DE3246970A1

DE3246970A1 - Druckmittelbetaetigbarer arbeitszylinder

Info

Publication number: DE3246970A1
Application number: DE19823246970
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1982-12-18
Filing date: 1982-12-18
Publication date: 1984-06-20
Also published as: SE453006B; KR840007152A; FR2538046A1; GB8333338D0; JPS59131009A; SE8306980L; IT8324201A0; ES528094A0; IT1165495B; ES8406655A1; FR2538046B1; GB2131891A; KR890001511B1; SE8306980D0

Description

:.\ 32Λ6970

14. Dezember 1982

D 8921-kcc

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 73 Essiingen/N,

Druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinder mit einer endseitig abgeschlossenen Zylinderlaufbuchse, in der ein hin und her bewegbarer. Kolben gelagert ist, mit an der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse axial verstellbaren und durch den Kolben betätigbaren Endschaltern, welche die Bewegung des Kolbens durch Steuerung eines an Druckmittelzufuhr und -abfuhr anschliessbaren Steuerventils umsteuern können.

Druckmittelbetätigbare Arbeitszylinder eingangs genannter Art sind bekannt. Die hierfür verwendeten Zylinderlaufbüchsen, die aus verschiedenen Materialien, z.B. aus Stahl, Messing, Kunststoff usw., hergestellt sein können, haben vor allem eine einzige Punktion zu erfüllen, und zwar die lineare Führung des Kolbens im Arbeitszylinder. Je nach Art des Arbeitszylinders können an dessen Aussenwand, insbesondere an die Aussenwand der Zylinderlaufbuchse, Einrichtungen, z.B. Schalter, angebracht werden, durch

die der Kolben z.B. berührungslos umgesteuert werden kann. Dies kann z.B. durch vom Kolben getragene scheibenförmige Magnetelemente bewirkt werden, deren Magnetfeld den Schaltvorgang bei den an der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse angeordneten Schaltern einleiten kann. Wenn nämlich ein derartiger Kolben, insbesondere dessen Magnetscheiben, in den Bereich der Schalter gelangt, leitet das radial ausgerichtete Magnetfeld schlagartig den Schaltvorgang in den Schaltern ein, sodass die Umschaltung des Kolbens innerhalb sehr kurzer Zeit erfolgen kann. Diese Schalter können ihrerseits z.B. mit Mehrwege-Ventilen zusammenarbeiten, die wiederum an eine Druckmittelquelle anschliessbar sein können. Die die Umsteuerung des Kolbens bewirkenden Schalter werden bekanntlich an sich in axialer Richtung des Arbeitszylinders erstreckenden Haltevorrichtungen angebracht, sodass die Möglichkeit besteht, die Schalter an den Haltevorrichtungen in Bewegungsrichtung des Kolbens zu verschieben und zu verstellen. Somit kann durch die axiale Verschiebung der Schalter die Endlage des Kolbens, also die Lage, in welcher der Kolben umgesteuert wird, verändert werden. Die für diese Zwecke dienende Haltevorrichtung wird gewöhnlich als ein gesondertes Teil ausgebildet, das nachträglich mit der Zylinderlaufbuchse z.B. mittels Schrauben verbunden wird. Eine derartige Haltevorrichtung hat sich in vielen Fällen als nachteilig erwiesen, sie nimmt relativ viel Kaum in Anspruch, ihre Montage ist zeitraubend und umständlich.

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Insbesondere bei grösseren Arbeitszylindern, die mit höherem Druck beaufschlagt werden können, ergibt sich, dass die für die.Druckmittelzufuhr und -abfuhr (Steuerleitungen) sowie für die Umsteuerung (Ventile, Schalter) des Kolbens erforderlichen Bauteile, die bekanntlich als externe, nachträglich an die Stirnwände bzw. Aussenwand des Arbeitszylinders anbringbare Bauteile ausgebildet sind, aus dem Arbeitszylinder eine "sperrige" Vorrichtung machen, bei der die strengen hygienischen Voraussetzungen, wenn die Arbeitszylinder z.B. in der Lebensmittelindustrie zum Befördern von z.B. flüssigen Nahrungsmitteln (Milch) eingesetzt werden sollen, nicht ohne weiteres erfüllt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Arbeitszylinder zu schaffen, der im Hinblick auf seine Punktion aus einer minimalen Anzahl von separaten Bauteilen besteht und somit in sich eine kompakte Vorrichtung ergibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Endschalter an einer schienenartigen Haltevorrichtung geführt sind, die mit der Zylinderlaufbuchse einstückig ausgebildet ist, dass in der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse mindestens eine sich zumindest über eine Teillänge erstreckende Abflachung ausgebildet ist, an der das Steuerventil befestigbar ist, und

dass in der Zylinderlaufbuchse Leitungen für die Druckmediumzufuhr bzw. -abfuhr ausgebildet sind, an die das Steuerventil anschliessbar ist.

Auf diese Weise erhält man eine Multifuntion-Zylinderlaufbuchse, die mehrere Funktionen gleichzeitig und dadurch eine höhere Nutzung des Materialaufwandes ermöglicht. Ferner wird das Design des ArbeitsZylinders verbessert, weil keine aussenliegenden Leitungen vorhanden sind, das Steuerventil ist lediglich mit Leitungen der Druckmittelzufuhr bzw. -abfuhr verbunden, wobei es so ausgebildet werden kann, dass es nach der Anbringung an den Arbeitszylinder die Ausnehmung (Abflachung) ausfüllt, sodass der Gesamteindruck, also die zylindrische Form des ArbeitsZylinders, im wesentlichen unverändert bleibt. Die Ausbildung von Haltevorrichtungen bzw. Abflachungen in der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse bedeutet praktisch keine Schwächung der Zylinderlaufbuchse, zumal es sich einerseits um lokale (Abflachung) Veränderungen handelt, zum andern weist die Zylinderlaufbuchse bei derartigen, grösseren Hub aufweisenden Arbeitszylindern eine grössere Wandstärke auf, die mehrere Zentimeter betragen kann. Durch die Ausbildung der Druckmediumleitungen in der Zylinderlaufbuchse erübrigt sich eine übliche Anbringung von Leitungen. Hierdurch wird gleichzeitig ein wesentlich besserer Look des Arbeitszylinders erzielt, weil nur auf der hinteren Deckelseite zwei Druckmediumzuführungen erfolgen. Die durch die Abflachung hergestellte Planfläche in der Zylin-

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derlaufbuchse kann zum direkten Aufflanschen von Steuerventilen dienen, was nicht nur das Design verbessert und Platzersparnis mit sich bringt, sondern auch Verschraubungskosten und Zeitaufwand für die Montage derselben reduziert.

Weitere.Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Befestigung von Endschaltern an der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse kann dadurch verbessert werden, dass die Haltevorrichtung in Form einer an der Zylinderaussenwand ausgebildeten, sich in Zylinderlängsrichtung erstrekkende Rippe ausgebildet ist. Falls die Endschalter in Nuten einführbare Rippen aufweisen, ist es vorteilhaft, die Haltevorrichtung in Form einer in die Aussenwand der Zylinderlaufbuchse eingearbeiteten Längsnut auszubilden. Hierbei ist es hinsichtlich einer unverlierbaren Anbringung der Endschalter zweckmässig, wenn die Längsnuten einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen, der sich zum Grund der Längsnut hin erweitert.

Eine weitere zweckmässige Massnahme der Erfindung sieht vor, dass sich die Leitungen in der Zylinderlaufbuchse axial erstrecken, derart, dass das eine Ende der Leitungen im Arbeitsraum des Arbeitszylinders und das andere Ende im Bereich der Abflachung mündet. Hierbei kann bei der

Anbringung des Steuerventils an die Zylinderlaufbuchse gleichzeitig eine Verbindung des Steuerventils mit den Arbeitsräumen des Arbeitszylinders hergestellt werden. Bei Arbeitszylindern mit Kolben, die scheibenförmige Magnetelemente tragen, ist es zweckmässig, in der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse eine axiale Nut auszubilden, in die ein die Position des Kolbens anzeigender Wegstreckenmesser anorderbar ist. Bei diesem Wegstreckenmesser kann es sich um Einrichtungen handeln, die auf die Grosse des Magnetfeldes der Magnetelemente ansprechen. Somit ist es möglich, jederzeit die Position des Kolbens festzustellen.

Bei Arbeitszylindern mit zwei Zylinderdeckeln, die mit der Zylinderlaufbuchse lösbar verbindbar sind, ist es vorteilhaft, wenn in der Zylinderlaufbuchse stirnseitig Sackbohrungen mit Gewinde und in den Zylinderdeckeln den Sackbohrungen zugeordnete Bohrungen' ausgebildet sind, in die Schrauben versenkt einschraubbar sind. Eine derartige Verbindung des Zylinderdeckels mit der Zylinderlaufbuchse ermöglicht eine sehr schnelle und einfache Montage/Demontage der Zylinderdeckel sowie der mit dem Arbeitszylinder verbundenen Einrichtungen. Zu einer Schwächung der Zylinderlaufbuchse auf Grund der Sackbohrungen kommt es nicht, da es sich um lokale und geringe Schwächungen der Zylinderlaufbuchse handelt.

Nachstehend wir die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher

A*

Es zeigen:

Pig. 1 eine Anordnung gemäss der Erfindung in

perspektivischer Darstellung von der Seite
her gesehen und

Pig. 2. die Anordnung nach Pig. 1 in einer Vorderansicht im Schnitt.

Aus Pig. 1 geht ein druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder mit einer endseitig abgeschlossenen Zylinderlaufbuchse hervor, in der ein hin und her bewegbarer Kolben 12 gelagert ist. An der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse IO ist eine schienenartige Haltevorrichtung 14 angeformt, die in diesem Ausführungsbeispiel die Porm einer Rippe aufweist, die sich zu ihrem Pusse hin verjüngt, wie bei 11 dargestellt ist. Die Haltevorrichtung 14 könnte jedoch auch eine in der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse 10 eingearbeitete Längsnut sein. Auf der Haltevorrichtung 14 sind zwei axial in Richtung des Doppelpfeiles 50 verschiebbare und durch den Kolben 12 durch magnetische Kraft betätigbare Endschalter 18 verschiebbar angeordnet, welche die Bewegung des Kolbens 12 durch Steuerung eines an Druckmittelzufuhr P und -abfuhr R anschliessbaren Steuerventils 20 umsteuern können. Bei den Endschaltern 18 handelt es sich um sogenannte Reed-Schalter, die z.B. mittels Schrauben 22 an der Haltevorrichtung 14 feststellbar sein
können. Die Reed-Schalter 18 sind über elektrische Leitungen 26, 28 mit dem Steuerventil 20, das als Mehrwege-Magnetventil ausgebildet sein kann, verbunden. Im Kolben

Λ*

sind hierbei mehrere scheibenartige, die Umsteuerung der Reed-Schalter bewirkende Magnetelemente, die vorzugsweise radial polarisiert sind, angeordnet. Wenn der Kolben 12 mit Bezug auf die Reed-Schalter 18 eine bestimmte Position einnimmt, sprechen die Reed-Schalter 18 an, es wird ein Signal an das Steuerventil 20 abgegeben, das umschaltet. Dieser Vorgang ist an sich bekannt, weswegen auf die Ausbildungdes Kolbens bzw. der Reed-Schalter und deren Funktion nicht näher eingegangen wird. Wichtig ist nur, dass die Reed-Schalter an der Rippe 14 zur Einstellung des jeweiligen Umschaltpunktes verschiebbar sind. An der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse 10 ist eine Abflachung 30 ausgebildet, auf der das Steuerventil 20 mittels Schrauben 32 befestigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Abflachung 30 um eine endseitig endende Einkerbung in die Zylinderlaufbuchse 10. In der Zylinderlaufbuchse 10 sind ferner auch Leitungen 16, 17 ausgebildet, die für die Druckmittelzufuhr bzw. -abfuhr vorgesehen sind und an die das Steuerventil 20 anschliessbar ist. Die Leitung 16 erstreckt sich in der Zylinderlaufbuchse 10 axial, derart, dass das eine Ende 16a der Leitung 16 in einen Arbeitsraum 40 des Arbeitszylinders und das andere Ende 16b im Bereich der Abflachung 30 mündet. Die andere Leitung 17 ist radial ausgerichtet, \vobei ihr eines Ende in den Arbeitsraum 42 und das andere Ende in das Steuerventil 20 mündet.

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Für die Feststellung der momentanen Lage des Kolbens ist ein Wegstreckenmesser 44 vorgesehen, der in einer axial gestreckten Nut 46 der Zylinderlaufbuchse angeordnet ist. Der Wegstreckenmesser 44 spricht ebenfalls auf die Stärke des Hagnetfeldes der Kolben 12 an· Die Wegmeßstrecke dient in an sich bekannter Weise dazu,,die Position des Kolbens anzuzeigen. Es ist an sich eine bekannte Einrichtung, deren Funktionsfähigkeit nicht :; näher erläutert werden muss» Wenn der Arbeitezylik^r mit Druckmedium nicht beaufschlagt wird, tfenn alsoMier Kolben 12 in der Zylinderlaufbuchse 10 eine statioilkre Position einnimmt, kann dessen genaue Lage am Wegstreckenines s er 44 abgelesen werden. ■ ■ " ■ |:;

Die Zylinderlaufbuchse 10 ist endseitig durch zwei Zylinderdeckel 52,54 gasdicht abgeschlossen· Die Verbindung zwischen den Zylinderdeckeln 52, 54 und der Zylinderlaufbuchse 10 ist durch Schrauben hergestellt, die in dSe Stirnseiten der Zylinderlaufbuchse 10 in Sackbohrungen (Fig. 2) mit Gewinde einschraubbar sind. Die Deckel 52 weisen abgestufte Bohrungen 58 auf, in welche die Schrauben 56 versenkt einschraubbar sind. Jede der Schraube» weist eine Sechskant-Sackbohrung auf, wodurch das JBSäa«* schrauben derselben erleichtert werden kann. ; "·.."

Bei grösseren Arbeitszylindern können zusätzlich Ausnehmungen 60,62 ausgebildet werden, die zur weiteren Materialersparnis · führen.. i

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Wie aus der Figur ferner zu entnehmen ist, handelt es sich um eine Multifunktions-Zylinderlaufbuchse, die kostengünstig z.B. aus Aluminium hergestellt werden kann, die nicht nur für die lineare Führung des Kolbens geeignet ist, sondern auch mehrere Punktionen gleichzeitig erfüllen kann. Durch die Integrierung von mehreren Funktionen wird auch eine höhere Nutzung des Materialaufwandes erreicht,

Resümierend ist also folgendes festzustellen: die bisherigen Rohre in verschiedenen Materialien, wie Stahl, Messing, Kunststoff etc. für Pneumatik-Zylinder hatten alle nur eine Funktion, d.h. lineare Führung des Kolbens. Die Erfindung schlägt vor, in einem speziell geformten Zylinderrohr mehrere Funktionen zu integrieren und dadurch eine bessere Nutzung des Materialaufwandes und gleichzeitig eine Verbesserung des Designs durch Vermeidung aussenliegender Leitungen, Steuerungskabel, Ventile etc. zu erreichen.

Folgende Zusatzfunktionen könnten durch das extrudierte Rohr, welches z.B. kostengünstig aus Aluminium hergestellt werden kann, erfüllt werden:

1. Befes'tigungsschiene für berührungslose Abtastungen, wie z.B. elektrische, oder pneumatische Signalgeber zur Stellungsrückmeldung,

2. Zuleitung des Druckluftmediums zur Vorderseite des Zylinders. Hierdurch wird ein wesentlich besseres Aussehen erzielt, wenn nur auf der hinteren Deckelseite zwei Luftzuführungen erfolgen,

3. Planfläche zum direkten Aufflanschen von Steuerungsventilen, was nicht nur das Design verbessert und Platzersparnis mit sich bringt, sondern gleichzeitig Verschraubungskosten und Zeitaufwand für die Montage derselben reduziert.

4. Drosselfunktion direkt einschraubbar in die oben erwähnte Zuleitung zum vorderen Deckel,

5- Profilnut zum Befestigen einer Wegmeßstrecke zur Positionsmeldung des Kolbens.

6v Nutzung des Rohrmantels für beidseitige Befestigungsgewinde für Lager- und Abschlussdeckel.

AS
Leerseite

Claims

Dezember 1982 D 8921-kcc

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 73 Esslingen/N.

Druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder

Ansprüche

Druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder mit einer endseitig abgeschlossenen Zylinderlaufbuchse, in der ein hin und her bewegbarer Kolben gelagert ist, mit an der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse axial verstellbaren und durch den Kolben betätigbaren Endschaltern, welche die Bewegung des Kolbens durch Steuerung eines an Druckmittelzufuhr und -abfuhr anschliessbaren Steuerventils umsteuern können, dadurch gekennzeichnet, dass die Endschalter (18) an einer schienenartigen Haltevorrichtung (14) geführt sind, die mit der Zylinderlaufbuchse.(10) einstückig ausgebildet ist, dass in der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse (10) mindestens eine sich zumindest über eine Teillänge erstreckende Abflachung (30) ausgebildet ist, an der das Steuerventil (20)

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befestigbar ist, und dass in der Zylinderlaufbuchse (10) Leitungen (16, 17) für die Druckmediumzufuhr bzw. -abfuhr ausgebildet sind, an die das Steuerventil (20) anschliessbar isi:.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (14) in Porm einer an der Zylinderaussenwand ausgebildeten, .sich in Zylinderlängsrichtung erstreckende Rippe ausgebildet ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung die Form einer in die Aussenwand der Zylinderlaufbuchse eingearbeiteten Längsnut aufweist. .
4. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 und 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut einen schwalbenschwanzförmi gen Querschnitt aufweist, der sich zum Grund der Längsnut hin erweitert.
Jp. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leitungen (16) in der Zylinderlaufbuchse (10) axial erstrecken, derart, dass das eine Ende (16a) der Leitung (16) im Arbeitsraum (40) des Arbeitszylinders und das andere Ende (16b) im ₍ Bereich der Abflachung (30).münden.
6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aussenwand der Zylinderlaufbuchse (10) eine axiale Nut (46) ausgebildet ist, in die ein die Position des Kolbens (12) anzeigender Wegstreckenmesser (44) anorderbar ist.

7- Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit zwei Zylinderdeckeln, die mit der Zylinderlaufbuchse lösbar verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zylinderlaufbuchse (10) stirnseitig Sackbohrungen mit Gewinde und in den Zylinderdeckeln (52,54) den Sackbohrungen zugeordnete Bohrungen (58), in die Schrauben (56) versenkt einschraubbar sind, ausgebildet sind.

8v Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (20) ein Magnetventil ist, das mit den z.B. als Reed-Schalter ausgebildeten Endschaltern (18) elektrisch verbunden ist.