in the area of the outer lateral surface 41 of the outer tube 24, which extends in the direction of the longitudinal axis 18 of the housing and is formed in one piece with the outer tube 24 and serves to releasably hold a sensor 43 indicated by dash-dotted lines .
  • the fastening groove 42 is, for example, embedded in a rib-like tubular projection 44 which is radially raised in the circumferential direction of adjacent regions of the lateral surface 41 and extends in the longitudinal direction of the outer tube 24.
  • the fastening groove 42 is designed as a dovetail groove, but can also be contoured differently, for example as a T-groove.
  • the axial length of the fastening groove 42 and the pipe protrusion 44 which may be present can correspond to that of the outer pipe 24 or is designed for the entire housing design in such a way that it extends only to the beginning of the extensions 29, 29 ', possibly attached cylinder cover 4, 5. It goes without saying that further, parallel fastening grooves 42 can be provided distributed over the circumference of the outer tube 24. With a corresponding wall thickness of the outer tube 24, the fastening groove 42 can be inserted directly into the wall of the outer tube 24 without an additional radial projection.
  • a fastening part 47 is also integrally formed on at least one of the cylinder covers 5,5 ', which makes it possible to fix the housing 2 at the place of use on a component provided for this purpose.
  • the attachment part is e.g. an eye and / or an external thread.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Arbeitszylinder, mit einem Zylinderrohr, das aus einem Innenrohr und einem das Innenrohr radial außen unter unmittelbarem Kontakt fest umschließenden, koaxial angeordneten Außenrohr besteht, wobei das Innenrohr ein Metallrohr und das Außenrohr ein Kunststoffrohr ist.
  • Ein derartiges Gehäuse geht aus der US-A-4 884 493 hervor. Dessen Festigkeit wird durch das Außenrohr bestimmt, das aus einem Verbundfasermaterial besteht und eine Vielzahl gewundener Fasern umfaßt. Da das Material relativ porös ist, befindet sich innerhalb des Außenrohres ein aus Metall bestehendes Innenrohr, welches die notwendige Fluiddichtheit gewährleistet.
  • Der Faseraufbau des Außenrohres ermöglicht zwar bei geringem Gewicht eine hohe Festigkeit, ist jedoch mit einer verhältnismäßig aufwendigen und daher kostenintensiven Herstellungsweise verbunden. Das Innenrohr scheint auf die Festigkeit wenig Einfluß zu nehmen und, abgesehen von der Abdichtungsfunktion, nur als Träger für das Fasermaterial zu fungieren.
  • Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 82 04 795.5 geht ein Gehäuse hervor, daß über ein gute Gleiteigenschaften gewährleistendes Innenrohr aus Kunststoffmaterial verfügt, das zur Verbesserung der Schlagfestigkeit von einem Außenrohr aus Metall umhüllt ist. Hier hat es sich jedoch als problematisch herausgestellt, dauerhaft eine qualitativ hochwertige Oberflächengüte im Bereich der Innenoberfläche des Kunststoffrohres zur Verfügung zu stellen, an der im Betrieb ein Kolben entlang gleitet. Auch sind an die Herstellungsgenauigkeit des metallischen Außenrohres hohe Anforderungen gestellt, da sich das eingesetzte Kunststoffrohr an die Innenkontur des Außenrohres anschmiegt und diese praktisch übernimmt. Dadurch kann es unter anderem Schwierigkeiten bereiten, bei relativ dünnen Metallrohren im Bereich des Außenumfanges Befestigungseinrichtungen für der Positionsabfrage dienende Sensoren anzubringen, da entsprechende Maßnahmen sich negativ auf die Konturgenauigkeit auswirken können.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei Einhaltung geringer Wandstärken und Ermöglichung vielfältiger Konturierungen des Außenumfangsbereiches eine hohe Verschleißfestigkeit und Gestalttreue im Laufbereich des Kolbens bietet.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das das Außenrohr bildende Kunststoffrohr aus unverstärktem Kunststoffmaterial besteht.
  • Auf diese Weise besteht die den Laufbereich für den Kolben bildende Innenoberfläche des Zylinderrohres weiterhin aus äußerst verschleißfestem und gestalttreuem Material, das sich auch hinsichtlich der Rauhtiefen problemlos innerhalb der notwendigen Werte halten läßt. Das die Innenoberfläche bildende Metallrohr ist auch maßgeblich für die Festigkeit des Gehäuses verantwortlich. Für das umhüllende Außenrohr läßt sich demzufolge festigkeitsmäßig geringerwertiges Kunststoffmaterial verwenden, zumal es auch keiner dynamischen Belastung ausgesetzt ist und deshalb an die Abriebfestigkeit keine hohen Anforderungen gestellt werden müssen. Gleichwohl ermöglicht die Verwendung von Kunststoffmaterial für das Außenrohr eine vielfältige Konturierung des Außenumfanges mit geringem Aufwand, so daß sich beispielsweise problemlos Befestigungsnuten für Sensoren vorsehen lassen. Letzteres führt in Verbindung mit den realisierbaren geringen Wandstärken dazu, daß sich sehr zuverlässige Positionsabfragen hinsichtlich des Kolbens durchführen lassen, der in diesem Falle einen Permanentmagneten trägt, dessen Magnetfeld durch die Wandung des Zylinderrohres nach außen abstrahlt und den magnetfeldempfindlichen Sensor zu betätigen vermag.
  • Es ist zwar bereits bekannt, Zylinderrohre insgesamt aus Kunststoffmaterial herzustellen, und es wird insofern auf die DE 30 20 390 C2 verwiesen. Dort ist es aber unumgänglich, eine gleichmäßige Wandstärke des Zylinderrohres über den gesamten Umfang einzuhalten, da eventuelle Anformungen die Maßhaltigkeit der Innenkontur beeinträchtigen würden, mit der der Kolben unmittelbar zusammenarbeitet. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt eine derartige Beeinträchtigung nicht vor.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Zweckmäßigerweise sind das Innenrohr und/oder das Außenrohr des Zylinderrohres als Strangpreßteile ausgebildet, womit sich problemlos beliebige Konturen verwirklichen lassen.
  • Das Gehäuse verfügt ferner zweckmäßigerweise über stirnseitig am Zylinderrohr angeordnete Zylinderdeckel, die vollständig aus Kunststoffmaterial bestehen, bei dem es sich ebenfalls um einen unverstärkten Kunststoff handeln kann. Die Verbindung mit dem Zylinderrohr erfolgt dabei unmittelbar zwischen dem Zylinderdeckel und dem Außenrohr, und neben einer Schnapp- bzw. Rastverbindung oder einer Schweißverbindung kann mindestens ein Zylinderdeckel insbesondere auch einstückig mit dem Außenrohr ausgebildet sein. Es ergibt sich dadurch ein Gehäuse mit einer sehr geringen Anzahl von Bestandteilen, auch eine eventuell notwendige Befestigungspartie zur Festlegung des Gehäuses kann unmittelbar an einen der aus Kunststoffmaterial bestehenden Zylinderdeckel angeformt sein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Gehäuses in Seitenansicht, wobei der oberhalb der Mittellinie liegende Bereich durch einen Längsschnitt aufgebrochen ist, und wobei das Gehäuse einen Bestandteil eines fertigen Arbeitszylinders darstellt, indem es noch einen Kolben und eine Kolbenstange führt,
    Fig. 2
    einen vergrößerter Ausschnitt des zylinderdeckelseitigen Endbereiches einer weiteren Bauform des Gehäuses im Längsschnitt und
    Fig. 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gehäuses im Querschnitt, wobei strichpunktiert ein in einer Befestigungsnut sitzender Sensor für die Positionsabfrage eines Kolbens angedeutet ist.
  • In Fig. 1 ist ein insbesondere pneumatisch betätigbarer Arbeitszylinder 1 dargestellt, bei dem eine erste Bauform eines Gehäuses 2 verwirklicht ist. Letzteres verfügt über ein Zylinderrohr 3 mit beispielsgemäß kreisförmiger Querschnittskontur, das an beiden Stirnseiten durch jeweils einen Zylinderdeckel 4,5 verschlossen ist. Der vom Zylinderrohr 3 und den beiden Zylinderdeckeln 4,5 umgrenzte Gehäuseraum 6 ist zur axial verschiebbaren Aufnahme eines Kolbens 7 geeignet, der beispielsgemäß mit einer Kolbenstange 8 versehen ist. Letztere erstreckt sich ausgehend vom Kolben 7 koaxial durch den Gehäuseraum 6 in Richtung zu einem der Zylinderdeckel 4, welcher über eine Durchführöffnung 9 verfügt, durch die hindurch die Kolbenstange 8 nach außen ragt. Zur Führung und/oder Abdichtung zwischen Kolbenstange 8 und Durchführöffnung 9 ist in letztere zweckmäßigerweise eine schematisch angedeutete Führungs- und/oder Dichtungsanordnung 13 eingesetzt.
  • Prinzipiell könnte es sich um eine durchgehende Kolbenstange 8 handeln, die auch den zweiten Zylinderdeckel 5 vergleichbar dem ersten Zylinderdeckel 4 durchdringt. Beispielsgemäß ist jedoch die eine (14) der beiden vom Kolben 7 im Gehäuseraum 6 voneinander abgeteilten Arbeitskammern 14,15 kolbenstangenlos, so daß der zugeordnete Zylinderdeckel 5 mit Ausnahme einer Anschlußöffnung 16 über eine geschlossene Wand verfügt. Besagte Anschlußöffnung 16 mündet in die Arbeitskammer 14, wie dies auch für eine Anschlußöffnung 17 im ersten Zylinderdeckel 4 in bezug auf die Arbeitskammer 15 zutrifft. Die Anschlußöffnungen 16,17 erlauben das Anschließen geeigneter Verbindungsleitungen, um Druckmittel zu- bzw. abzuführen und dadurch den Kolben 7 mit seiner Kolbenstange 8 in Richtung der Gehäuse-Längsachse 18 hin und her zu bewegen.
  • Das Zylinderrohr 3 setzt sich aus zwei Rohrelementen zusammen, und zwar aus einem Innenrohr 23 und einem dieses im Bereich seiner äußeren Mantelfläche unter unmittelbarem Kontakt fest umschließenden Außenrohr 24. Außenrohr 24 und Innenrohr 23 sind demgemäß koaxial und konzentrisch zueinander angeordnet.
  • Das Innenrohr 23 besteht aus Metall mit hoher Abriebfestigkeit, wobei beim Ausführungsbeispiel als Werkstoff nichtrostender Stahl bzw. Edelstahl zur Anwendung kommt. Dieser Werkstoff erlaubt auch die Einhaltung sehr geringer Wandstärken, ohne Festigkeitsnachteile eingehen zu müssen. Das somit vorliegende Metallrohr 26 läßt sich mit relativ geringem Aufwand sehr maßhaltig und mit äußerst geringen Toleranzen herstellen, auch die vom Kolben 7 bei seiner Bewegung überstrichene Innenoberfläche 25 läßt sich sehr exakt bearbeiten und mit einer extrem geringen Oberflächenrauhigkeit ausstatten, so daß ein leichtgängiger und verschleißarmer Lauf des Kolbens 7 gewährleistet ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem als Metallrohr 26 ausgebildeten Innenrohr 23 um ein auf das gewünschte Längenmaß abgelängtes Strangpreßteil, das unmittelbar bei der Herstellung durch geeignete Kalibriermaßnahmen die gewünschte Endform aufweisen kann. Bei Bedarf ist es allerdings problemlos möglich, Fein-Nacharbeiten hinsichtlich der Innenoberfläche 25 anzuschließen, beispielsweise durch Honen.
  • Das Innenrohr 23 ist beim Ausführungsbeispiel über seine gesamte axiale Länge von dem Außenrohr 24 umschlossen, bevorzugt sind beide Rohre gleich lang, so daß sie bündig miteinander enden. Bei dem Außenrohr 24 handelt es sich um ein Kunststoffrohr 27, das aus vorzugsweise unverstärktem Kunststoffmaterial besteht, welches relativ kostengünstig ist. Eine Verstärkung ist nicht erforderlich, da die Festigkeit des Zylinderrohres 3 maßgeblich von dem Metallrohr 26 bestimmt wird. Dennoch wird man auch das Außenrohr 24 in die Festigkeitfunktion miteinbeziehen, um die Gesamtwandstärke des Zylinderrohres 3 so gering wie möglich auszubilden. Auch bei dem Außenrohr 24 handelt es sich vorzugsweise um ein auf die gewünschte Länge zugeschnittenes Strangpreßteil oder Extrudierteil, wobei die an die Maßhaltigkeit zu stellenden Anforderungen niedriger sein können, da von ihm keine Führungsfunktion in bezug auf den Kolben 7 ausgeübt wird. Im Normalfall wird der auf das Außenrohr entfallende Wanddickenanteil des Zylinderrohres 3 größer sein als der auf das metallische Innenrohr 23 entfallende.
  • Es ist vorgesehen, daß sich das Außenrohr 24 und das Innenrohr 23 mit den einander zugewandten Umfangsflächen unmittelbar berühren. Auch ohne Hilfsmittel sind die beiden Rohre 23,24 dabei sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung relativ zueinander festgelegt. Erreicht wird dies beispielsgemäß durch Maßnahmen, die ein radiales Verspannen zwischen den aufeinander aufgezogenen Rohren 23,24 bewirken.
  • Um Vorgenanntes zu erreichen, können Innenrohr 23 und Außenrohr 24 prinzipiell im kalten Zustand axial ineinander eingepreßt sein. Vorzugsweise wird der relative Halt allerdings durch einen sogenannten Schrumpfsitz gewährleistet, was beim Ausführungsbeispiel der Fall ist. Hierbei liegen das Außenrohr 24 und das Innenrohr 23 zunächst in getrenntem Zustand vor, wobei der Innendurchmesser des als Außenrohr 24 vorgesehenen Kunststoffrohres 27 etwas geringer ist als der Außendurchmesser des als Innenrohr vorgesehenen Metallrohres. Sodann wird das Kunststoffrohr 27 erwärmt, bis eine Ausdehnung erreicht ist, die ein problemloses Einführen des Metallrohres 26 gestattet. Hierbei werden beispielsweise Gesamttoleranzen zwischen dem Außendurchmesser des Metallrohres 26 und dem Innendurchmesser des Kunststoffrohres 27 in Höhe von etwa 0,5 mm überbrückt. Handelt es sich bei dem Kunststoffmaterial des Kunststoffrohres 27 um Polyoxymethylen (POM), läßt sich durch eine Erwärmung auf 160° C in etwa eine Aufweitung um ca. 0,6 mm erzielen, wenn man von einem Zylinderrohr-Nenndurchmesser zwischen 32 und 40 mm ausgeht, so daß eine Montage ohne Mühe möglich ist. Infolge einer besseren Maßhaltigkeit können bei anderen Kunststoffmaterialen die zu überbrückenden Toleranzen auch geringer sein. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn man das Außenrohr aus Polyvinylchlorid (PVC) herstellt. Jedenfalls wird das Innenrohr 23 nach dem Abkühlen des aufgeschobenen Außenrohres 24 von letzterem fest umklammert oder umspannt.
  • Prinzipiell wäre es auch möglich, ein Metallrohr 26 und ein Kunststoffrohr 27 gleichzeitig zu extrudieren bzw. strangzupressen, und zwar derart, daß beide Rohre unmittelbar ineinander extrudiert werden. Im Rahmen dieses koaxialen Extrudierens ergibt sich dann ein Rohr-im-Rohr-Strang mit äußerem Kunststoffrohr und metallischem Innenrohr, der nur noch auf das Längenmaß des gewünschten Zylinderrohres 3 abgelängt werden muß.
  • Für die Gewichtseinsparung ist es von großem Vorteil, wenn mindestens einer der vorhandenen Zylinderdeckel 4,5 ebenfalls aus Kunststoff besteht. Beispielsgemäß handelt es sich bei beiden Zylinderdeckeln 4,5 um Kunststoffteile aus insbesondere unverstärktem Kunststoffmaterial. Letzteres entspricht zweckmäßigerweise dem für das zugeordnete Außenrohr 24 verwendeten. Damit keine aufwendigen, die Baubreite und/oder das Gewicht erhöhende Verbindungsmaßnahmen erforderlich sind, ist es hierbei von Vorteil, wenn die Verbindung zwischen einem jeweiligen Zylinderdeckel 4,5 und dem Zylinderrohr 3 wie beim Ausführungsbeispiel eine unlösbare Verbindung ist.
  • Zwischen dem in Fig. 1 rechts gelegenen Zylinderdeckel 4 und dem Zylinderrohr 3 liegt eine Schnappverbindung 28 vor. Ein hohlzylindrischer Fortsatz 29 des Zylinderdeckels 4 ist koaxial auf das Außenrohr 24 aufgesteckt und rastet mit einem nach radial innen vorstehenden, insbesondere umlaufenden Rastvorsprung 33 in eine komplementäre Umfangsnut 34 des Außenrohres 24 ein. Alternativ oder ergänzend kann auch noch ein radial nach außen ragender Ringvorsprung des Außenrohres 24 in eine entsprechende Rastvertiefung am Innenumfang des Fortsatzes 29 eingreifen. Einmal aufgeschnappt, läßt sich die Schnappverbindung 28 nur durch Zerstörung eines der beiden miteinander verbundenen Teile lösen.
  • Auch im Falle des in Fig. 1 links abgebildeten Zylinderdeckels 5 fungiert als Verbindungspartner des Zylinderrohres 3 dessen aus Kunststoff bestehendes Außenrohr 24. Allerdings liegt hier eine Schweißverbindung 35, genauer: eine Reibschweißverbindung, vor. Wiederum wird das Zylinderrohr 3 mit dem entsprechenden axialen Endbereich 36 in einen muffenartigen Fortsatz 29' des Zylinderdeckels 5 eingesteckt, wobei es noch zusätzlich in eine ringförmige Axialvertiefung 37 der sich an den Fortsatz 29' anschließenden Deckelpartie eintauchen kann. Die Stirnseite 38 des Außenrohres 24 ist hierbei zweckmäßigerweise nach Art einer umlaufenden Fase angeschrägt und liegt an einer komplementären Schrägfläche 39 am Grund der Axialvertiefung 37 an. Durch die Abschrägung ist praktisch die umlaufende Außenkante des Außenrohres 24 gebrochen, und es ergibt sich eine im Vergleich zu stumpfem Kontakt betragsmäßig größere Berührfläche. Dies ist wichtig für den Schweißvorgang, da die Reibschweißverbindung 35 im Kontaktbereich zwischen der Stirnseite 38 und der Schrägfläche 39 vorliegt.
  • Während es im Falle einer Schnappverbindung 28 zweckmäßig sein kann, insbesondere axial zwischen dem Zylinderrohr 3 und dem Zylinderdeckel 4 eine Dichtung 40 vorzusehen, erübrigen sich bei einer Schweißverbindung derartige Maßnahmen.
  • Auch im Falle des Gehäuses 2' der Fig. 2 wird keine Dichtung zwischen Zylinderrohr 3 und Zylinderdeckel 5' benötigt. Hier bilden ein Zylinderdeckel 5' und das Kunststoffrohr 27 eine einstückige Baueinheit, indem sie insbesondere im Rahmen eines Kunststoff-Spritzgießverfahrens als ein einheitliches Bauteil hergestellt wurden. Die Innenmontage des Metallrohres 26 kann hierbei in einer Weise erfolgt sein, wie bereits anhand der Fig. 1 erläutert wurde.
  • Vor allem, wenn beabsichtigt ist, eine berührungslose magnetische Positionsabfrage des Kolbens vorzunehmen, sollte das Metallrohr 26 aus nichtmagnetisierbarem und unmagnetischem Material bestehen, wie dies für den beispielsgemäß verwendeten Edelstahl zutrifft. Im Zusammenhang mit einer Positionsabfrage ist es überdies vorteilhaft, das Zylinderrohr 3 in einer auf den Prinzipien der in Fig. 3 gezeigten Bauvariante basierenden Gestaltungsform auszubilden. Gemäß Fig. 3 ist am Außenumfang, also im Bereich der äußeren Mantelfläche 41 des Außenrohres 24, eine in Richtung der Gehäuse-Längsachse 18 verlaufende Befestigungsnut 42 vorgesehen, die einstückig mit dem Außenrohr 24 ausgebildet ist und zur lösbaren Halterung eines strichpunktiert angedeuteten Sensors 43 dient. Die Befestigungsnut 42 ist beispielsgemäß in einen gegenüber in Umfangsrichtung benachbarten Bereichen der Mantelfläche 41 radial erhabenen rippenartigen Rohrvorsprung 44 eingelassen, der sich in Längsrichtung des Außenrohres 24 erstreckt. Die Befestigungsnut 42 ist als Schwalbenschwanznut ausgebildet, kann aber auch anders konturiert sein, beispielsweise als T-Nut. Die axiale Länge der Befestigungsnut 42 und des gegebenenfalls vorhandenen Rohrvorsprunges 44 kann derjenigen des Außenrohres 24 entsprechen oder ist so auf die gesamte Gehäusegestaltung ausgelegt, daß sie sich lediglich bis zum Beginn der Fortsätze 29,29' eventuell aufgesetzter Zylinderdeckel 4,5 erstreckt. Es versteht sich, daß über den Umfang des Außenrohres 24 verteilt noch weitere, parallel verlaufende Befestigungsnuten 42 vorgesehen sein können. Bei entsprechender Wanddicke des Außenrohres 24 kann die Befestigungsnut 42 ohne zusätzlichen Radialvorsprung unmittelbar in die Wandung des Außenrohres 24 eingelassen sein.
  • Beim Einformen einer Befestigungsnut 42 und/oder beim Anformen eines Rohrvorsprunges 44 in bzw. an das Außenrohr 24 können hinsichtlich der Konturierung der Innenfläche 45 des Außenrohres 24 in dem der Befestigungsnut 42 bzw. dem Rohrvorsprung 44 radial innen gegenüberliegenden Bereich der Innenfläche 45 des Außenrohres 24 Unregelmäßigkeiten auftreten, die übertrieben strichpunktiert bei 46 angedeutet sind. Diese würden bei unmittelbarer Führung eines Kolbens wegen der hervorgerufenen Unrundheit Funktionsbeeinträchtigungen auslösen. Vorliegend ist dies nicht der Fall, da noch das Metallrohr 26 zwischengeschaltet ist, welches die Unregelmäßigkeit 46 nicht auf seine Innenoberfläche 25 überträgt.
  • Aus Fig. 1 und 2 ist noch ersichtlich, daß an mindestens einem der Zylinderdeckel 5,5' noch eine Befestigungspartie 47 einstückig angeformt ist, die es ermöglicht, das Gehäüse 2 am Einsatzort an einem dafür vorgesehenen Bauteil festzulegen. Im Falle der Fig. 2 ergibt sich damit eine einstückige Ausbildung von Außenrohr 24, Zylinderdeckel 5' und Befestigungspartie 47, was bei geringer Anzahl von Bauteilen eine einfache Fertigung ermöglicht. Die Befestigungspartie ist z.B. ein Auge und/oder ein Außengewinde.
  • Bei der Formgebung von Kunststoffbauteilen treten regelmäßig große Maßtoleranzen auf. Sie belaufen sich bei einem Zylinderrohr mit Nenndurchmesser von 40 mm auf etwa ± 0,3 mm.
  • Diese werden bei erfindungsgemäßer Verwendung des zusätzlichen Metallrohres 26 problemlos kompensiert. Indem das Außenrohr 24 aus Kunststoffmaterial besteht, bleibt für die Gestaltung der Außenkontur ein sehr großer Spielraum, ohne nachteilige Auswirkungen auf die Führungsgenauigkeit in bezug auf den Kolben 7.
  • Im Falle der Fig. 2 und 3 wurden bei entsprechenden Bauteilen gleiche Bezugsziffern wie in der Fig. 1 verwendet.

Claims (14)

  1. Gehäuse für einen Arbeitszylinder (1), mit einem Zylinderrohr (3), das aus einem Innenrohr (23) und einem das Innenrohr (23) radial außen unter unmittelbarem Kontakt fest umschließenden, koaxial angeordneten Außenrohr (24) besteht, wobei das Innenrohr (23) ein Metallrohr (26) und das Außenrohr (24) ein Kunststoffrohr (27) ist, dadurch gekennzeichnet, daß das das Außenrohr (24) bildende Kunststoffrohr (27) aus unverstärktem Kunststoffmaterial besteht.
  2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (24) aus Polyvinylchlorid (PVC) oder aus einem Polyacetal, insbesondere Polyoxymethylen (POM), besteht.
  3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (23) aus Edelstahl besteht.
  4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (26) aus nichtmagnetisierbarem und/oder unmagnetischem Material besteht.
  5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kunststoffmaterial bestehende Außenrohr (24) ein Strangpreßteil oder Extrudierteil ist.
  6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Metall bestehende Innenrohr (23) ein Strangpreßteil oder Extrudierteil ist.
  7. Gehäuse nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (3) aus simultan koaxial ineinander extrudierten Innen- und Außenrohren (23,24) besteht.
  8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Innenrohr (23) und Außenrohr (24) axial ineinander eingepreßt sind.
  9. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im getrennten Zustand der Innendurchmesser des Außenrohres (24) geringer ist als der Außendurchmesser des Innenrohres (23), wobei das Innenrohr von dem zum Ineinandereinführen vorübergehend erwärmten und dadurch kurzzeitig aufgeweiteten Außenrohr zweckmäßigerweise im Schrumpfsitz fest umspannt ist.
  10. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Mantelfläche (41) des aus Kunststoffmaterial bestehenden Außenrohres (24) mindestens eine längs verlaufende und zur Sensorbefestigung geeignete Befestigungsnut (42) oder ein Befestigungsvorsprung angeformt ist.
  11. Gehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsnut (42) in einem radial erhabenen rippenartigen Rohrvorsprung (44) oder unmittelbar in der Wandung des Außenrohres (24) ausgebildet ist.
  12. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (3) an mindestens einer und zweckmäßigerweise an beiden Stirnseiten mit einem aus insbesondere unverstärktem Kunststoffmaterial bestehenden Zylinderdeckel (4,5,5') versehen ist.
  13. Gehäuse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (3) unlösbar mit mindestens einem aus Kunststoffmaterial bestehenden Zylinderdeckel (4,5,5') verbunden ist, beispielsweise mittels einer Schnapp- bzw. Rastverbindung (28) oder mittels einer Schweißverbindung (35), insbesondere nach Art einer Reibschweißverbindung, oder durch einstückiges Anformen, wobei seitens des Zylinderrohres (3) das aus Kunststoffmaterial bestehende Außenrohr (24) den Verbindungspartner bildet.
  14. Gehäuse nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein aus Kunststoff bestehender Zylinderdeckel eine einstückig angeformte Befestigungspartie (47) zur externen Festlegung des Gehäuses (2) aufweist.
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