ITMI970593U1

ITMI970593U1 - PNEUMATIC CYLINDER WITH NON-ROTATING SHAFT

Info

Publication number: ITMI970593U1
Application number: IT97MI000593U
Authority: IT
Original assignee: Waircom M B S S P A
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 1999-02-04
Also published as: EP0896159A2; EP0896159A3; IT237848Y1

Description

Titolo: "CILINDRO PNEUMATICO CON ALBERO NON ROTANTE" Title: "PNEUMATIC CYLINDER WITH NON ROTATING SHAFT"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Il presente trovato riguarda il campo delle apparecchiature pneumatiche ed in particolare un cilindro pneumatico del tipo avente il suo albero non rotante. The present invention relates to the field of pneumatic equipment and in particular to a pneumatic cylinder of the type having its non-rotating shaft.

Sono noti nella tecnica diversi tipi di cilindri pneumatici. Molti di essi prevedono un albero al quale, oltre al movimento di traslazione assiale, è permesso un libero movimento di rotazione attorno all'asse dell'albero. Altri invece prevedono accorgimenti per impedire che l'albero ruoti attorno al suo asse. Quest'ultimo tipo di cilindro viene normalmente utilizzato in particolari applicazioni che prevedono una certa precisione come ad esempio nel campo della robotica (manipolazione di oggetti) o nel campo della stampa. Various types of pneumatic cylinders are known in the art. Many of them have a shaft which, in addition to the axial translation movement, is allowed a free rotation movement around the shaft axis. Others, on the other hand, provide for measures to prevent the shaft from rotating around its axis. The latter type of cylinder is normally used in particular applications that require a certain precision such as in the field of robotics (manipulation of objects) or in the field of printing.

I cilindri pneumatici con albero non rotante del tipo noto generalmente comprendono bussole opportunamente sagomate, ad esempio di sezione trasversale triangolare, quadrangolare o a lobi, e un albero che, in sezione trasversale, risulta sagomato in modo corrispondente alla sezione della bussola. Pneumatic cylinders with a non-rotating shaft of the known type generally comprise suitably shaped bushings, for example with a triangular, quadrangular or lobe cross-section, and a shaft which, in cross-section, is shaped in a manner corresponding to the section of the bush.

In un altro tipo di cilindro pneumatico la rotazione dell'albero viene impedita dalla particolare conformazione della camicia e del pistone. In another type of pneumatic cylinder the rotation of the shaft is prevented by the particular conformation of the liner and piston.

Comunque, in entrambi i tipi di cilindri pneumatici noti, si ha,strisciamento e questo strisciamento crea un attrito radente che influisce fortemente e negativamente sul buon funzionamento del cilindro pneumatico: il rendimento, ritenuto inizialmente soddisfacente, degrada al diminuire della lubrificazione. Inoltre la precisione fornita da tali cilindri pneumatici noti è spesso scarsa. However, in both types of known pneumatic cylinders, sliding occurs and this sliding creates a sliding friction which strongly and negatively affects the correct operation of the pneumatic cylinder: the efficiency, initially considered satisfactory, degrades as the lubrication decreases. Furthermore, the precision provided by such known pneumatic cylinders is often poor.

E' lo scopo del presente trovato quello di risolvere gli inconvenienti di cui sopra e fornire un cilindro pneumatico del tipo ad albero non rotante che sia preciso e che abbia un rendimento decisaménte superiore a quello dei cilindri pneumatici noti. The object of the present invention is to solve the above drawbacks and to provide a pneumatic cylinder of the type with a non-rotating shaft which is precise and which has a significantly higher efficiency than that of known pneumatic cylinders.

Questo ed altri scopi vengono ottenuti con un cilindro pneumatico avente le caratteristiche della rivendicazione indipendente 1. Ulteriori caratteristiche vantaggiose del trovato vengono indicate nelle rivendicazioni dipendenti. This and other objects are achieved with a pneumatic cylinder having the characteristics of the independent claim 1. Further advantageous characteristics of the invention are indicated in the dependent claims.

Sostanzialmente il cilindro pneumatico secondo il trovato prevede l'uso di un albero scanalato e di un manicotto, l'attrito tra i due organi essendo di tipo volvente, quindi decisamente inferiore a quello radente dei dispositivi noti. Basically, the pneumatic cylinder according to the invention provides for the use of a splined shaft and a sleeve, the friction between the two members being of the rolling type, therefore decidedly lower than that of the known devices.

Segue ora una dettagliata descrizione di una forma di realizzazione del trovato, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo, da leggerei con riferimento alle annesse tavole di disegni illustrativi in cui: A detailed description of an embodiment of the invention now follows, given purely by way of non-limiting example, to be read with reference to the attached tables of illustrative drawings in which:

- la Fig. 1 è una vista esplosa di un cilindro pneumatico secondo il trovato, privo della camicia o tubo per chiarezza di illustrazione; - Fig. 1 is an exploded view of a pneumatic cylinder according to the invention, without the jacket or tube for clarity of illustration;

- la Fig. 2 è una vista simile alla Fig. 1 ma con i vari componenti tra loro assemblati; e - Fig. 2 is a view similar to Fig. 1 but with the various components assembled together; And

- la Fig. 3 è un dettaglio ingrandito di un tratto di albero scanalato e di un manicotto a ricircolo di sfere, parzialmente sezionato per mostrarne l'interno. - Fig. 3 is an enlarged detail of a section of splined shaft and of a recirculating ball sleeve, partially sectioned to show the inside.

Naturalmente nelle varie viste verranno utilizzati numeri di riferimento simili per indicare parti simili o funzionalmente equivalenti. Naturally, similar reference numerals will be used in the various views to indicate similar or functionally equivalent parts.

Con riferimento alle varie Figure, il cilindro pneumatico 10 secondo il trovato comprende, oltre ad una camicia o tubo (non illustrato per chiarezza di illustrazione): uno stelo 12, una testata anteriore 14, una ogiva ammortizzatrice anteriore 16, un pistone 18 ed un tratto filettato 20 di albero 48, una ogiva posteriore 22, anch'essa con funzioni di ammortizzatore ma anche di contenimento di un manicotto 24 (da descrivere più completamente in seguito), una testata posteriore 26, una barra scanalata 28, un fondello/piattello 30 dotato di una parte filettata 32 per l'accoppiamento ad una corrispondente parte filettata 34 della testata posteriore ed una o più spine 36 di "spinatura" o bloccaggio del fondello alla testata posteriore. Naturalmente sono previsti diversi convenzionali dispositivi di tenuta o sigillatura come gli O-ring 38. With reference to the various Figures, the pneumatic cylinder 10 according to the invention comprises, in addition to a liner or tube (not shown for clarity of illustration): a rod 12, a front head 14, a front shock-absorbing ogive 16, a piston 18 and a threaded portion 20 of shaft 48, a rear ogive 22, also acting as a shock absorber but also for containing a sleeve 24 (to be described more fully below), a rear head 26, a splined bar 28, a base / plate 30 equipped with a threaded part 32 for coupling to a corresponding threaded part 34 of the rear head and one or more pins 36 for "pinning" or locking the bottom to the rear head. Of course, various conventional sealing devices such as O-rings 38 are provided.

Nell'assemblaggio, l'ogiva posteriore viene avvitata al tratto filettato di albero e in essa viene inserito a pressione il manicotto 24, da descrivere meglio in seguito, entro il quale può scorrere ma non ruotare la barra scanalata 28. In the assembly, the rear ogive is screwed to the threaded portion of the shaft and the sleeve 24, to be better described later, is pressed into it, within which the splined bar 28 can slide but not rotate.

La barra scanalata 28 è un organo ad asta allungata dotato di una pluralità di scanalature longitudinali 40, preferibilmente equamente circonferenzialmente distanziate. The grooved bar 28 is an elongated rod member provided with a plurality of longitudinal grooves 40, preferably equally circumferentially spaced apart.

Il manicotto 24 è un organo cilindrico dotato di un certo numero di serie 42 di elementi rotanti o rotolanti 44 quali sfere, rulli, rullini, aghi, eventualmente aventi una certa conicità, etc. Preferibilmente il numero delle serie di elementi rotanti corrisponde al numero di scanalature 40 della barra scanalata, e viceversa, e le serie 42 di elementi rotanti o rotolanti 44 sono parimenti equamente circonferenzialmente distanziate. The sleeve 24 is a cylindrical member equipped with a certain series number 42 of rotating or rolling elements 44 such as balls, rollers, rollers, needles, possibly having a certain taper, etc. Preferably the number of the series of rotating elements corresponds to the number of grooves 40 of the splined bar, and vice versa, and the series 42 of rotating or rolling elements 44 are equally circumferentially spaced.

Nella forma di realizzazione preferita ciascuna serie 42 di elementi rotanti/rotolanti 44 comprende un certo numero di sfere 44 liberamente rotanti e circolanti. Alcune di tali sfere 44, naturalmente ingabbiate, a turno, sporgono parzialmente radialmente verso l'interno rispetto alla superficie interna del manicotto 24 e vanno ad impegnare le scanalature 40. In the preferred embodiment each series 42 of rotating / rolling elements 44 comprises a certain number of freely rotating and circulating balls 44. Some of these balls 44, naturally caged, in turn, project partially radially inwards with respect to the internal surface of the sleeve 24 and engage the grooves 40.

Nel manicotto 24 sono naturalmente previsti mezzi di lubrificazione come forellini 46. In the sleeve 24 there are naturally provided lubrication means such as small holes 46.

Come sarà a questo punto evidente e chiaro la cooperazione tra gli elementi 44 e le scanalature longitudinali 40 permette di ottenere gli scopi di cui sopra, vale a dire un perfetto bloccaggio dell'albero contro la rotazione e una drastica riduzione degli attriti, a tutto vantaggio del rendimento complessivo del cilindro pneumatico. As will be evident and clear at this point, the cooperation between the elements 44 and the longitudinal grooves 40 allows to achieve the above purposes, that is to say a perfect locking of the shaft against rotation and a drastic reduction of friction, all to the advantage of the overall efficiency of the pneumatic cylinder.

Una seconda forma di realizzazione del trovato prevede di rendere solidale il manicotto 24 alla testata anteriore 14 e di conformare l'albero in un modo che abbia scanalature longitudinali al pari della barra scanalata 28. Questa forma di realizzazione, sebbene non illustrata, risulterà certamente evidente per un tecnico del ramo, in special modo dopo aver letto la presente relazione. L'unico svantaggio è costituito dal fatto di dover prevedere appositi mezzi di tenuta tra l'albero e la testata. A second embodiment of the invention provides for making the sleeve 24 integral with the front head 14 and for shaping the shaft in a way that has longitudinal grooves like the grooved bar 28. This embodiment, although not illustrated, will certainly be evident for a person skilled in the art, especially after reading this report. The only disadvantage is constituted by the fact of having to provide suitable sealing means between the shaft and the head.

Benché il trovato sia stato descritto in relazione ad un cilindro pneumatico, lo stesso principio di funzionamento potrebbe naturalmente trovare uguale efficace applicazione in cilindri azionati da fluidi diversi dall'aria quali cilindri idraulici e quindi, agli scopi di questa relazione, il termine "cilindro pneumatico" deve essere inteso come avente un significato ben più ampio e generale di quanto a rigore bisognerebbe attibuirgli. Although the invention has been described in relation to a pneumatic cylinder, the same operating principle could naturally find equal effective application in cylinders operated by fluids other than air such as hydraulic cylinders and therefore, for the purposes of this report, the term "pneumatic cylinder "must be understood as having a much broader and more general meaning than strictly speaking it should be attributed.

E' evidente che alle forme di realizzazione illustrate e descritte in questa relazione potranno essere apportate numerose modificazioni, adattamenti, varianti e sostituzioni di parti con altre funzionalmente equivalenti senza per altro fuoriuscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni. It is evident that numerous modifications, adaptations, variants and replacements of parts with others functionally equivalent may be made to the embodiments illustrated and described in this report, without however departing from the scope of the protection of the following claims.

Claims

CLAIMS 1. Pneumatic cylinder comprising a movable piston of translational motion inside a jacket, closed by means of a first head and a second head at its ends, said piston, in use, being integral with a shaft, characterized in that said shaft it is prevented from rotating thanks to the cooperation between at least a series of rotating / rolling elements and at least one corresponding longitudinal groove in which the rotating / rolling elements work.

2. Pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that said rotating / rolling elements are selected from the group consisting of balls, rollers, rollers, needles and the like, possibly having a tapered configuration.

3. Pneumatic cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that said at least one longitudinal groove is formed in a suitable bar.

4. Pneumatic cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that said at least one longitudinal groove is formed in the shaft.

5. Pneumatic cylinder according to claim 1, 2 or 3, characterized in that said splined bar or said splined shaft is provided / or with a certain number of longitudinally circumferentially equally spaced grooves.

6. Pneumatic cylinder according to any one of the preceding claims, characterized in that said rotating / rolling elements are inserted and caged within a sleeve member.

7. Pneumatic cylinder according to claim 6, characterized in that said sleeve member is inserted into the rear ogive of the shaft / piston assembly and is locked thereto.

8. Pneumatic cylinder according to claim 6, characterized in that said sleeve member is integral with or made integral with the front head.

9. Pneumatic cylinder according to any one of claims 6-8, characterized in that said sleeve member comprises means for lubricating the rotating / rolling elements.

10. Pneumatic cylinder according to any one of claims 6-9, characterized in that said sleeve member is a recirculating ball sleeve type,