EP2292936A1 - Pneumatic cylinder - Google Patents
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- EP2292936A1 EP2292936A1 EP10174127A EP10174127A EP2292936A1 EP 2292936 A1 EP2292936 A1 EP 2292936A1 EP 10174127 A EP10174127 A EP 10174127A EP 10174127 A EP10174127 A EP 10174127A EP 2292936 A1 EP2292936 A1 EP 2292936A1
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- European Patent Office
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- cylinder
- cylinder housing
- pneumatic cylinder
- housing
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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
- F15B15/1423—Component parts; Constructional details
- F15B15/1428—Cylinders
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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
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- F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
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- F15B15/1452—Piston sealings
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- 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
- 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
Definitions
- the invention relates to a pneumatic cylinder according to the preamble of claim 1.
- a working cylinder which has a housing made of an inner tube and an inner tube surrounding the inner tube radially outer.
- the outer tube is a plastic tube, which may consist of polyvinyl chloride, a polyacetate or a polyoxymethylene.
- the outer tube is formed as an extruded part or as an extruding part.
- this document teaches the use of a plastic of lower quality in terms of strength for the outer tube, which is not subjected to dynamic loads on the outer tube.
- the use of the mentioned plastics for the outer tube have only the task of ensuring a diverse contouring of the outer circumference with little effort.
- a pressure cylinder in particular for use in the food industry, in which a cylinder tube is encased by a plastic, wherein the plastic is a transparent material. This should have the purpose of being able to detect any existing position sensors for the piston rod from the outside better.
- the transparent plastic of the housing contributes nothing or only slightly to the strength and stability of the cylinder.
- the cylinder tube and two end cylinder cap are by Threaded rods locked together, forming a stable cylinder.
- the aforementioned cylinders are not suitable as pneumatic cylinders for use in a welding system, in particular in a portal welding machine or multi-point welding machine, a welding robot or the like.
- known cylinders have a steel tube as a cylinder tube, in which the piston elements and the piston rod are axially displaceable, since such cylinders must be very resistant, especially in terms of mechanical stress.
- welding cylinders are operated at pressures of up to 12 bar and have strokes up to about 180 mm.
- Such cylinders are used as break points in welding equipment as well as driving spot welding guns which may be stationarily mounted or attached to a robot, e.g. used in the automotive industry.
- the object of the invention is therefore to provide a suitable pneumatic cylinder u.a. for use in welding devices, for example in welding tongs or welding portals, which on the one hand has a reduced weight and, on the other hand, achieves the values of a steel cylinder in terms of component strength under the given boundary conditions.
- the number of manufacturing steps and the items required in the production should be significantly reduced.
- a pneumatic cylinder is to be specified, which is adaptable in a simple manner in different installation situations and in particular can be arranged closely spaced side by side, so that the distance between two cylinder center axes can be chosen as small as possible.
- Another object of the invention is to provide a pneumatic cylinder which runs quietly in operation and in particular for installation in a welding / welding tongs in a simple manner an electrical insulation of the cylinder, in particular its piston rod relative to the remaining welding tongs easy.
- a further object of the invention is to provide a pneumatic cylinder which is particularly narrow in a transverse direction of the cylinder and can nevertheless apply a compressive / tensile force necessary for operation of welding tongs or other actuating means.
- the plurality of specific requirements for pneumatic cylinders that are used in welding devices can be met by selecting a specific plastic for a cylinder housing, wherein a polyamide is selected as the plastic, which is pressure-sealed.
- Unpressurized pours in the context of the invention is to be understood that the polyamide is not as in the injection molding or extrusion process under pressure is brought into shape, but is poured in a pourable liquid state without applying external pressure in an open mold.
- the cylinder housing is provided in the region of a first end of the cylinder housing with fastening means, which are preferably integrally mounted on the cylinder housing. It is also advisable to unilaterally form the cylinder housing, so that, for example, a bottom piece of the cylinder housing and corresponding fastening devices are integrally formed together with the cylinder housing.
- the cylinder housing In order to achieve the closest possible packing and the closest possible succession arrangement of several pneumatic cylinders according to the invention, it is recommended to provide the cylinder housing by means of flattenings, so that the closest possible arrangement of the cylinders is ensured next to one another. It is also expedient to provide measuring means in thickened regions of the cylinder housing, by means of which the position of the piston elements or of the piston rod in the interior of the cylinder can be determined. The measuring means may readily be cast in and / or stored in a groove.
- the cylinder housing As a preferred material for the formation of the cylinder housing is a PA12, PA12G or PA6 in question. Appropriately, it makes sense to also produce piston elements or the piston rod from the pressureless cast polyamide. This leads to a further reduction in weight and in particular to a quiet and low-wear running. Furthermore, this embodiment of the piston / piston rods offers the possibility to pour sealing elements in the edge region of the piston in one piece into the pistons and thus to reduce the required assembly costs.
- the housing for forming a multi-cylinder with a plurality i.
- the housing for forming a multi-cylinder with a plurality i.
- the housing for forming a multi-cylinder with a plurality i.
- the housing for forming a multi-cylinder with a plurality i.
- the housing for forming a multi-cylinder with a plurality i.
- a multi-acting pneumatic cylinder can be achieved.
- This is particularly easy to achieve in the selected material, since the selected material in the present invention selected processing, namely the pressure casting is very easy to machine and in particular holes for cylinder chambers with a very large stroke in relation to the bore diameter can be easily and accurately produced. Drilling / lifting ratios in the range of up to 1:12 can be produced without any problem.
- the cylinder housing is cast in one piece, wherein the casting takes place in such a way that the low-viscosity polyamide has a starter for the polymerization reaction.
- the polyamide is poured into an open mold.
- the polymerization of the plastic then takes place in the mold, that is, the molecular chain formation also takes place in the mold, whereby a very homogeneous and low-stress construction of the casting blank is achieved.
- the steel pipe preferably sits by means of a clearance fit in the cylinder housing, wherein the clearance is achieved on the one hand by machining the bushing and the inner surface of the cylinder housing.
- connection devices for the supply and removal of the pressurized fluid in this case compressed air
- the pressurized fluid in this case compressed air
- the compressed air supply lines can be screwed directly into the cylinder housing.
- a cylinder package from a plurality of flattened cylinder housings and pneumatic cylinders according to the invention formed therefrom and to provide this cylinder package with, for example, a suitable bundling device.
- a bundling device may for example have a shape guide, so that in each case two adjacent pneumatic cylinders are mechanically connectable by means of positively engaging connecting elements.
- Such form guides are, for example, a dovetail guide or T-slots.
- FIGS. 1 to 4 has a cylinder housing 2, in which at least one piston element 3 are mounted axially displaceably together with a piston rod 4.
- a metal cylinder tube 5 In the cylinder housing 2 sits as a bushing for the piston member 3, a metal cylinder tube 5.
- the cylinder housing 2 In the region of a first end 6 of the cylinder housing 2, the cylinder housing 2 has fastening means 7, which together with a bottom piece 8, the cylinder housing 2 close at one end.
- the cylinder housing 2, the bottom piece 8 and the fastening device 7 are integrally formed.
- the cylinder housing is open. In the region of the second end 9 closes a closure, in particular a metal closure 10, the cylinder chamber of the cylinder housing 2.
- the closure 10 is supported on one side, for example, front side of the metal cylinder 5 from. Nevertheless, corresponding shoulder can also be present in the interior of the cylinder housing 2, against which the closure 10 is set. Other end is the closure 10 by means of a securing ring 11, in particular one Seeger ring, which sits in a corresponding groove 12 in the cylinder housing 2, set.
- the closure 10 has a passage opening 13 for the piston rod 4. From the second, open end 9 ago extends in the cylinder housing 2, a further groove 14, into which engages a projection 15 of the closure 10, so that the closure 10 with respect to.
- the cylinder housing 2 is rotatably mounted.
- the passage opening 13 has at least one straight boundary 16, which corresponds to a corresponding flat side 17 of the piston rod 4 and thus the piston rod 4 rotationally fixed with respect to.
- the cylinder housing 2 is fixed.
- supply / discharge means 18 are provided for pressurized fluid, in particular for compressed air.
- the cylinder housing 2 of the pneumatic cylinder 1 according to the invention is formed from a non-pressure cast polyamide and consists in particular of a PA6, PA12 or PA12G.
- the cylinder housing 2 flats 19a, 19b, which are arranged approximately opposite and parallel to each other.
- mold guides 20 may be provided, for example a dovetail guide, so that adjacently arranged pneumatic cylinders 1 can be connected to one another by means of a suitably shaped connecting element in the manner of a plug-in block 21 corresponding to the mold guides 20.
- the cylinder housing 2 has thickened portions 22a, 22b in which more convenient Manner measuring means (not shown) for determining the position of the piston 3 with respect to.
- the cylinder housing 2 are poured.
- FIG. 4 shows an example of a composite of two pneumatic cylinders 1 according to the invention, which are assembled by means of a plug 21.
- the pneumatic cylinder according to the invention is designed as a multiple cylinder with an integrally formed cylinder housing 2.
- the integrally formed cylinder housing 2 sits a plurality, in particular three cylinder bores 30, which each serve to receive at least one piston element 3 and a piston rod 4.
- the cylinder bores 30 are used either for receiving a metal cylinder tube 5 or store directly, without the interposition of a metal cylinder tube 5, the piston rods / piston element unit axially displaceable.
- the cylinder bores 30 are connected to each other by means of a communicating line, so that all three cylinder bores 30 can be uniformly acted upon by pressurized fluid by pressurizing means 18.
- cylinder bores 30 whose diameter / length ratio d / l is particularly small.
- diameter-length ratios of 1: 8 to 1:12 in comparison to cylinder housings made of metal are particularly easy to produce, since the inventively selected unpressurized polyamide resin can be machined particularly easily and even with such unfavorable diameter / length ratios still sufficient manufacturing accuracy can be achieved.
- a pneumatic multiple cylinder according to the FIGS. 5 to 7
- By coupling the respective piston rods outside the cylinder housing it is possible in a simple manner to achieve high pressure forces, since all pistons act in parallel.
- the resulting surfaces of the individual pistons are relatively small and can be made round in cross-section, so that there is a reduced sealing problem compared to an oval or otherwise freely shaped piston.
- cylinders according to the FIGS. 5 to 7 be arranged very tightly nested. This makes it possible, for example, to realize welding tongs or welding portals with particularly narrow dot patterns. In the field of welding tongs, such a narrow-built cylinder can often be reduced accessibility problems such as those caused by an excessively large welding tongs, for example in the body shop.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Zylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a pneumatic cylinder according to the preamble of claim 1.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster
Aus der
Die vorgenannten Zylinder eignen sich nicht als pneumatische Zylinder zur Verwendung in einer Schweißanlage, insbesondere in einer Portalschweißanlage oder Vielpunktschweißanlage einem Schweißroboter oder dergleichen. Für diese Anwendungszwecke besitzen bekannte Zylinder ein Stahlrohr als Zylinderrohr, in dem die Kolbenelemente und die Kolbenstange axial verschieblich geführt sind, da derartige Zylinder sehr widerstandsfähig, insbesondere hinsichtlich mechanischer Beanspruchung sein müssen. Üblicherweise werden derartige Schweißzylinder mit Drücken von bis zu 12 bar betrieben und weisen Hübe bis etwa 180 mm auf. Derartige Zylinder werden eingesetzt als Stoßpunkter in Schweißanlagen sowie auch als Antrieb von Punktschweißzangen, die stationär aufgestellt oder an einem Roboter befestigt sein können und z.B. in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Da die Forderungen in der Automobilindustrie nach Verkürzung der Produktionstaktzeiten immer größer werden, bedeutet dies, dass sich die Roboter mit den Schweißzangen insbesondere während der Leerwege immer schneller bewegen müssen. Um möglichst im Schnellgang und möglichst zeitnah von einer Position eines ersten Schweißpunktes zu einer Position eines zweiten Schweißpunktes zu gelangen, müssen die Schweißzangen möglichst leicht ausgebildet sein. Stahlzylinder weisen bauartbedingt ein relativ hohes Eigengewicht auf, so dass die zugehörigen Schweißzangen ein entsprechend hohes Gewicht aufweisen, was die dynamische Belastung der Roboter erhöht.The aforementioned cylinders are not suitable as pneumatic cylinders for use in a welding system, in particular in a portal welding machine or multi-point welding machine, a welding robot or the like. For these applications, known cylinders have a steel tube as a cylinder tube, in which the piston elements and the piston rod are axially displaceable, since such cylinders must be very resistant, especially in terms of mechanical stress. Usually, such welding cylinders are operated at pressures of up to 12 bar and have strokes up to about 180 mm. Such cylinders are used as break points in welding equipment as well as driving spot welding guns which may be stationarily mounted or attached to a robot, e.g. used in the automotive industry. Since the demands in the automotive industry for shortening the production cycle times are getting bigger, this means that the robots with the welding guns have to move faster and faster, especially during idle travel. To get as fast as possible and as soon as possible from a position of a first welding point to a position of a second welding point, the welding guns must be as light as possible. Steel cylinders have a relatively high weight due to the design, so that the associated welding tongs have a correspondingly high weight, which increases the dynamic loading of the robot.
Außerdem sind derartige Stahlzylinder sehr aufwendig in der Herstellung, da beispielsweise ein Zylinderrohr endseitig mit einem Verschluss versehen werden muss. Endseitig wird dieser Verschluss üblicherweise geschweißt. Die Druckmittelversorgung, in diesem Fall Druckluftzufuhr- und Abführeinrichtungen müssen mittels angelöteten Anschlussmitteln zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren ist es relativ aufwendig, Befestigungseinrichtungen für den Stahlzylinder an diesem anzubringen. Üblicherweise werden dort Halter angeschweißt, was bei der Herstellung zu unerwünschtem Wärmeverzug führt. Hieraus und auch aus den Lötvorgängen ergibt sich bei der Herstellung eines solchen Zylinders eine unerwünschte Belastung und unerwünschte thermische Verzüge. Um die hohen Anforderungen an die Koaxialität und die engen Toleranzen eines Druckluftzylinders erfüllen zu können, ist es daher erforderlich, nach Abschluss aller Wärmebehandlungen eines solchen Zylinders ein maßgenaues Honen oder Ausspindeln durchzuführen.In addition, such steel cylinders are very expensive to manufacture, since, for example, a cylinder tube must be provided at the end with a closure. At the end, this closure is usually welded. The pressure medium supply, In this case, compressed air supply and discharge devices must be provided by means of soldered connection means. Furthermore, it is relatively expensive to attach fasteners for the steel cylinder to this. Usually, holders are welded there, which leads to unwanted heat distortion in the production. From this and also from the soldering results in the production of such a cylinder undesirable stress and undesirable thermal distortion. In order to meet the high demands on the coaxiality and the tight tolerances of a pneumatic cylinder, it is therefore necessary to carry out a tailor-made honing or unwinding after completion of all heat treatments of such a cylinder.
Des Weitern müssen üblicherweise auch ausführliche galvanische Maßnahmen, wie z.B. Phosphatieren durchgeführt werden, um ausreichenden Korrosionsschutz sicherzustellen.Furthermore, it is usually necessary to also carry out extensive galvanic measures, such as Phosphating be performed to ensure adequate corrosion protection.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen geeigneten pneumatischen Zylinder u.a. zur Verwendung in Schweißvorrichtungen, beispielsweise in Schweißzangen oder Schweißportalen zur Verfügung zu stellen, welcher zum einen ein verringertes Gewicht besitzt und zum anderen hinsichtlich der Bauteilfestigkeit bei den gegebenen Randbedingungen die Werte eines Stahlzylinders erreicht. Insbesondere soll die Anzahl der Herstellschritte und der bei der Herstellung benötigten Einzelteile deutlich reduziert werden.The object of the invention is therefore to provide a suitable pneumatic cylinder u.a. for use in welding devices, for example in welding tongs or welding portals, which on the one hand has a reduced weight and, on the other hand, achieves the values of a steel cylinder in terms of component strength under the given boundary conditions. In particular, the number of manufacturing steps and the items required in the production should be significantly reduced.
Des Weiteren soll ein pneumatischer Zylinder angegeben werden, der in einfacher Art und Weise in unterschiedlichen Einbausituationen anpassbar ist und insbesondere eng beabstandet nebeneinander angeordnet werden kann, so dass der Abstand zweier Zylindermittelachsen möglichst klein gewählt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatischen Zylinder anzugeben, der im Betrieb geräuscharm läuft und insbesondere für den Einbau in einer Schweißanlage/Schweißzange in einfacher Art und Weise eine elektrische Isolierung des Zylinders, insbesondere dessen Kolbenstange gegenüber der restlichen Schweißzange einfach ermöglicht.Furthermore, a pneumatic cylinder is to be specified, which is adaptable in a simple manner in different installation situations and in particular can be arranged closely spaced side by side, so that the distance between two cylinder center axes can be chosen as small as possible. Another object of the invention is to provide a pneumatic cylinder which runs quietly in operation and in particular for installation in a welding / welding tongs in a simple manner an electrical insulation of the cylinder, in particular its piston rod relative to the remaining welding tongs easy.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatischen Zylinder anzugeben, welcher in einer Querrichtung des Zylinders besonders schmal baut und trotzdem eine für den Betrieb üblichen Schweißzangen oder anderer Betätigungsmittel notwendige Druckkraft/Zugkraft aufbringen kann.A further object of the invention is to provide a pneumatic cylinder which is particularly narrow in a transverse direction of the cylinder and can nevertheless apply a compressive / tensile force necessary for operation of welding tongs or other actuating means.
Diese Aufgaben werden mit einem pneumatischen Zylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.These objects are achieved with a pneumatic cylinder having the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Vielzahl der spezifischen Anforderungen an Pneumatikzylinder, die in Schweißvorrichtungen eingesetzt werden, durch die Auswahl eines bestimmten Kunststoffes für ein Zylindergehäuse erfüllt werden kann, wobei als Kunststoff ein Polyamid gewählt ist, welches drucklos vergossen ist. Unter drucklos vergossen im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass das Polyamid nicht wie üblicherweise im Spritzguss- oder Strangpressverfahren unter Druck in Form gebracht wird, sondern in einem gießfähigen flüssigen Zustand ohne Aufbringen externen Druckes in eine offene Gießform gegossen wird. Überraschender Weise hat sich herausgestellt, dass die Auswahl des Kunststoffes und die Art der Verarbeitung zu einem besonders festen Kunststoffgefüge und auch zu einer besonders beanspruchbaren kristallinen Ausgestaltung des Kunststoffes führt, so dass alle anwendungsspezifischen Anforderungen nunmehr erstmals mittels eines Kunststoffzylindergehäuses für die Anwendung des pneumatischen Zylinders in einer Schweißanlage sichergestellt werden können.According to the invention it has been recognized that the plurality of specific requirements for pneumatic cylinders that are used in welding devices, can be met by selecting a specific plastic for a cylinder housing, wherein a polyamide is selected as the plastic, which is pressure-sealed. Unpressurized pours in the context of the invention is to be understood that the polyamide is not as in the injection molding or extrusion process under pressure is brought into shape, but is poured in a pourable liquid state without applying external pressure in an open mold. Surprisingly, it has been found that the selection of the plastic and the type of processing leads to a particularly strong plastic structure and also to a particularly durable crystalline design of the plastic, so that all application-specific requirements now for the first time by means of a plastic cylinder housing be ensured for the application of the pneumatic cylinder in a welding system.
Es hat sich sogar gezeigt, dass ein derartiges Zylindergehäuse ausreichend stabil ist, um auch ohne metallisches Innenrohr, welches eine Laufbuchse für Kolbenelemente des pneumatischen Zylinders bildet, funktionieren zu können. Selbstverständlich kann es jedoch für bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßig sein, dass im Zylindergehäuse ein Metallzylinder als Laufbuchse für das Kolbenelement angeordnet ist.It has even been found that such a cylinder housing is sufficiently stable in order to work without a metallic inner tube, which forms a bushing for piston elements of the pneumatic cylinder. Of course, it may be appropriate for certain applications that a metal cylinder is arranged as a bushing for the piston element in the cylinder housing.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zylindergehäuse im Bereich eines ersten Endes des Zylindergehäuses mit Befestigungseinrichtungen versehen, welche bevorzugt einstückig am Zylindergehäuse angebracht sind. Es bietet sich ebenfalls an, einendig das Zylindergehäuse verschlossen auszubilden, so dass beispielsweise ein Bodenstück des Zylindergehäuses und entsprechende Befestigungsvorrichtungen zusammen mit dem Zylindergehäuse einstückig ausgebildet sind.According to a further preferred embodiment, the cylinder housing is provided in the region of a first end of the cylinder housing with fastening means, which are preferably integrally mounted on the cylinder housing. It is also advisable to unilaterally form the cylinder housing, so that, for example, a bottom piece of the cylinder housing and corresponding fastening devices are integrally formed together with the cylinder housing.
Um eine möglichst enge Packung und eine möglichst dicht aufeinanderfolgende Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer pneumatischer Zylinder zu erreichen, empfiehlt es sich, das Zylindergehäuse mittels Abflachungen zu versehen, so dass eine engstmögliche Anordnung der Zylinder nebeneinander gewährleistet ist. Zweckmäßig ist es ebenfalls, in verdickten Bereichen des Zylindergehäuses Messmittel vorzusehen, mittels denen die Lage der Kolbenelemente bzw. der Kolbenstange im Inneren des Zylinders bestimmbar ist. Die Messmittel können ohne Weiteres mit eingegossen sein und/oder in einer Nut gelagert sein.In order to achieve the closest possible packing and the closest possible succession arrangement of several pneumatic cylinders according to the invention, it is recommended to provide the cylinder housing by means of flattenings, so that the closest possible arrangement of the cylinders is ensured next to one another. It is also expedient to provide measuring means in thickened regions of the cylinder housing, by means of which the position of the piston elements or of the piston rod in the interior of the cylinder can be determined. The measuring means may readily be cast in and / or stored in a groove.
Am zweiten Ende des Zylindergehäuses ist dieses mittels eines, z.B. metallischen Verschlusses abgedeckt und abgedichtet, wobei der Verschluss einerseits an einem Absatz im Zylindergehäuse anliegt und andererseits durch einen sogenannten Seegerring axial festgehalten wird. Der Seegerring sitzt in einer Nut im Kunststoff des Zylindergehäuses.At the second end of the cylinder housing this is covered and sealed by means of a, for example metallic closure, wherein the closure on the one hand at a shoulder in the cylinder housing rests and on the other hand is held axially by a so-called Seeger ring. The Seeger ring sits in a groove in the plastic of the cylinder housing.
Als bevorzugter Werkstoff für die Ausbildung des Zylindergehäuses kommt ein PA12, PA12G oder ein PA6 in Frage. Zweckmäßiger Weise bietet es sich an, auch Kolbenelemente oder die Kolbenstange aus dem drucklos vergossenem Polyamid herzustellen. Dies führt zu einer weiteren Gewichtsreduzierung und insbesondere zu einem leisen und verschleißarmen Lauf. Weiterhin bietet diese Ausgestaltung der Kolben/Kolbenstangen die Möglichkeit, Dichtungselemente im Randbereich der Kolben einstückig in die Kolben einzugießen und somit den erforderlichen Montageaufwand zu verringern.As a preferred material for the formation of the cylinder housing is a PA12, PA12G or PA6 in question. Appropriately, it makes sense to also produce piston elements or the piston rod from the pressureless cast polyamide. This leads to a further reduction in weight and in particular to a quiet and low-wear running. Furthermore, this embodiment of the piston / piston rods offers the possibility to pour sealing elements in the edge region of the piston in one piece into the pistons and thus to reduce the required assembly costs.
Bei dem erfindungsgemäßen pneumatischen Zylinder ist es in einfacher Art und Weise möglich das Gehäuse zur Ausbildung eines Mehrfachzylinders mit einer Mehrzahl, d.h. zwei oder mehr Zylinderkammern zu versehen, so dass ein mehrfach wirkender pneumatischer Zylinder erzielbar ist. Dies ist bei dem ausgewählten Werkstoff besonders einfach zu erreichen, da sich der ausgewählte Werkstoff in der erfindungsgemäß ausgewählten Verarbeitungsart, nämlich dem Drucklosgießen besonders einfach zerspanen lässt und insbesondere Bohrungen für Zylinderkammern mit einem sehr großen Hub im Verhältnis zum Bohrungsdurchmesser einfach und maßgenau herstellbar sind. Problemlos sind Bohrungs-/Hubverhältnisse im Bereich bis zu 1:12 herstellbar.In the pneumatic cylinder according to the invention, it is possible in a simple manner, the housing for forming a multi-cylinder with a plurality, i. To provide two or more cylinder chambers, so that a multi-acting pneumatic cylinder can be achieved. This is particularly easy to achieve in the selected material, since the selected material in the present invention selected processing, namely the pressure casting is very easy to machine and in particular holes for cylinder chambers with a very large stroke in relation to the bore diameter can be easily and accurately produced. Drilling / lifting ratios in the range of up to 1:12 can be produced without any problem.
Beim erfindungsgemäßen pneumatischen Zylinder wird also das Zylindergehäuse aus einem Stück gegossen, wobei das Gießen derart erfolgt, dass das dünnflüssige Polyamid einen Starter für die Polymerisationsreaktion aufweist. In diesem dünnflüssigen Zustand wird das Polyamid in eine offene Form vergossen. Die Polymerisation des Kunststoffes erfolgt dann in der Form, d.h. die Molekülkettenbildung erfolgt ebenfalls in der Form, wodurch ein sehr homogener und eigenspannungsarmer Aufbau des Gießrohlings erreicht wird. Dies unterscheidet das drucklose Gießen beispielsweise vom üblichen Spritzgießen, wo es z.B. zu bestimmten Orientierungen der schon fertigen Molekülketten kommt und insbesondere im Bereich des Aufeinandertreffens zweier Gießfronten Schwachstellen geben kann, etwa weil sich auf der Rückseite eines beidseitig von der Schmelze umflossenen Kerns die beiden Schmelzeströme wieder treffen. Beim Spritzgießen kann es vorkommen, dass sich solche Schmelzströme nicht mehr 100%-ig verbinden, da an ihrer Oberfläche unterwegs schon eine Abkühlung/Orientierung der Ketten eingetreten ist. Diese Problematik ist beim Spritzgießen als das Entstehen einer Bindenaht bekannt. Dem gegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Zylindergehäuses aus einem drucklos vergossenen Polyamid auch eine Bildung von längeren Molekülketten beobachtbar, da ein Pressen in die Form oder Durchdrücken durch eine Strangpressmatrize nicht erfolgt. Nach der Aushärtung der Polyamidmasse in der Gussform kann beispielsweise der Gießrohling getempert werden. Dies dient der weiteren Homogenisierung und kann in der Praxis, je nach Anforderung, etwa 2 bis 6 Stunden in Anspruch nehmen.In the case of the pneumatic cylinder according to the invention, therefore, the cylinder housing is cast in one piece, wherein the casting takes place in such a way that the low-viscosity polyamide has a starter for the polymerization reaction. In this fluid state, the polyamide is poured into an open mold. The polymerization of the plastic then takes place in the mold, that is, the molecular chain formation also takes place in the mold, whereby a very homogeneous and low-stress construction of the casting blank is achieved. This distinguishes the pressure-free casting, for example, from the usual injection molding, where it comes to certain orientations of the already finished molecular chains and in particular in the area of meeting two casting fronts can give weak points, such as on the back of a both sides of the melt flown around the core, the two melt streams again to meet. In injection molding, it may happen that such melt streams no longer bond 100%, since on their surface already on the way a cooling / orientation of the chains has occurred. This problem is known in injection molding as the emergence of a weld line. In contrast, formation of longer molecular chains is observable in the inventive design of the cylinder housing from a pressureless cast polyamide, since a pressing into the mold or pushing through an extrusion die does not occur. After the curing of the polyamide composition in the casting mold, for example, the casting blank can be tempered. This serves for further homogenization and can take in practice, depending on the requirement, about 2 to 6 hours.
Sofern als Laufbuchse für den Kolben ein Stahlrohr eingesetzt ist, sitzt das Stahlrohr bevorzugt mittels einer Spielpassung im Zylindergehäuse, wobei die Spielpassung einerseits durch Bearbeitung der Buchse und der Innenfläche des Zylindergehäuses erzielt wird.If a steel tube is used as a bushing for the piston, the steel pipe preferably sits by means of a clearance fit in the cylinder housing, wherein the clearance is achieved on the one hand by machining the bushing and the inner surface of the cylinder housing.
Es hat sich gezeigt, dass falls eine Metallbuchse/Metallzylinder eingesetzt wird, diese endseitig an beiden Enden offen sein kann und die im Betrieb des pneumatischen Zylinders durch Druckbeaufschlagung entstehenden Axialkräfte auf den Bodenbereich des Zylindergehäuses und den Verschluss des Zylindergehäuses wirkenden Kräfte ohne Weiteres durch das Zylindergehäuse selbst, also den Polyamidkunststoff aufgenommen werden können.It has been found that if a metal bushing / metal cylinder is used, this end can be open at both ends and the resulting during operation of the pneumatic cylinder by pressurizing axial forces on the bottom portion of the cylinder housing and the closure of the cylinder housing acting forces readily by the cylinder housing itself, so the polyamide plastic can be absorbed.
Sofern das Gehäuse verdickte Bereiche oder Bereiche mit ausreichender Wandstärke aufweist, können die Anschlusseinrichtungen für das Zu- und Abführen des Druckfluides, hier Druckluft, direkt im Kunststoff des Zylindergehäuses angebracht sein. Ein zusätzliches Vorsehen von Fittingen oder dergleichen ist nicht mehr erforderlich. Die Druckluftversorgungsleitungen können direkt in das Zylindergehäuse eingeschraubt werden.If the housing has thickened regions or regions with sufficient wall thickness, the connection devices for the supply and removal of the pressurized fluid, in this case compressed air, can be mounted directly in the plastic of the cylinder housing. An additional provision of fittings or the like is no longer necessary. The compressed air supply lines can be screwed directly into the cylinder housing.
Besonders zweckmäßig ist es, aus einer Vielzahl von Abflachungen aufweisenden Zylindergehäusen und hieraus gebildeten erfindungsgemäßen pneumatischen Zylindern ein Zylinderpaket zu bilden und dieses Zylinderpaket beispielsweise mit einer geeigneten Bündelungseinrichtung zu versehen. Eine solche Bündelungseinrichtung kann beispielsweise eine Formführung besitzen, so dass jeweils zwei benachbarte Pneumatikzylinder mittels formschlüssig eingreifender Verbindungselemente mechanisch verbindbar sind. Derartige Formführungen sind beispielsweise eine Schwalbenschwanzführung oder T-Nuten.It is particularly expedient to form a cylinder package from a plurality of flattened cylinder housings and pneumatic cylinders according to the invention formed therefrom and to provide this cylinder package with, for example, a suitable bundling device. Such a bundling device may for example have a shape guide, so that in each case two adjacent pneumatic cylinders are mechanically connectable by means of positively engaging connecting elements. Such form guides are, for example, a dovetail guide or T-slots.
Insgesamt ist bei dem erfindungsgemäßen pneumatischen Zylinder ein großer Vorteil darin zu sehen, dass eine Vielzahl sich primär widersprechender Anforderungen an einen pneumatischen Zylinder zum Einsatz in einer Schweißanlage durch die Auswahl des Werkstoffes erfüllt werden konnte. Insbesondere ist herauszustellen, dass typischerweise bei dem Einsatz eines pneumatischen Zylinders in einer Schweißanlage auftretende Schweißspritzer und Schweißperlen in üblicher Häufigkeit das Zylindergehäuse nicht wesentlich beschädigen konnten. Dies ergaben entsprechende Versuche.Overall, in the pneumatic cylinder according to the invention a great advantage is the fact that a variety of primarily conflicting requirements for a pneumatic cylinder for use in a welding system could be met by the selection of the material. In particular, it should be pointed out that welding spatter and welding beads typically occurring in a welding installation during the use of a pneumatic cylinder could not generally damage the cylinder housing in the usual frequency. This resulted in corresponding experiments.
Des Weiteren ist von besonderen Vorteil, dass bei der Herstellung eines solchen Druckluftzylinders eine Vielzahl von Arbeitsschritten, insbesondere ein Anlöten von Anschlusseinrichtungen für die Druckmittelleitungen, ein Anschweißen von entsprechenden Haltevorrichtungen, ein Phosphatieren oder anderweitig galvanisches Behandeln zum Zwecke des Rostschutzes oder/und aufwendige spanende Nachbearbeitungen zum Sicherstellen der Zylinderlaufflächengenauigkeit entfallen konnten. Hierdurch ist ein wesentlicher Kostenvorteil gegenüber bekannten Zylindergehäuse aus Metall erreicht und eine erhebliche Vereinfachung der Herstellung des Zylinders möglich.Furthermore, it is of particular advantage that in the production of such a compressed air cylinder, a plurality of steps, in particular a soldering of connection means for the pressure medium lines, welding of corresponding holding devices, phosphating or otherwise galvanic treatment for the purpose of rust protection or / and consuming machining reworks could be omitted to ensure the cylinder tread accuracy. As a result, a significant cost advantage over known cylinder housings made of metal and a considerable simplification of the production of the cylinder is possible.
Des Weiteren ist es in besonders einfacher Art und Weise möglich Sonderformen und Sondergrößen der Zylinder für Anwender zur Verfügung zu stellen, da das ausgewählte Material auch in großen Blöcken lunkerfrei gießbar ist, so dass Sondergrößen von Zylindern durch Zerspanen von entsprechend gegossenen Polyamidblöcken zur Verfügung gestellt werden können. Dies gelingt in einem vernünftigen Kostenrahmen, da sich der ausgewählte Kunststoff einfach und maßgenau spanend bearbeiten lässt.Furthermore, it is possible in a particularly simple manner to make special shapes and special sizes of the cylinders available to users, since the selected material can be cast free of voids even in large blocks, so that special sizes of cylinders are made available by machining correspondingly cast polyamide blocks can. This is possible in a reasonable cost range, because the selected plastic can be machined easily and accurately.
Insbesondere vorteilhaft ist es beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Druckluftzylinders ohne innerer metallischer Laufbuchse, dass das verwendete Material eine hohe Eigenschmierungseigenschaft aufweist, so dass der Betrieb auch über lange Zeit hin mit unbeölter Druckluft erfolgen kann.It is particularly advantageous when using a pneumatic cylinder according to the invention without inner metallic bushing, that the material used has a high self-lubrication property, so that the operation can be done over a long time out with un-lubricated compressed air.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen pneumatischen Zylinders;
- Figur 2:
- eine Draufsicht auf den Zylinder gemäß
Figur 1 ; - Figur 3:
- eine isometrische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Zylinder;
- Figur 4:
- eine Ansicht eines aus zwei Einzelzylindern gebildeten Zylinderverbund;
- Figur 5:
- einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des pneumatischen Zylinders in der Ausführungsform als Mehrfachzylinder;
- Figur 6:
- eine Draufsicht auf den
Mehrfachzylinder gemäß Figur 5 ;
- FIG. 1:
- a partially sectioned side view of a pneumatic cylinder according to the invention;
- FIG. 2:
- a plan view of the cylinder according to
FIG. 1 ; - FIG. 3:
- an isometric view of a cylinder according to the invention;
- FIG. 4:
- a view of a cylinder assembly formed from two single cylinders;
- FIG. 5:
- a longitudinal section through a second embodiment of the pneumatic cylinder in the embodiment as a multi-cylinder;
- FIG. 6:
- a plan view of the multiple cylinder according to
FIG. 5 ;
Ein erfindungsgemäßer pneumatischer Zylinder 1 gemäß
Im Bereich des ersten Endes 6 und/oder im Bereich der freien Zylinderwandung des Zylindergehäuses 2 sind Zuführ/Abführeinrichtungen 18 für Druckfluid, insbesondere für Druckluft vorgesehen.In the region of the
Das Zylindergehäuse 2 des erfindungsgemäßen pneumatischen Zylinders 1 ist aus einem drucklos vergossenen Polyamid ausgebildet und besteht insbesondere aus einem PA6, PA12 oder PA12G.The
In einer bevorzugten Art und Weise weist das Zylindergehäuse 2 Abflachungen 19a, 19b, auf welche etwa gegenüberliegend und parallel zueinander angeordnet sind. Im Bereich der Abflachungen 19a, 19b können Formführungen 20 vorgesehen sein, beispielsweise eine Schwalbenschwanzführung, so dass benachbart angeordnete pneumatische Zylinder 1 mittels eines geeignet geformten Verbindungselements nach Art eines zu den Formführungen 20 korrespondierenden Stecksteins 21 miteinander verbunden werden können.In a preferred manner, the
Durch das Vorsehen der Abflachungen 19a, 19b besitzt das Zylindergehäuse 2 verdickte Bereiche 22a, 22b, in denen zweckmäßiger Weise Messmittel (nicht gezeigt) zur Lagebestimmung des Kolbens 3 bzgl. des Zylindergehäuses 2 eingegossen sind.By providing the
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (
Hierbei ist es insbesondere möglich, Zylinderbohrungen 30 auszubilden, deren Durchmesser-/Längenverhältnis d/l besonders klein ist. Insbesondere sind Durchmesserlängenverhältnisse von 1:8 bis 1:12 im Vergleich zu Zylindergehäusen aus Metall besonders einfach herstellbar, da sich der erfindungsgemäß ausgewählte drucklos vergossene Polyamidkunststoff besonders leicht zerspanen lässt und auch bei solch ungünstigen Durchmesser/Längenverhältnissen noch ausreichende Fertigungsgenauigkeit erzielbar ist.In this case, it is particularly possible to form cylinder bores 30 whose diameter / length ratio d / l is particularly small. In particular, diameter-length ratios of 1: 8 to 1:12 in comparison to cylinder housings made of metal are particularly easy to produce, since the inventively selected unpressurized polyamide resin can be machined particularly easily and even with such unfavorable diameter / length ratios still sufficient manufacturing accuracy can be achieved.
Mit einem pneumatischen Mehrfachzylinder gemäß den
- 11
- pneumatischer Zylinderpneumatic cylinder
- 22
- Zylindergehäusecylinder housing
- 33
- Kolbenelementpiston element
- 44
- Kolbenstangepiston rod
- 55
- MetallzylinderrohrMetal cylinder tube
- 66
- Erstes EndeFirst end
- 77
- Befestigungseinrichtungenfastening devices
- 88th
- Bodenstückbreech
- 99
- Zweites EndeSecond end
- 1010
- Verschlussshutter
- 1111
- Sicherungsringcirclip
- 1212
- Nutgroove
- 1313
- DurchtrittsöffnungThrough opening
- 1414
- Nutgroove
- 1515
- Vorsprunghead Start
- 1616
- Begrenzunglimit
- 1717
- Flachseiteflat side
- 1818
- Druckmittelzuführ-/-abführeinrichtungDruckmittelzuführ - / - removal device
- 19a, 19b19a, 19b
- Abflachungenflats
- 2020
- Formführungform guide
- 2121
- Stecksteinplug Stein
- 3030
- Zylinderbohrungbore
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