EP2870388B1

EP2870388B1 - Aktuator sowie verfahren und vorrichtung zur verbindung von gehäuseelementen eines aktuators

Info

Publication number: EP2870388B1
Application number: EP13736826.2A
Authority: EP
Inventors: Florian Ruebsam; Jan VAHALIK; Jürgen Schrepfer; Franz Josef Brulin
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2033-07-02
Also published as: DE102012105928A1; WO2014006046A1; EP2870388A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Verbindung zumindest eines ersten Gehäuseelements und zumindest eines zweiten Gehäuseelements einer Steuerdose eines pneumatischen Aktuators.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zwei Gehäuseelemente eines pneumatischen Aktuators, der oft auch als "Steuerdose" bezeichnet wird, insbesondere derartig zu verbinden, dass ein Bördelverbund zwischen einem Deckel und einem Gehäuse des Aktuators hergestellt wird.
In Figur 1a ist eine Querschnittsansicht eines solchen aus dem Stand der Technik bekannten Aktuators 1 dargestellt. Ein Deckel 3 des Aktuators 1 ist mittels einer Umbördelung 5 mit einem Gehäuse 7 verbunden.
In Figur 1b ist eine Vergrößerung gemäß dem Ausschnitt A in Figur 1a während eines Umbördelungvorganges dargestellt, während in den Figuren 1c und 1d jeweils eine Ansicht gemäß dem Ausschnitt A der Figur 1a dargestellt ist.
Wie Figur 1b zu entnehmen ist, ist bei einer Verbindung des Deckels 3 mit dem Gehäuse 7 des Aktuators 1 eine Membran 9 zumindest bereichsweise zwischen dem Deckel 3 und dem Gehäuse 7 angeordnet. Nach Einlegen der Membran 9 in das Gehäuse 7 wird der Deckel 3 in der in Figur 1b dargestellten Weise aufgesetzt und anschließend mittels eines Bördelrings 11, der über eine nicht dargestellte Hydraulikpresse angetrieben wird, eine an dem Gehäuse 7 ausgebildete Bördellasche 13 zur Herstellung der in der Figur 1c dargestellten Umbördelung 5 verformt. Dazu wird eine Kraft zwischen dem Bördelring 11 und einer Bördelmatritze 15 aufgebaut und der Bördelring 11 solange in Richtung der Bördelmatrize 15 bewegt, bis der Bördelring 11 auf einem von der Bördelvorrichtung umfassten Endanschlag 17 aufliegt.
Dadurch wird die in der Figur 1c detaillierter dargestellte Umbördelung 5 hergestellt.
Der aus dem Stand der Technik bekannte Aktuator weist jedoch den Nachteil auf, dass eine definierte Membranverpressung zwischen Deckel 3 und Gehäuse 7 nicht möglich ist, da diese ausschließlich durch den Umlege- bzw. Bördelprozess des Gehäuserandes bzw. der Bördellasche 13 unvorhersehbar bestimmt wird. So ist die Membranverpressung in dem Bördelverbund derartig undefiniert, dass sie trotz definierter Bördelrandhöhe bzw. Bördellaschenhöhe und definiertem Verfahrweg des Bördelrings 11 nicht exakt vorab bestimmbar ist und im Herstellungsprozess des Aktuators nicht in ausreichendem Maße reproduzierbar ist. So kann es beispielsweise zu einer Fehlpositionierung der Membran, wie sie in Figur 1d dargestellt ist, kommen.
Trotz gleichem äußerem Bördelmaß variieren die Membranverpressungen, so dass eine Idealverpressung nicht reproduzierbar einstellbar ist. So ist die Membranverpressung je nach Geometrie der Bördellasche, der Baugröße der Materialpaarung Deckel/Gehäuse, der Geometrie des Bördelbereichs oder der jeweiligen Materialchargen der Gehäusebereiche bzw. der Membran unterschiedlich. Bei grundsätzlich baugleichen Elementen bestehen insbesondere Prozessschwankungen. So kommt es auch ohne Veränderungen der Geometrie der Elemente zu Schwankungen. Beispielsweise variieren die aufgebauten Kräfte und damit die Endgeometrie des Aktuators aufgrund Verschleiß, beispielsweise der Bördelvorrichtung, oder variierenden Reibungskräfte beispielsweise bei unterschiedlichen Fettungen von beweglichen Teilen. Auch existieren neben Prozessschwankungen beispielsweise unterschiedliche geometrische Formen für das Gehäuse, beispielsweise gerade oder schräge Auflageflächen, mit Vertiefungen, Radien etc., und für den Deckel, beispielsweise gerade oder schräge Auflageflächen, Hinterschnitte, Vertiefungen bzw. Radien, oder für die Membran 9, insbesondere einer Membranwulst 19, beispielsweise eine Keilform oder gerade Flächen oder unter Ausbildung von Rillen oder verschiedene Wulstformen. Alle diese Parameter beeinflussen stark die Verpressung der Membran durch den Verbindungsprozess, insbesondere einen Umlegeprozess eines Gehäuserandes während einer Umbördelung.
Dies kann dazu führen, dass es zu einer zu hohen Membranverpressung kommen kann, die zu einer sofortigen Rissbildung oder einer früheren Rissbildung über die Lebensdauer der Membran führen kann, was dann zu einem Ausfall des Aktuators führt. Hingegen kann es bei einer zu geringen Membranverpressung zu einem Herausrutschen der Membran, insbesondere der Membranwulst, aus dem Bereich zwischen dem Deckel und dem Gehäuse im Bereich der Umbördelung kommen, was ebenfalls zu einem Ausfall des Aktuators führt. Ein solches Herausrutschen ist in Figur 1d dargestellt. Eine solche Lage der Membran wird auch als niO-Lage bezeichnet.
Schließlich ermöglicht es das aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungsverfahren nicht, die korrekte Lage der Membran, insbesondere eines Membranbereichs, wie einer umlaufenden Verdickung oder Wulst, vor, während und nach dem Verbindungsprozess zu kontrollieren bzw. zu überwachsen.
Bei dem bisher eingesetzten Verfahren zur Verbindung des Deckels und des Gehäuses werden zur Prozessvalidierung und Überwachung Einzelproben der Serienproduktion des Aktuators entnommen und in einer Schnittbildanalyse die Membranverpressungsparameter und die Lage der Membran stichprobenartig kontrolliert. Dies führt jedoch zu einem aufwändigen Herstellungs- und Überwachungsprozess, insbesondere zu Durchführung einer exakten Membranverpressungskontrolle.
Auch wird versucht, durch die Überprüfung von Funktionsparametern, wie die Bewegungsparameter einer mit der Membran verbundenen Antriebstange bei Drehung der Antriebstange oder Dichtigkeitsparameter bei Vakuumverfahren, den produzierten Aktuator zu prüfen, was den Herstellungsprozess jedoch verzögert und keine absolute Ausfallsicherheit liefert.
Darüber hinaus macht der aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungsprozess den Einsatz von wartungs-, arbeitsraum- und kostenintensiven und vergleichsweise umweltbelastenden hydraulischen Pressen zum Antrieb des Bördelrings notwendig, um ausreichende Kräfte für eine Verformung der Umbördelungslasche bzw. für eine ausreichende Membranverpressung aufzubauen.
Aus der DE 2 312 921 ist darüber hinaus eine Anordnung zum Einspannen einer Membran bekannt. Die dort dargestellte Membran wird in einem Wasserschalter von wasserstromgesteuerten Gaswasserheizern oder in Druckausdehnungsgefäßen von Zentralheizungsanlagen eingesetzt. Es wird vorgeschlagen, dass zwei Teile, zwischen denen die Membran eingespannt wird, mit Sicken versehen sind, wobei die Sicke eines Teils sowohl die Membran als auch den zum Umfassen eines Membranrandes hochgestellten Randes des anderen Teils umgibt. Auch diese Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass sehr hohe Kräfte für eine Umbördelung, die insbesondere lediglich mit sehr starken und damit kostenintensiven, zum Beispiel hydraulischen, Pressen aufgebaut werden können, zur Erreichung einer ausreichenden Membranverpressung notwendig sind. Auch ist für die Umbördelung ein großer Bauraum notwendig und aufgrund der Tatsache, dass eine große Anzahl von Einzelteilen vorhanden ist, sich die Schwankungen aufgrund der Einzeltoleranzen vergleichsweise groß. Schließlich wird keine Lageüberwachung der Membran, also eine Prüfung der korrekten Lage der Membran ermöglicht.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik in Form der DE 31 02 382 C2 ein Servomotor zur pneumatischen Betätigung von Stellelementen in Kraftfahrzeugen bekannt. Dieser Servomotor weist ein topfförmiges Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil auf. Diese können über einen Schnapphacken miteinander verbunden werden. Dabei wird zwischen den Gehäuseteilen eine Gummimembran angeordnet und verpresst. Zur Ausrichtung der Gehäuseteile aneinander ist im Bereich einer Vertiefung zur Aufnahme einer Dichtwulst der Gummimembran ein Zentrierelement vorgesehen. Auch diese Verbindung weist jedoch den Nachteil auf, dass es zu einer übermäßigen Verpressung der Membran und damit zu einer Beeinträchtigung der Struktur der Membran kommen kann, die zu einer sofortigen oder einer späteren Rissbildung in der Gummimembran führen kann.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2006 048 084 A1 einen Linearsensor. Dieser Linearsensor wird insbesondere in einer Stelleinrichtung, die einen pneumatischen Aktuator aufweist, eingesetzt. Dabei ist vorgesehen, dass eine von einem Druckteller umfasste Membran randseitig in einem Gehäuse gehalten wird. Zur Erreichung dieses Haltens der Membran ist vorgesehen, dass ein Gehäuse mittels einer Umbördelung mit einer weiteren Gehäusekomponente verbunden wird, wobei die Membran in einem Zwischenbereich zwischen Gehäuse und der Gehäusekomponente angeordnet wird. Auch für diese Verbindung des Gehäuses mit der Gehäusekomponente ist aufgrund der notwendigen großen Kräfte der Einsatz von sehr starken und kostenintensiven Pressen notwendig. Unter Kosten-Nutzen-Gesichtpunkten ist zumeist der Einsatz von hydraulischen Pressen notwendig.
Ferner offenbart die US 2006/102232 A1 eine Antivereisungsaktuatoranordnung für ein pneumatisches Ventil. Das Ventil umfasst einen ersten Aktuator der mit dem Ventil gekoppelt ist um eine Bewegung des Ventils in einem ersten Betriebsmodus zwischen einer geöffenten und geschlossenen Position herbeizuführen und einen zweiten Aktuator, der mit dem Ventil gekoppelt ist, um in einem zweiten Betriebsmodus eine Öffenung des Ventils herbeizuführen.
Aus der FR 1 121 507 A1 ist eine Kraftstoffpumpe bekannt. Die Pumpe umfasst eine Membran, die zwischen Gehäuseelementen eingespannt ist.
Schließlich offenbart die DE 38 83 921 T2 , die eine Vorrichtung mit Membrane offenbart, einen gattungsgemäßen pneumatischen Aktuators. Dieses Dokument beschreibt insbesondere Membranvorrichtungen, wie sie z. B. bei einem Unterdruckzündverstellmechanismus eines Verteilers für ein Verbrennungsmotor verwendet werden. Durch die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung sollen Verbesserungen bei der Befestigungs- und der Abdichtkonstruktion in solchen Vorrichtungen vorhandenen Membranen erreicht werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den aus dem Stand der Technik bekannten Aktuator, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Verbindung von Gehäuseelementen eines Aktuators sowie die Vorrichtung zur Verbindung der Gehäuseelemente eines Aktuators derartig weiter zu entwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine definierte Membranverpressung erreicht wird, ein geringer Bauraum für die Fixierung der Membran notwendig ist, eine automatische Erkennung einer Fehlpositionierung der Membran erreicht wird und der Einsatz von kostengünstigen pneumatischen oder elektromotorischen Pressen ermöglicht wird.
Die den Aktuator betreffende Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 11 beschreiben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst.
Mit den Merkmalen der Patentansprüche 13 bis 15 werden vorteilhafte Weiterbildungen des erfinderischen Verfahrens beschrieben.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass dadurch, dass in dem Aktuator selbst, insbesondere in einem zweiten Gehäuseelement, ein Anschlag bzw. Anschlagelement für ein erstes Gehäuseelement integral ausgebildet wird, wobei dieses Anschlagselement in einem Bereich des zweiten Gehäuseelements angeordnet ist, welcher außerhalb eines Bereichs liegt, in dem mittels einer Verbindungseinrichtung eine Verbindungskraft aufgebaut wird, eine definierte Membranverpressung zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement erreicht werden kann. Gleichzeitig kann eine verlässliche Überwachung eines korrekten Sitzes der Membran bzw. eines Membranbereichs, wie einer Membranwulst, in dem Verbindungsbereich bzw. Einspannbereich während der Durchführung eines Verbindungsverfahrens erreicht werden und ferner können, aufgrund der Tatsache, dass der Verbindungsbereich nicht den gesamten Umfang des ersten Gehäuseelements bzw. des zweiten Gehäuseelements überdeckt, so dass eine geringere Verbindungskraft aufgebaut werden muss, bei Herstellung einer Verbindung durch eine Umbördelung Antriebseinrichtungen in Form von pneumatischen oder elektromotorischen Antriebseinrichtungen bzw. Pressen eingesetzt werden.
Durch Ausbildung eines mechanischen Anschlags zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement wird ein definierter Abstand zwischen diesen beiden Gehäuseelementen sichergestellt, der wiederum die Verpressung der Membran bzw. eines Bereichs der Membran, wie einer Membranwulst, im Einspannverband bzw. Verbindungsverband definiert. Dadurch, dass das Anschlagelement außerhalb des Verbindungsbereichs, also außerhalb des Bereichs, in dem über die Verbindungseinrichtung direkt eine Verbindungskraft aufgebaut wird, angeordnet ist, wird eine Beeinträchtigung des Anschlagelements, insbesondere eine Verformung desselben, beispielsweise während des Aufbaus einer Kraft zur Erreichung einer Umbördelung, vermieden. Dadurch wird es ermöglicht, dass durch eine gezielte konstruktive Auslegung, insbesondere des Anschlagelements, eine definierte Membranverpressung erzielt wird, so dass diese Membranverpressung nicht durch den Verbindungsprozess, wie beispielsweise einen Umbördelungsprozess des Gehäuserandes, unvorsehbar bestimmt wird. Ferner wird durch die Verwendung des Anschlagelements ein direkter Kraftfluss zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseelement erreicht. Ein Kraftfluss ausschließlich durch die Membran wird vermieden.
Unter einem Anschlagelement im Sinne der Erfindung wird insbesondere also ein Element verstanden, mittels dem das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement in Kontakt stehen, wenn die Gehäuseelemente miteinander verbunden sind, so dass nach der Verbindung ein direkter Kraftschluss zwischen den Gehäuseelementen durch den direkten Kontakt dieser im Bereich des Anschlagelements erreicht wird.
So ist insbesondere bei den aus dem Stand der Technik bekannten Aktuatoren, bei denen der Bördelverband den gesamten Umfang der Gehäuseelemente abdeckt, also der Verbindungsbereich über den gesamten Umfang der Gehäuseelemente verläuft, eine derartig definierte Membranverpressung nicht möglich und darüber hinaus der Aufbau sehr hoher Druckkräfte notwendig.
Dieser Aufbau des Aktuators ermöglicht es insbesondere, dass während eines Verbindungsprozesses in einem ersten Schritt in dem zweiten Gehäuseelement die Membran angeordnet wird und dann das erste Gehäuseelement so auf das zweite Gehäuseelement und die Membran aufgesetzt wird, dass das erste Gehäuseelement zumindest bereichsweise mit der Membran in Kontakt kommt. In einem nachfolgenden Schritt werden dann das erste und das zweite Gehäuseelement inklusive der Membran mit einer Kraft-Weg überwachten Niederhalteeinrichtung bis zu einem Festanschlag, dass heißt einem Kontakt des Anschlagelements des zweiten Gehäuseelements mit dem ersten Gehäuseelement, zusammengedrückt.
Durch die Verwendung eines Kraft-Weg überwachten Niederhaltesystems während dieser Bewegung des ersten Gehäuseelements in Richtung des zweiten Gehäuseelements für das Zusammenfügen des ersten Gehäuseelements, des zweiten Gehäuseelements und der Membran kann eine Abweichung der Lage der Membran, insbesondere eines Membranbereichs, wie eine Membranwulst, detektiert werden. Dazu wird insbesondere die Weg-Kennlinie ab dem Punkt, an dem die Membran erstmals mit dem ersten Gehäuseelement in Kontakt kommt, aufgenommen.
Um eine derartige niO-Lage der Membran bzw. der Membranwulst zu detektieren, wird die Kraft-Weg-Kennlinie der Niederhaltebewegung des ersten und zweiten Gehäuseelements aufgenommen und ausgewertet. Diese Auswertung erfolgt insbesondere durch einen Vergleich mit einer, insbesondere einer iO-Lage der Membran entsprechenden, Soll-Kennlinie. Ist die Membran bzw. der Membranbereich an zumindest einer Stelle außerhalb der vorbestimmten Lage angeordnet, beispielsweise wenn die Membran bzw. Membranwulst in eine radiale Richtung einer Symmetrieachse des ersten Gehäuseelements bzw. des zweiten Gehäuseelements verschoben ist, wird im Vergleich zu einer Sollkurve ab dem ersten Kontakt zwischen Membran und erstem Gehäuseelement ein frühzeitiger, aber langsamerer Kraftanstieg aufgezeichnet, da entsprechende Elemente des ersten Gehäuseelements, wie ein Einspannelement, zwar früher mit der Membran in Kontakt kommen und so im Vergleich zu einer Verpressung bei einer korrekten Positionierung der Membran, die als die iO-Lage bezeichnet wird, nach einer kürzeren Wegstrecke während des Bewegungsprozesses zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement die Membran verpresst wird. Diese niO-Lage kann insbesondere auch dadurch detektiert werden, dass sich ein Gesamtweg bzw. eine Gesamtstrecke bis zu einem Kontakt zwischen dem Anschlagelement und dem ersten Gehäuseelement vergrößert.
Daraus resultieren unterschiedliche Kraft-Weg-Steigungen zwischen der der niO-Lage entsprechenden Ist-Kraft-Weg-Kennlinie und der der iO-Lage entsprechenden Soll-Kraft-Weg-Kennlinie zu Beginn des Niederhaltevorganges und eine längere Strecke bis zu einem mechanischen Anschlag zwischen dem Anschlagelement und dem ersten Gehäuseelement. Nach Erreichen des Kontakts zwischen Anschlagelement und erstem Gehäuseelement steigt die Kraft-Weg-Kennlinie mit einer vorbestimmten Steigung an, so dass dieser Kontakt eindeutig in der Kraft-Weg-Kennlinie erkennbar ist.
Ergibt diese Auswertung der Kraft-Weg-Kennlinie, dass eine iO-Lage der Membran bzw. des Membranbereichs vorliegt, kann in einem weiteren Schritt eine Verbindung des ersten und zweiten Gehäuseelements durchgeführt werden. Wird eine niO-Lage erkannt, kann die Niederhalteeinrichtung zurückgefahren werden, das erste Gehäuseelement abgehoben und die Lage der Membran korrigiert werden. So wird der Produktionsausschuss deutlich reduziert, da, wenn überhaupt, lediglich die Membran ausgetauscht werden muss.
Aufgrund der Tatsache, dass die Verbindungskraft nicht im Bereich des Anschlagelements aufgebaut wird, da das Anschlagelement außerhalb des Verbindungsbereichs angeordnet ist, wird eine Veränderung der Lage der Membran bzw. eines Abstandes zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement nach Erreichen der Niederhalteposition vermieden und so die definierte Lage der Membran, des ersten Gehäuseelements und des zweiten Gehäuseelements relativ zueinander sichergestellt.
Dadurch, dass der Bereich, in dem das Anschlagelement angeordnet ist, als Verbindungsbereich ausgespart wird, müssen ferner lediglich geringere Verbindungskräfte aufgebaut werden.
Insbesondere in dem Fall, in dem die Verbindung durch eine Umbördelung erreicht wird, ist damit der zu verformende Bereich des zweiten Gehäuseelements geringer, so dass für eine derartige Umbördelung anstelle von sehr starken und damit kostenintensiven Pressen, zum Beispiel hydraulischen Pressen, auch kostengünstigere, insbesondere pneumatische oder elektromotorische, Pressen eingesetzt werden können.
Für die Vorrichtung zur Verbindung der Gehäuseelemente des Aktuators ist es besonders bevorzugt, dass sowohl die Niederhalteeinrichtung als auch die Verbindungsvorrichtung mittels ein- und derselben Antriebseinrichtung, wie einer pneumatischen Antriebseinrichtung oder einer elektromotorischen Antriebseinrichtung, angetrieben werden. Dies bietet den Vorteil, dass zur Aufnahme der Kraft-Weg-Kennlinie in solchen pneumatischen bzw. elektromotorischen Pressen oft bereits vorhandene Sensoren bzw. Positionsdetektoren eingesetzt werden können.
Nach Abschluss der Verbindung der Gehäuseelemente kann dann der Niederhalteprozess beendet werden und der Aktuator entnommen werden. Die Überprüfung des Sitz der Membran erfolgt also während des Herstellungsprozesses, so dass die Taktzeiten im Vergleich zu zusätzlichen Qualitätsüberprüfungsschritten erhöht werden können.
Insbesondere bei einer Verbindung der Gehäuseelement mittels einer Umbördelung ist es vorteilhaft, wenn das zweite Gehäuseelement ein "kronenartiges" Profil des Außenumfangs aufweist. Dies ermöglicht es, dass die Vertiefungen in dem Kronenprofil entsprechende Anschlagelemente bilden, während die Spitzen des Kronenprofils die Bördellaschen bilden.
In dem Vertiefungsbereich des Kronenprofils können dann an dem Außenumfang des ersten Gehäuseelements ausgebildete Erweiterungen aufgenommen werden, um bei dem Niederhalten des ersten Gehäuseelements die definierte Lage zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement zu erreichen, insbesondere einen Kontakt zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem Anschlagelement herzustellen. Die Bördellaschen, die in dem Bereich zwischen den Erweiterungen am Umfang des ersten Gehäuseelements angeordnet sind, können dann zur Erreichung der Umbördelung umgelegt werden, insbesondere um einen sich radial nach außen erstreckenden Randbereich des ersten Gehäuseelements umgelegt werden.
Da durch dieses Kronenprofil ausschließlich das Umlegen einzelner Bördellaschen und nicht des gesamten Randes des zweiten Gehäuseelements notwendig ist, kann die benötige Bördelkraft reduziert werden, was den Einsatz von pneumatischen Pressen bzw. elektromotorischen Pressen für den Bördelprozess ermöglicht.
Das Verhältnis der Breite der Kronenspitzen zur Breite der Anschlagelemente ist vorzugsweise geringer als 1:1, um eine größtmögliche Reduzierung der für die Verformung bzw. Umbördelung notwendigen Kraft zu erreichen. Durch die Ausbildung dieses Kronenprofils wird außerdem erreicht, dass das Anschlagelement an einen Umfangsrand des zweiten Gehäuseelements angeordnet ist, wodurch der Einfluss des Aufbaus der Verbindungskraft, insbesondere während einer Umbördelung, auf das Anschlagelement reduziert wird, insbesondere im Vergleich zu einem radial weiter nach innen in dem Gehäuseelement angeordneten Anschlagelement.
Auch wird durch diese Anordnung des Anschlagelements der für die Verbindung notwendige Bauraum reduziert. So ist bei einer radial inneren Anordnung ein größerer Halteberich vorzusehen.
Also wird durch diese Anordnung des Anschlagelement am radialen Umfangsrand erreicht, dass ein geringerer Bauraumbedarf, verglichen mit alternativen mechanischen Anschlagslösungen, vorliegt.
Wie erwähnt, liegt der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Aktuators, des Verfahrens und der Vorrichtung unter anderem darin, dass die Gefahr, dass die Membran bzw. ein Membranbereich, wie eine Membranwulst, nicht korrekt in einem Einspannbereich verpresst ist und dadurch während des Betriebes der Steuerdose herausrutschen kann, minimiert ist. Insbesondere kann zur Kontrolle auf aufwendige Abfragen eines korrekten Sitzes der Membran, beispielsweise durch eine Einzelteilprüfung, verzichtet werden. Dies ermöglicht es, dass das bisher bekannte Verbindungsverfahren mit einem vorgeschalteten Vorverstämmen und diversen Abfragen und Prüfungen der Einzelbauteile in einen vollautomatischen Prozess überführt werden kann. Hierbei ist hervorzuheben, dass derartige aus dem Stand der Technik bekannte Verstemmschritte, Abfragen und Prüfungen keine 100%ige Sicherheit bieten. Sie liefern nur Indizien, dass eine niO-Lage vorliegen könnte und es können nicht alle niO-Lagen erkannt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht hingegen eine 100%ige Ernennung der niO-Lagen.
Darüber hinaus kann ein Federeinbauraum einer Feder des Aktuators und ein Gesamthub des Aktuators bereits in der Konstruktionsphase besser definiert werden, da die genauere Verpressung der Membran bekannt ist. Dadurch kann eine bessere Federauslegung und somit eine verbesserte Kennlinienberechnung ermöglicht werden. Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Einzelteile, insbesondere das erste Gehäuseelement, das zweite Gehäuseelement und die Membran, können schließlich im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Aktuatoren, abgesehen von der Ausbildung der Anschlagelemente und Anpassung der Werkzeuge, ohne wesentliche konstruktive Anpassung verwendet werden.
Der Aktuator kann als Unterdruck- oder Überdruckaktuator ausgebildet sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert sind.
Dabei zeigt:

Figur 1a bis 1d: Ansichten eines aus dem Stand der Technik bekannten Aktuators,
Figur 2: eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Aktuator;
Figur 3: eine Detailansicht des Aktuators der Figur 2 gemäß dem Ausschnitt B;
Figur 4: eine Querschnittsansicht des Ausschnitts C der Figur 2; und
Figur 5: eine Kraftwegdiagramm, in dem entsprechende Soll- und Ist-Kraft-Weg-Kennlinien eingezeichnet sind.

In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer Aktuator 101 bzw. Steuerdose, der ein erstes Gehäuseelement in Form eines Deckels 103 und ein zweites Gehäuseelement in Form eines Gehäuses 107 umfasst, dargestellt. Das erste Gehäuseelement 103 weist eine Symmetrieachse S₁ und das zweite Gehäuseelement 107 weist eine zweite Symmetrieachse S₂ auf. Sowohl der Deckel 103 als auch das Gehäuse 107 sind rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse S₁ bzw. Symmetrieachse S₂ ausgebildet. Der Deckel 103 und das Gehäuse 107 sind über eine Verbindungseinrichtung in Form einer Umbördelung 105 miteinander verbunden.
In Figur 3 ist eine Detailansicht der Umbördelung 105 gemäß dem Ausschnitt B in Figur 2 dargestellt. Wie in Figur 3 zu entnehmen ist, sind im Bereich der Umbördelung 105 am zweiten Gehäuseelement 107 Anschlagelemente 111 ausgebildet. Die Anschlagelemente 111 sind durch Vertiefungen in einem Kronenprofil gebildet, wobei durch die Spitzen des Kronenprofils Bördellaschen 113 gebildet werden. Zwischen den einzelnen Bördellaschen 113 sind mit den Anschlagelementen 111 in direktem Kontakt stehende Erweiterungen 115 des ersten Gehäuseelements 103 angeordnet. Nach einer erfolgten Verbindung des ersten Gehäuseelements 103 mit dem zweiten Gehäuseelement 107 mittels der durch die Umbördelung, insbesondere die Bördellaschen 113, gebildeten Verbindungseinrichtung existiert ein mechanischer Kontakt zwischen den Erweiterungen 115 und den Anschlagelementen 111. Wie Figur 3 insbesondere zu entnehmen ist, sind die Anschlagelemente 111 außerhalb eine Verbindungsbereiches 114 angeordnet, dass heißt außerhalb eines Bereiches, in dem eine Verbindungskraft zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 107 durch die Bördellaschen 113, insbesondere eine Verformung derselben, aufgebaut wird. Dadurch wird sichergestellt, dass ein definierter Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 107 eingestellt wird, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben ist.
Wie Figur 3 weiter zu entnehmen ist, erstrecken sich die Erweiterungen 115 in eine radiale Richtung bezüglich der Symmetrieachse S₁ bzw. Symmetrieachse S₂ während die Bördellaschen 113 sich entlang einer axialen Richtung der Symmetrieachse S₁ und S₂, insbesondere vor einer Umbördelung, erstrecken.
Figur 3 ist ferner zu entnehmen, dass die Anschlagelemente 111 bzw. die Erweiterungen 115 eine Breite b₁ aufweisen, während die Bördellaschen 113 eine Breite b₂ aufweisen. Bevorzugt ist das Verhältnis b₂:b₁ kleiner als 1:1, besonders bevorzugt 1:2. So kann die Breite b₁ beispielsweise 10 mm betragen, während die Breite b₂ 5 mm beträgt, wenn der Aktuator 101 beispielsweise einen Durchmesser von 100 mm aufweist. Dieses Verhältnis bietet den Vorteil, dass vergleichsweise geringe Kräfte für eine Verformung der Bördellaschen 113 während einer Umbördelung aufgebaut werden müssen, jedoch gleichzeitig die Bördellaschen 113 eine ausreichende Stabilität aufweisen, um durch ungewollte externe Einflüsse nicht verformt zu werden. Vorstellbar ist auch, dass die Breite b₂ auf 2 bis 3mm reduziert wird und die Breite b₁ auf 17 bis 18 mm erhöht wird.
In Figur 4 ist eine Querschnittsansicht des Ausschnitts C der Figur 2 aus Richtung R der Figur 3 dargestellt. Wie Figur 4 zu entnehmen ist, ist zwischen dem Gehäuseelement 103 und dem Gehäuseelement 107 eine Membran 109 eingespannt. In durchgezogenen Linien ist in Figur 4 der Aktuator 101 in einem Zustand dargestellt, in dem die Membranen 109 in das Gehäuse 107 eingelegt wurde und das Gehäuseelement 103 von der in gestrichelten Linien in Figur 4 dargestellten Position mittels einer nicht dargestellten Niederhalteeinrichtung in Richtung des Gehäuses 107 bzw. der Membran 109 in die in durchgezogenen Linien in Figur 4 dargestellte Position bewegt wurde, bis die Erweiterung 115 auf dem Anschlagelement 111 aufliegt.
Damit wurde die Membran 109 zwischen dem Deckel 103 und dem Gehäuse 107 eingespannt, insbesondere zwischen dem Gehäuse 107 und einem Einspannelement 117, welches an dem Deckel 103 ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist die Membran 109 in einem Membranbereich in Form einer Membranwulst 119 zwischen dem Deckel 103 und dem Gehäuse 107 eingespannt, genauer in einem Bereich einer Vertiefung 121, die in Form eines Hinterschnitts in dem Deckel 103 ausgebildet ist und von dem Einspannelement 117 und dem Anschlagelement 111 begrenzt ist.
Wie Figur 4 ferner zu entnehmen ist, ist durch das Anschlagelement 111 in dieser Position des Deckels 103 und des Gehäuses 107 die Lage und die Geometrie der Vertiefung 121 genau festgelegt bzw. definiert und gleichzeitig auch der Abstand des Deckels 103 zum Gehäuse 107 im Bereich des Einspannelementes 117 definiert. Aufgrund dieser definierten Geometrie im Einspannbereich der Membranen 109 bzw. der Membranwulst 119 kann durch das Niederhalten des Deckels 103 eine vordefinierte Membranspannung bzw. Membranverpressung eingestellt werden.
Figur 4 zeigt darüber hinaus, dass das Anschlagelement 111 außerhalb des Bereichs angeordnet, in dem die Bördellaschen 113 angeordnet sind, so dass durch das Umlegen der Bördellasche 113 im wesentlichen keine Veränderung der Geometrie im Bereich der Membran 109 bzw. Membranwulst 119 im Bereich des Anschlagelements 111 erfolgt. Insbesondere dadurch, dass die Verbindungskraft nicht im Bereich des Anschlagelements 111 aufgebaut wird, wird eine Relativbewegung zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 als auch eine Verformung des Anschlagelements 111 und der Erweiterung 115 vermieden. Somit wird eine definierte Membranverpessung erreicht.
Darüber hinaus ermöglicht es auch dieser Aufbau des Aktuators 101 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren, dass eine Fehlpositionierung der Membranen 109, insbesondere der Membranwulst 119, erkannt werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass eine Kraft-Weg-Kennlinie während der Niederhaltebewegung aufgenommen wird.
Vor Erreichen der in Figur 4 dargestellten Position zwischen dem Deckel 103 und dem Gehäuse 107 wurde die Membran 109 in das Gehäuse 107 eingesetzt und anschließend der Deckel 103 derartig aufgesetzt, dass ein Kontakt zwischen dem Deckel 103 und dem Membranenwulst 119 besteht, wie durch die strichpunktierten Linien in Figur 4 angedeutet. In dieser Position besteht ebenfalls ein Abstand d zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115.
Durch eine Niederhaltebewegung wird dann der Deckel 103 in Richtung des Gehäuses 107 bewegt, insbesondere so, dass eine Verpressung der Membranwulst 119 im Bereich zwischen dem Gehäuse 107 und der Erweiterung 115, also der Vertiefung 121, entsteht.
Diese Bewegung wird durch das Erreichen eines Kontakts zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 begrenzt.
In Figur 5 ist ein Kraft-Weg-Diagramm für diese Niederhaltebewegung dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 200 ist eine Soll-Kraft-Weg-Kennlinie bezeichnet. Befindet sich die Membran 109 bzw. die Membranwulst 119 in einer gewünschten Position bzw. einer vorbestimmten, als iO-Lage bezeichneten Lage, verläuft die Kraft-Weg-Kennlinie für die Niederhaltebewegung entlang einer Ist-Kennlinie 202, die im wesentlichen der Soll-Kennlinie 200, die gerade eine iO-Lage beschreibt, entspricht. Liegt jedoch eine Verschiebung der Membranen 109, insbesondere der Membranenwulst 119, vor, beispielsweise in eine Richtung nach rechts in Figur 4, so folgt die Bewegung der Ist-Kraft-Weg-Kennlinie 204, die eine beispielhafte niO-Lage beschreibt. Innerhalb einer Prüfreihe können sich die Absolutwerte ändern, jedoch bleibt das Verhältnis der unterschiedlichen Verläufe der Kraft-Weg-Kennlinie erhalten. Damit lässt sich aus den Verhältnissen die niO-Lage von der iO-Lage unterscheiden, auch bei unterschiedlichen Prüfreihen, also Prüfreihen von Aktuatoren mit unterschiedlichen Geometrien.
Wie sich aus einem Vergleich der Ist-Kennlinie bzw. niO-Membranlagen-Kennlinie 204 mit der Soll-Kennlinie bzw. niO-Membranlagen-Kennlinie 200 ergibt, wird zunächst ein größerer Weg zurückgelegt, bis es zu einem Kontakt zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 kommt. Dieser Kontakt zeigt sich durch den Anstieg 206 der Ist-Kennlinie 204. Der Anstieg 206 beschreibt gerade den Verlauf der Kraft-Weg-Kennlinie nach Anfahren des Anschlags.
So verlängert sich insbesondere der Weg, wenn die Wulst 119 im Bereich zwischen dem Gehäuse 107 und dem Einspannelement 117 angeordnet ist. Ist die Membranwulst 119 also an einer Stelle außerhalb des Einspannbereichs 121 angeordnet, so wird ein frühzeitiger Kraftanstieg aufgezeichnet, da der Membranwulst 119, überhaupt bzw. einige Milimeter früher von dem Einspannelement 117 eingequetscht wird als es unter korrekten Positionsbedingungen der Membran 109 mit der Vertiefung 121 der Fall wäre. Darüber hinaus ist ein größerer Weg bis zu einem Kontakt zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 zurückzulegen.
Somit ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, den erfindungsgemäßen Aktuator als auch die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass in einem Aktuator eine definierte Membranverpressung zwischen zwei Gehäuseelementen erreicht werden kann und eine verlässliche Überwachung eines korrekten Sitzes der Membran, insbesondere einer Membranwulst, in einem Einspannbereich während eines Montageprozesses erreicht werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.

Bezugszeichenliste

1: Aktuator
3: Deckel
5: Umbördelung
7: Gehäuse
9: Membran
11: Bördelring
13: Bördellasche
15: Bördelmatritze
17: Endanschlag
19: Wulst

101: Aktuator
103: Deckel
105: Umbördelung
107: Gehäuse
109: Membran
111: Anschlagelement
113: Bördellasche
114: Verbindungsbereich
115: Erweiterung
116: Seitenfläche
117: Einspannelement
119: Membranwulst
121: Vertiefung

200: Soll-Kennlinie
202: Ist-Kennlinie
204: Ist-Kennlinie
206: Anstieg

S₁, S₂: Symmetrieachse
A, B, C: Ausschnitt
d: Abstand
R: Richtung
b₁, b₂: Breite

Claims

Pneumatischer Aktuator (101), umfassend zumindest ein erstes Gehäuseelement (103) und zumindest ein mit dem ersten Gehäuseelement (103) mittels zumindest einer Verbindungseinrichtung (113) verbindbares zweites Gehäuseelement (107), wobei mittels der Verbindungseinrichtung (113) in zumindest einem Verbindungsbereich (114) eine Verbindungskraft zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107) aufbaubar ist, zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107) zumindest eine Membran (109, 119) zumindest bereichsweise einspannbar ist und das zweite Gehäuseelement (107) zumindest ein Anschlagelement (111) umfasst, welches eine Bewegung des ersten Gehäuseelements (103) in Richtung der Membran (109) und des zweiten Gehäuseelements (107) begrenzt und welches bei Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) in direkten Kontakt mit dem ersten Gehäuseelement (103) gelangt, wobei ferner das Anschlagelement (111) zumindest bereichsweise außerhalb des Verbindungsbereiches (114) angeordnet ist und die Membran (109) zumindest bereichsweise in einem Randbereich eine Verdickung (119) aufweist, die in zumindest einer Vertiefung (121) des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107) anordbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (103) und/oder das zweite Gehäuseelement (107) zumindest ein Einspannelement (117) und/oder zumindest einen ersten Kontaktbereich umfasst, wobei mittels des Einspannelements (117) und/oder des ersten Kontaktbereichs eine Einspannkraft zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107) auf die Membran (109) ausübbar ist und die Vertiefung (121) zumindest bereichsweise von dem Anschlagelement (111) einerseits und dem ersten Kontaktbereich und/oder dem Einspannelement (117) andererseits begrenzt ist.
Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (111) nach Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) in direktem Kontakt mit dem ersten Gehäuseelement (103) steht und/oder durch das Anschlagelement (111) im verbundenem Zustand des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) ein direkter Kraftschluss zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107) bereitgestellt ist.
Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement ein Gehäuse des Aktuators und das zweite Gehäuseelement einen Deckel des Aktuators umfasst oder das erste Gehäuseelement einen Deckel (103) des Aktuators (101) und das zweite Gehäuseelement ein Gehäuse (107) des Aktuators (101) umfasst, wobei insbesondere der Deckel (103) zumindest bereichsweise einen Steuerraum des Aktuators und/oder das Gehäuse (107) zumindest bereichsweise einen Antriebsraum des Aktuators begrenzt und/oder innerhalb des Deckels (103) zumindest eine Antriebsvorrichtung, zumindest eine Positionserfassungseinrichtung und/oder zumindest ein Rückstellelement, wie eine Feder, angeordnet ist bzw. sind.
Pneumatischer Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdickung (119) nach Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) und des zweiten Gehäuseelements (107) in der Vertiefung (121) angeordnet ist und/oder die Vertiefung (121) zumindest bereichsweise in Form eines Hinterschnitts in dem ersten Gehäuseelement (103) und/oder dem zweiten Gehäuseelement (107) ausgebildet ist.
Pneumatischer Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Gehäuseelement (103) zumindest eine erste Symmetrieachse (S1) aufweist und das zweite Gehäuseelement (107) zumindest eine zweite Symmetrieachse (S2) aufweist,
wobei vorzugsweise eine von der Membran (109) aufgespannte Membranfläche im wesentlichen senkrecht zu der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) verläuft und/oder bei einer Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) die erste Symmetrieachse (S1) parallel zu der zweiten Symmetrieachse (S2) verläuft und/oder mit der zweiten Symmetrieachse (S2) zusammenfällt.
Pneumatischer Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Anschlagelement (111) auf einer bezüglich der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) radial äußeren Seite der Verdickung (119) liegt und/oder das Einspannelement (117) und/oder der erste Kontaktbereich auf einer bezüglich der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) radial inneren Seite der Verdickung (119) liegt.
Pneumatischer Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Anschlagelement (111) im wesentlichen parallel zu der zweiten Symmetrieachse (S2) verläuft und das Anschlagelement (111) in dem ersten Kontaktbereich des ersten Gehäuseelements (103) mit dem ersten Gehäuseelement (103) bei einer Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) in Kontakt kommt, wobei der erste Kontaktbereich vorzugsweise von zumindest einer sich insbesondere außerhalb des Verbindungsbereichs (114) bezüglich der ersten Symmetrieachse (S1) radial nach außen erstreckenden Erweiterung (115) gebildet ist.
Pneumatischer Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbindungsbereich (114) einen Umfangsbereich, insbesondere einen Umfang bezüglich der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2), des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107) nur teilweise abdeckt und/oder die Verbindungseinrichtung zumindest eine Umbördelung (113), zumindest ein Clipselement, zumindest ein Spannelement und/oder zumindest ein Klemmelement umfasst, wobei vorzugsweise die Umbördelung zumindest eine, vorzugsweise von dem zweiten Gehäuseelement (107) umfasste, Bördellasche (113) aufweist, wobei sich die Bördellasche (113) zumindest bereichsweise parallel zu der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) erstreckt.
Pneumatischer Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vielzahl von Anschlagelementen (111), Verbindungseinrichtungen (113), Verbindungsbereichen (114), ersten Kontaktbereichen und/oder Erweiterungen (115) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Bördellasche (113), vorzugsweise ein Vielzahl von Bördellaschen (113), insbesondere alle Bördellaschen (113), der Verbindungseinrichtungen jeweils zumindest bereichsweise zwischen zwei Erweiterungen (115) angeordnet ist bzw. sind.
Pneumatischer Aktuator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördellasche (113) zumindest bereichsweise eine zu der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) geneigt verlaufende Seitenfläche (116) und/oder eine abgerundete Außenkante aufweist, insbesondere zur Ausbildung einer Einführhilfe und/oder Einführschräge für die Erweiterungen (115) des ersten Gehäuseelements (103).
Pneumatischer Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbindungsbereich (114) aller Verbindungseinrichtungen weniger als 50%, bevorzugter 50% bis 40%, noch mehr bevorzugt 40% bis 35% , noch bevorzugter 35% bis 30% und am bevorzugtesten weniger als 30% des Umfangs des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107) in einer Ebene senkrecht zu der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) abdeckt, vorzugsweise das Verhältnis zwischen einer Erstreckung des Verbindungsbereichs (b2), insbesondere der Bördellasche (113), und einer Erstreckung (b1) der Erweiterung (115) in einer Ebene senkrecht zu der ersten Symmetrieachse (S1) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) im wesentlichen 1:1, bevorzugter 1:1 bis 1:1.5, noch mehr bevorzugt 1:1.5 bis 1:1.6, noch bevorzugter 1:1.6 bis 1:1.7 und am bevorzugtesten weniger als 1:2 beträgt.
Verfahren zur Verbindung zumindest eines ersten Gehäuseelements (103) und zumindest eines zweiten Gehäuseelements (107) eines pneumatischen Aktuators (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche unter zumindest bereichsweiser Einspannung zumindest einer Membran (109) zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107), umfassend das Anordnen der Membran (109) in dem zweiten Gehäuseelement (107), das Aufsetzen des ersten Gehäuseelements (103) auf dem zweite Gehäuseelement (107) bis zur Entstehung eines Kontakts des ersten Gehäuseelements (103) mit zumindest einem Bereich der Membran (109), das Bewegen des ersten Gehäuseelements (103) in Richtung des zweiten Gehäuseelements (107) und/oder der Membran (109) unter Aufnahme einer Ist-Kraft-Weg-Kennlinie (202, 204) für die Bewegung bis zu einem Kontakt eines Anschlagelements (111) des zweiten Gehäuseelements (107) mit dem ersten Gehäuseelement (103) und die Auswertung der Ist-Kraft-Weg-Kennlinie (202, 204) zur Detektierung einer vorbestimmten Lage der Membran (109) bezüglich des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bewegen des ersten Gehäuseelements (103) mittels zumindest einer Niederhalteeinrichtung erfolgt und/oder dadurch gekennzeichnet, dass als Ist-Kraft-Weg-Kennlinie (202, 204) die für die Bewegung des ersten Gehäuseelements (103) in Richtung des zweiten Gehäuseelements (107) und/oder der Membran (109) aufbringende Kraft in Abhängigkeit vom Weg dieser Bewegung aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Ist-Kraft-Weg-Kennlinie (202, 204) einen Vergleich der Ist-Kraft-Weg-Kennlinie (202, 204) mit zumindest einer Soll-Kraft-Weg-Kennlinie (200) umfasst und/oder durch die Auswertung die Detektierung einer vorbestimmte Lage eines Bereichs der Membran (109), wie einer Verdickung (119), erreicht wird, insbesondere eine Detektierung durchgeführt wird, dass der Bereich (119) der Membran (109) zumindest teilweise außerhalb eines Sollbereichs, insbesondere einer, vorzugsweise zumindest bereichsweise durch das erste Gehäuseelement (103) und/oder das zweite Gehäuseelement (107) begrenzten, Vertiefung (121) und/oder zwischen zumindest einem Einspannelement (117) und/oder zumindest einem ersten Kontaktbereich einerseits und dem ersten Gehäuseelement (103) und/oder dem zweiten Gehäuseelement (107) andererseits angeordnet ist, wobei insbesondere durch die Auswertung, insbesondere zur Erkennung einer Abweichung der vorbestimmten Lage der Membran (109), erkannt wird, dass im Vergleich zur Soll-Kraft-Weg-Kennlinie (200) bei einer geringeren Strecke der Bewegung und/oder zu einem früheren Zeitpunkt der Bewegung ein Kraftanstieg detektiert wird und/oder nach Beginn des Kraftanstiegs ein längerer Weg bis zu einem Kontakt des ersten Gehäuseelements (103) mit dem Anschlagelement (111) detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Detektierung der vorbestimmten Lage der Membran (109) und/oder des Membranbereichs (119) eine Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) mittels zumindest einer Verbindungseinrichtung (113) hergestellt wird, vorzugsweise mittels Herstellung einer Umbördelung, insbesondere durch Verformen zumindest einer Bördellasche (113), vorzugsweise mittels zumindest einer Bördelvorrichtung, vorzugsweise zumindest eines, beispielsweise in axialer Richtung angreifenden, Bördelrings der Bördelvorrichtung und/oder mittels zumindest einer Verstemmeinrichtung, beispielsweise mittels radial angreifender Schieber.