EP2107256A1 - Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder - Google Patents

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EP2107256A1
EP2107256A1 EP08006335A EP08006335A EP2107256A1 EP 2107256 A1 EP2107256 A1 EP 2107256A1 EP 08006335 A EP08006335 A EP 08006335A EP 08006335 A EP08006335 A EP 08006335A EP 2107256 A1 EP2107256 A1 EP 2107256A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
seal
cylinder housing
pneumatic cylinder
endlagengedämpfter
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08006335A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gonzalo Barillas
Harmut Näser
Patrick Kinsch
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.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • 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
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/223—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston with a piston extension or piston recess which completely seals the main fluid outlet as the piston approaches its end position
    • 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
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/226—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having elastic elements, e.g. springs, rubber pads

Definitions

  • Pneumatic cylinders of this type consist of a cylinder housing in which a double-acting piston is housed axially movable.
  • the piston has sealing elements for sealing against the inner cylinder wall and stop elements for damping the end stop of the piston.
  • the stop elements are mounted on both sides of the piston.
  • magnetic elements On the outer wall of the cylinder housing magnetic elements may be mounted, which cooperate energized with the permanent magnets located on the piston and are used for position sensing of the piston.
  • Pneumatic cylinders of comparable design are also the DE 37 38 151 A1 and the DE 43 20 840 C1 refer to.
  • the sealing of the piston with respect to the inner cylinder wall can be done in various ways. Here are seals like those in the EP 0 660 015 B1 or the EP 1 847 736 A1 are shown to be advantageous.
  • the invention has for its object to provide an endlagengedämpften pneumatic cylinder with piston acted upon on both sides, which is as simple and inexpensive to produce, has a small number of components, allows a long period of operation and can be used very versatile.
  • the piston accommodated in the cylinder housing is therefore provided with only a double-acting seal, which is effective in both directions of the piston movement.
  • the seal is floatingly mounted in a piston groove on the circumference of the piston.
  • the piston has on its outer side a permanent magnet, which cooperates with a plurality of externally arranged on the cylinder housing measuring sensors, the latter recognize the position of the piston and pass it on to a display device.
  • the damping buffers for the end positions of the piston are attached to the covers of the cylinder housing, in such a way that they provide both a static seal to the cylinder housing and a dynamic seal against the piston rod.
  • Such a constructed pneumatic cylinder with cushioning of the piston is very simple and inexpensive in construction and can be used in a very diverse manner.
  • the gasket inserted in the piston is substantially T-shaped as seen in section, with the head bar of the T resting against the inner cylinder wall and providing a good seal in both directions of movement of the piston.
  • This seal also has a static sealing member which bears against the side walls of the groove in which the seal is housed.
  • the dynamic sealing part is formed by the head bar of the T * s.
  • the arranged on the outside of the cylinder housing measuring sensors can be changed in their position. They are mounted axially displaceable on the outside of the cylinder housing and can be locked in the desired position.
  • the damping buffers are connected to the covers of the cylinder housing and consist of an elastomeric material. They are also provided with passage openings, which are arranged cooperating with throttle bores in the covers of the cylinder housing.
  • the piston is provided on its outer surface with a guide ring made of a polymer which is designed to receive lateral forces and deflections. Such a guide ring is unnecessary if the piston itself is made of a polymer.
  • Fig. 1 is very schematically illustrated a Endlagengedämpfter pneumatic cylinder 1 with the essential parts of the invention.
  • the piston 3 is housed, which is held on the piston rod 4.
  • the double-acting seal 6 and the permanent magnet 7 is accommodated in corresponding grooves arranged on the circumference of the piston 3.
  • the cylinder housing 2 is provided with the covers 8 and 9, on which the damping buffers 10 and 11 are mounted for the piston 3.
  • the damping buffers 10 and 11 form with their outer edges 12, 13 static seals to the cylinder housing 2, while they form with their inner edges 14, 15, the dynamic seals against the piston rod 4.
  • a plurality of measuring sensors 17 are mounted, which detect the magnetic field of the permanent magnet 7 and in this way recognize the position of the piston 3. They measuring sensors 17 are connected to a not-known display, not shown, which indicates the position of the piston.
  • the guide ring 18 is made of a polymer with good sliding properties. This is favorable if the piston 3 itself consists of a metal.
  • the T-shaped seal 6 has the sealing part 19, which bears against the inner side 20 of the cylinder housing 2 and results in the dynamic seal.
  • the statistical seal is formed by the sealing member 21 which rests against the side walls 22, 23 of the groove 24.
  • the permanent magnet 7 is housed in the separate groove 22 and has a slight distance to Inner side 20 of the cylinder housing 2. At the permanent magnet 7, the guide ring 18 connects.
  • the throttle bore 26 is present, which connects to the passage opening 27 in the damping buffer 11.

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Abstract

Der endlagengedämpfte Pneumatikzylinder umfasst ein Zylindergehäuse (2), in dem ein beidseitig beaufschlagbarer Kolben (3) axial bewegbar untergebracht ist, an beiden Deckeln (8,9) des Zylindergehäuses (2) sind Dämpfungspuffer (10, 11) für den Kolben (3) angebracht, wobei wenigstens einer der Dämpfungspuffer (10, 11) eine statische Dichtung am Zylindergehäuse (2) und eine dynamische Dichtung gegenüber der Kolbenstange (4) hat, an der Kolbenoberfläche (5) ist eine doppelt wirkende Dichtung (6) untergebracht, die schwimmend in einer Kolbennut angeordnet ist. Der Kolben (4) hat auf seiner Außenseite (5) einen Permanentmagneten (7), der im Zusammenwirken mit entlang des Zylindergehäuses (2) auf seiner Außenwand angeordneten magnetischen Messsensoren (17) eine Kolbenlageerkennung ergibt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem endlagengedämpften Pneumatikzylinder wie er beispielsweise in der EP 1 447 571 B1 dargestellt ist. Pneumatikzylinder dieser Art bestehen aus einem Zylindergehäuse, in dem ein beidseitig beaufschlagbarer Kolben axial beweglich untergebracht ist. Der Kolben hat Dichtelemente zur Abdichtung gegenüber der inneren Zylinderwand und Anschlagelemente zur Dämpfung des Endanschlags des Kolbens. Die Anschlagelemente sind auf beiden Seiten des Kolbens angebracht. An der Außenwand des Zylindergehäuses können Magnetelemente angebracht sein, die bestromt mit am Kolben befindlichen Permanentmagneten zusammenwirken und zur Positionsabfrage des Kolbens dienen.
    • Stand der Technik
  • Pneumatikzylinder vergleichbarer Bauart sind auch der DE 37 38 151 A1 und der DE 43 20 840 C1 zu entnehmen.
  • Die Abdichtung des Kolbens gegenüber der inneren Zylinderwand kann auf verschiedene Weise erfolgen. Dabei haben sich Abdichtungen wie sie in der EP 0 660 015 B1 bzw. der EP 1 847 736 A1 gezeigt sind als vorteilhaft erwiesen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen endlagengedämpften Pneumatikzylinder mit beidseitig beaufschlagbarem Kolben zu schaffen, der möglichst einfach und kostengünstig herstellbar ist, eine geringe Anzahl an Bauteilen hat, eine lange Betriebsdauer zulässt und der sehr vielseitig eingesetzt werden kann.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 7 stellen vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands dar.
  • Der endlagengedämpfte Pneumatikzylinder umfasst
    • ein Zylindergehäuse, in dem ein beidseitig beaufschlagbarer Kolben axial bewegbar untergebraucht ist,
    • an beiden Deckeln des Zylindergehäuses sind Dämpfungspuffer für den Kolben angebracht, wobei wenigstens einer der Dämpfungspuffer eine statische Dichtung zum Zylindergehäuse und eine dynamische Dichtung gegenüber der Kolbenstange hat,
    • an der Kolbenoberfläche ist eine doppeltwirkende Dichtung untergebracht, die schwimmend in einer Kolbennut angeordnet ist,
    • der Kolben hat auf seiner Außenseite einen Permanentmagneten, der im Zusammenwirken mit entlang des Zylindergehäuses auf dessen Außenwand angeordneten magnetischen Messsensoren eine Kolbenlageerkennung ergibt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Pneumatikzylinder wird der im Zylindergehäuse untergebrachte Kolben folglich nur mit einer doppeltwirkenden Dichtung versehen, welche in beiden Richtungen der Kolbenbewegung wirksam ist. Hierfür ist die Dichtung schwimmend in einer Kolbenut auf dem Umfang des Kolbens angebracht. Außerdem hat der Kolben auf seiner Außenseite einen Permanentmagneten, welcher mit mehreren außen auf dem Zylindergehäuse angeordneten Messsensoren zusammenwirkt, wobei Letztere die Lage des Kolbens erkennen und an ein Anzeigegerät weitergeben. Die Dämpfungspuffer für die Endlagen des Kolbens sind an den Deckeln des Zylindergehäuses angebracht, und zwar so, dass sie sowohl eine statische Dichtung zum Zylindergehäuse als auch eine dynamische Dichtung gegenüber der Kolbenstange ergeben.
  • Ein derart aufgebauter Pneumatikzylinder mit Endlagendämpfung des Kolbens ist in seinem Aufbau sehr einfach und kostengünstig und in sehr vielfältiger Weise einsetzbar.
  • Die im Kolben eingefügte Dichtung ist im Wesentlichen im Schnitt gesehen T-förmig ausgebildet, wobei der Kopfbalken des T's an der inneren Zylinderwand anliegt und in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens eine gute Abdichtung ergibt. Diese Dichtung hat darüber hinaus einen statischen Dichtteil, der an den Seitenwänden der Nut anliegt, in dem die Dichtung untergebracht ist. Der dynamische Dichtteil wird durch den Kopfbalken des T*s gebildet.
  • Die auf der Außenseite des Zylindergehäuses angeordneten Messsensoren können in ihrer Lage verändert werden. Sie sind axial verschiebbar auf der Außenseite des Zylindergehäuses angebracht und können in der gewünschten Lage arretiert werden.
  • Die Dämpfungspuffer sind mit den Deckeln des Zylindergehäuses verbunden und bestehen aus einem elastomeren Werkstoff. Sie sind außerdem mit Durchlassöffnungen versehen, die mit Drosselbohrungen in den Deckeln des Zylindergehäuses zusammenwirkend angeordnet sind.
  • Bei einem aus Metall hergestellten Kolben ist es des Weiteren günstig, wenn der Kolben auf seiner Außenfläche mit einem Führungsring aus einem Polymer versehen ist, welcher zur Aufnahme von Seitenkräften und Auslenkungen ausgebildet ist. Ein solcher Führungsring erübrigt sich wenn der Kolben selbst aus einem Polymer hergestellt ist.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Anhand von zweien in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend erläutert:
  • Es zeigt in
    • Fig. 1
    in Schnitt in schematischer Darstellung die obere Seite des Pneumatikzylinders mit Kolben und
    Fig. 2
    vergrößert ebenfalls schematisch und im Schnitt eine Ausbildung des Kolbens mit einem Führungsring.
    Ausführung der Erfindung
  • In der Fig. 1 ist sehr schematisch ein Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder 1 mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen dargestellt. In dem Zylindergehäuse 2 ist der Kolben 3 untergebracht, der an der Kolbenstange 4 gehalten ist. An der Kolbenoberfläche 5 ist die doppelwirkende Dichtung 6 und der Permanentmagnet 7 in entsprechenden auf dem Umfang des Kolbens 3 angeordneten Nuten untergebracht. Das Zylindergehäuse 2 ist mit den Deckeln 8 und 9 versehen, an denen die Dämpfungspuffer 10 und 11 für den Kolben 3 angebracht sind. Die Dämpfungspuffer 10 und 11 bilden mit ihren Außenrändern 12, 13 statische Dichtungen zum Zylindergehäuse 2, während sie mit ihren innen liegenden Rändern 14, 15 die dynamischen Dichtungen gegenüber der Kolbenstange 4 bilden. Auf der Außenwand 16 des Zylindergehäuses 2 sind mehrere Messsensoren 17 angebracht, die das magnetische Feld des Permanentmagneten 7 erfassen und auf diese Weise die Lage des Kolbens 3 erkennen. Sie Messsensoren 17 sind mit einer nicht näher dargestellten an sich bekannten Anzeige verbunden, welche die Lage des Kolbens anzeigt.
  • In der Fig. 2 ist vergrößert die rechte Seite aus der Figur 1 gezeigt, mit der Ergänzung, dass im Kolben 3 zusätzlich noch der Führungsring 18 angebracht ist. Der Führungsring 18 besteht aus einem Polymer mit guten Gleiteigenschaften. Dieses ist günstig, wenn der Kolben 3 selbst aus einem Metall besteht. Die T-förmige Dichtung 6 hat den Dichtteil 19, der an der Innenseite 20 des Zylindergehäuses 2 anliegt und die dynamische Dichtung ergibt. Die statistische Dichtung wird durch den Dichtteil 21 gebildet, der an den Seitenwänden 22, 23 der Nut 24 anliegt. Der Permanentmagnet 7 ist in der gesonderten Nut 22 untergebracht und hat einen geringfügigen Abstand zur Innenseite 20 des Zylindergehäuses 2. An den Permanentmagneten 7 schließt der Führungsring 18 an. Im Deckel 9 des Zylindergehäuses 2 ist die Drosselbohrung 26 vorhanden, die an die Durchlassöffnung 27 im Dämpfungspuffer 11 anschließt.

Claims (7)

  1. Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder, umfassend ein Zylindergehäuse (2), in dem ein beidseitig beaufschlagbarer Kolben (3) axial bewegbar untergebracht, mit an beiden Deckeln (8,9) des Zylindergehäuses (2) angebrachten Dämpfungspuffem (10, 11) für den Kolben (3), wobei wenigstens einer der Dämpfungspuffer (10, 11) eine statische Dichtung am Zylindergehäuse (2) und eine dynamische Dichtung gegenüber der Kolbenstange (4) hat, und an der Kolbenoberfläche (5) eine doppelt wirkende Dichtung (6) untergebracht ist, die schwimmend in einer Kolbennut angeordnet ist und der Kolben (4) auf seiner Außenseite (5) einen Permanentmagneten (7) hat, der im Zusammenwirken mit entlang des Zylindergehäuses (2) auf seiner Außenwand angeordneten magnetischen Messsensoren (17) eine Kolbenlageerkennung ergibt.
  2. Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass die am Kolben (3) befindliche Dichtung (6) im Wesentlichen im Schnitt gesehen T-förmig ausgebildet ist.
  3. Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6) einen statischen Dichtteil (21) hat, der an den Seitenrändern (22, 23) der Nut (24) anliegt und einen dynamischen Dichtteil (19), der an der Innenseite (20) des Zylindergehäuses (2) abdichtet.
  4. Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsensoren (17) axial verschiebbar und arretierbar auf dem Zylindergehäuse (2) angebracht sind.
  5. Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungspuffer (10, 11) mit Durchlassöffnungen (27) versehen sind, die mit Drosselbohrungen (26) in den Deckeln (8, 9) des Zylindergehäuses (2) zusammenwirkend angeordnet sind.
  6. Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) ist auf seiner Außenfläche mit einem Führungsring (18) aus einem Polymer versehen ist.
  7. Endlagengedämpfter Pneumatikzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) aus einem Polymer hergestellt ist.
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