DE29714681U1

DE29714681U1 - Fluid operated cylinder

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Publication number: DE29714681U1
Application number: DE29714681U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1997-08-16
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2007-08-17
Also published as: EP0898102B1; EP0898102A2; EP0898102A3; DE59807938D1

Description

G 18 018 - 1 esG 18 018 - 1 it

25.07.199725.07.1997

FESTO AG & Co₉ 73734 EsslingenFESTO AG & Co ₉ 73734 Esslingen

FIuidbetätigter Arbei tszylinder FI uid-operated working cylinder

Die Erfindung betrifft einen f1uidbetätigten Arbeitszylinder, mit einem Gehäuse, das einen von zwei stirnseitigen Abschlußwänden begrenzten Aufnahmeraum enthält, in dem sich ein axial verschiebbarer Kolben befindet, der mit einer zumindest die vordere Abschlußwand durchsetzenden Kolbenstange verbunden ist, wobei die vordere Abschlußwand mit wenigstens einem zur Steuerung der Fluidbeaufschlagung des Kolbens dienenden, elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil ausgestattet ist, das mindestens eine Magnetspule und einen dieser zugeordneten, zur Betätigung wenigstens einer Steuerpartie des Steuerventils dienenden beweglichen Magnetanker aufweist.The invention relates to a fluid-operated working cylinder, with a housing that contains a receiving space delimited by two end walls, in which there is an axially displaceable piston that is connected to a piston rod that passes through at least the front end wall, the front end wall being equipped with at least one electromagnetically actuated control valve that serves to control the fluid supply to the piston, which has at least one magnetic coil and a movable magnet armature associated with it that serves to actuate at least one control section of the control valve.

Ein pneumatisch betriebener Arbeitszylinder dieser Art geht aus der DE 44 39 667 Al hervor. Bei diesem bekannten Arbeitszylinder ist in die deckelartig ausgebildete vordere Abschlußwand ein Steuerventil integriert, das patronenartig ausgeführt und in eine Ausnehmung seitlich neben der Kolbenstange eingesteckt ist.A pneumatically operated working cylinder of this type is described in DE 44 39 667 Al. In this known working cylinder, a control valve is integrated into the cover-like front end wall, which is designed like a cartridge and inserted into a recess on the side next to the piston rod.

Ein Vorteil dieser integrierten Bauweise ist die Vermeidung unnötig langer Fluidwege. Ferner kann der fluid-1 eitungstechnisehe Aufwand reduziert werden. Die geringe Baugröße des Steuerventils beschränkt allerdings die Durchflußwerte und die realisierbaren Betätigungskräfte. Auch kann die Abfuhr der von der Magnetspule erzeugten Wärme wegen der geringen Spulenoberfläche Probleme bereiten. One advantage of this integrated design is that it avoids unnecessarily long fluid paths. Furthermore, the fluid-1 line technology effort can be reduced. However, the small size of the control valve limits the flow values and the achievable actuation forces. The dissipation of the heat generated by the solenoid coil can also cause problems due to the small coil surface.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen fluidbetätigten Arbeitszylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine Kombination von Steuerventil und Abschlußdeckel ermöglicht und dabei höhere Durchströmwerte und eine bessere Wärmeabfuhr verspricht.It is the object of the present invention to create a fluid-operated working cylinder of the type mentioned above which enables a combination of control valve and end cover and thereby promises higher flow values and better heat dissipation.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Magnetspule und der Magnetanker des Steuerventils von der Kolbenstange durchsetzt werden.To solve this problem, the solenoid coil and the solenoid armature of the control valve are penetrated by the piston rod.

Während beim Stand der Technik der Einbauort des Steuerventils auf eine Stelle im Umfangsbereich der Kolbenstange konzentriert ist und man somit von einer punktuellen Anordnung sprechen könnte, wird die Kolbenstange bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vom Steuerventil ringförmig umschlossen, wobei die Kolbenstange sowohl die Magnetspule als auch den Magnetanker durchsetzt. Da die MöglichkeitWhile in the prior art the installation location of the control valve is concentrated on a point in the peripheral area of the piston rod and one could therefore speak of a point-based arrangement, in the design according to the invention the piston rod is enclosed in a ring by the control valve, whereby the piston rod passes through both the magnetic coil and the magnetic armature. Since the possibility

besteht, die wenigstens eine Steuerpartie ebenfalls ringförmig auszuführen, so daß sie sich um die Kolbenstange herum erstreckt, kann auch bei nur geringer Schaltbewegung des Magnetankers ein verhältnismäßig großer Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt werden, was die Verwirklichung hoher Durchflußwerte ermöglicht. Darüber hinaus kann eine ringförmige Magnetspule verwendet werden, die über einen ausreichend großen Durchmesser verfügt, um infolge der dadurch vorhandenen größeren Außenfläche eine gute Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Es hat sich außerdem erwiesen, daß sich bei Verwendung von Magnetspulen größerer Durchmesser eine bessere Ausnutzung des Magnetflusses ergibt. Somit ist es möglich, höhere Schaltkräfte zu realisieren oder die erforderlichen Schaltkräfte mit geringem Energieaufwand zu erzeugen.consists in also designing at least one control section in a ring shape so that it extends around the piston rod, a relatively large flow cross-section can be made available even with only a small switching movement of the magnet armature, which enables high flow values to be achieved. In addition, an annular magnet coil can be used which has a sufficiently large diameter to ensure good heat dissipation due to the larger outer surface that this creates. It has also been proven that using magnet coils with a larger diameter results in better utilization of the magnetic flux. This makes it possible to achieve higher switching forces or to generate the required switching forces with little energy expenditure.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Bewegungsrichtung des Magnetankers parallel zur Bewegungsrichtung der Kolbenstange ausgerichtet ist.Preferably, the arrangement is such that the direction of movement of the magnet armature is parallel to the direction of movement of the piston rod.

Als besonders zweckmäßig wird angesehen, das mindestens eine Steuerventil koaxial bezüglich der es durchsetzenden Kolbenstange anzuordnen.It is considered particularly expedient to arrange the at least one control valve coaxially with respect to the piston rod passing through it.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, das Steuerventil als 3/2-WegeventiT auszubilden und derart f1uidtechnisch mit einem der vom Kolben im Aufnahmeraum abgeteilten Arbeitskammern zu verknüpfen, daß entweder eine Verbindung mit einem Speisekanal oder eine Verbindung mit einem Abfuhrkanal vorliegt, während gleichzeitig die Verbindung zum jeweils anderen Kanal unterbrochen ist. Ein Steuerventil mit vergleichbarer Funktion kann ergänzend an der rückseitigen Abschlußwand vorgesehen werden, um die Zufuhr und Abfuhr von Druckmedium bezüglich der anderen Arbeitskammer zu steuern und den Arbeitszylinder durch abgestimmte Betätigung der Steuerventile zu betreiben. Hier wäre sogar eine zylinderinterne Verknüpfung der beiden Steuerventile möglich, um auf einfache Weise zum Beispiel eine 5/2-Wegefunktion zu realisieren.A practical design provides for the control valve to be designed as a 3/2-way valve and to be fluidically connected to one of the working chambers separated by the piston in the receiving space in such a way that there is either a connection to a feed channel or a connection to a discharge channel, while at the same time the connection to the other channel is interrupted. A control valve with a similar function can also be provided on the rear end wall in order to control the supply and discharge of pressure medium with respect to the other working chamber and to operate the working cylinder by coordinated actuation of the control valves. Here, it would even be possible to link the two control valves within the cylinder in order to easily implement a 5/2-way function, for example.

Anstelle nur eines Steuerventils könnten in der vorderen Abschlußwand auch mehrere axial aufeinanderfolgend angeordnete ringförmige Steuerventile vorgesehen sein, so daß sich ein mehrstufiger Aufbau ergibt. Dies empfiehlt sich speziell dann, wenn eine exakte Positionierung des Kolbens und der mit diesem verbundenen Kolbenstange erfolgen soll, da dann unter anderem die Möglichkeit besteht, zwei 2/2-Wegeventile zu kombinieren.Instead of just one control valve, several ring-shaped control valves arranged axially one after the other could be provided in the front end wall, resulting in a multi-stage structure. This is particularly recommended if the piston and the piston rod connected to it are to be positioned precisely, as this then makes it possible, among other things, to combine two 2/2-way valves.

Kommt eine Kolbenstange aus ferromagnetischem Material zumIf a piston rod made of ferromagnetic material is used

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Einsatz, kann sie bei Bedarf ergänzend zur &Pgr;ußleitung des von der Spule erzeugten Magnetfeldes herangezogen werden.If required, it can be used in addition to the conduction of the magnetic field generated by the coil.

Ein in axialer Richtung besonders kompakt bauender Arbeitszylinder ergibt sich, wenn der Magnetanker einen in den der Spule axial vorgelagerten Bereich ragenden ringscheibenförmigen Ankerabschnitt aufweist. Dieser kann mit einem hohlzylindrisehen Ankerabschnitt kombiniert sein, der insbesondere als Führung bei der Bewegung des Magnetankers dienen kann.A particularly compact working cylinder in the axial direction is created if the magnet armature has an annular disk-shaped armature section that protrudes into the area axially in front of the coil. This can be combined with a hollow cylindrical armature section, which can serve in particular as a guide during the movement of the magnet armature.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Arbeitszylinders, der in beiden Abschlußwänden mit einem Steuerventil ausgestattet ist, die oberhalb und unterhalb der längs verlaufenden Symmetrielinie in unterschiedlichen Schaltstellungen dargestellt sind.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. This shows a longitudinal section through a preferred embodiment of the working cylinder, which is equipped with a control valve in both end walls, which are shown in different switching positions above and below the longitudinal line of symmetry.

Der Arbeitszylinder des Ausführungsbeispiels wird pneumatisch betrieben. Er verfügt über ein längliches Gehäuse 1, in dem ein zylindrischer Aufnahmeraum 2 ausgebildet ist, in dem sich ein axial verschiebbarer Kolben 3 befindet. Umfangsseitig ist der Aufnahmeraum 2 von einem rohrförmigen Gehäuseteil 4 und an seinen beiden Axial Seiten von jeweils einer Abschlußwand 5, 6 begrenzt. Die Ab-The working cylinder of the embodiment is pneumatically operated. It has an elongated housing 1 in which a cylindrical receiving space 2 is formed, in which an axially displaceable piston 3 is located. The receiving space 2 is circumferentially delimited by a tubular housing part 4 and on both of its axial sides by an end wall 5, 6. The

schlußwände 5, 6 sind beim Ausführungsbeispiel von separaten, stirnseitig an das rohrförmige Gehäuseteil 4 angesetzten Abschlußdeckeln 7, 8 gebildet.In the embodiment, the end walls 5, 6 are formed by separate end covers 7, 8 attached to the front of the tubular housing part 4.

An dem Kolben 3 ist eine sich koaxial bezüglich des Gehäuses 1 erstreckende Kolbenstange 12 festgelegt, die sich zur Vorderseite des Gehäuses 1 hin erstreckt und die vordere Abschlußwand 5 axial verschieblich durchsetzt. Am außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Abschnitt der Kolbenstange 12 ist eine nicht näher dargestellte Befestigungseinrichtung vorgesehen, die die Anbringung eines durch den Arbeitszylinder zu verlagernden Bauteils ermöglicht.A piston rod 12 extending coaxially with respect to the housing 1 is fixed to the piston 3, which extends towards the front of the housing 1 and passes through the front end wall 5 in an axially displaceable manner. On the section of the piston rod 12 located outside the housing 1, a fastening device (not shown in detail) is provided, which enables the attachment of a component to be displaced by the working cylinder.

Der Kolben 3 unterteilt den Aufnahmeraum 2 in eine vordere und eine rückseitige Arbeitskammer 13, 14. Jeder dieser Arbeitskammern 13, 14 sind in der benachbarten Abschlußwand 5, 6 ein mit einer Druckquelle P verbindbarer Speisekanal 15, 15' und ein zu einer Drucksenke R führender Abfuhrkanal 16, 16' zugeordnet. Letzterer ist beim Ausführungsbespiel ein Entlüftungskanal, der mit der Atmosphäre kommuniziert. The piston 3 divides the receiving space 2 into a front and a rear working chamber 13, 14. Each of these working chambers 13, 14 is assigned a feed channel 15, 15' that can be connected to a pressure source P and a discharge channel 16, 16' that leads to a pressure sink R in the adjacent end wall 5, 6. The latter is a vent channel that communicates with the atmosphere in the exemplary embodiment.

Jeder Abschlußdeckel 7, 8 ist mit einem elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil 17, 18 ausgestattet, das beispielsgemäß als 3/2-Wegeventi1 ausgeführt ist. Es ist zwischen einer Zufuhrstellung und einer AbfuhrstellungEach cover plate 7, 8 is equipped with an electromagnetically actuated control valve 17, 18, which is designed as a 3/2-way valve, for example. It is adjustable between a supply position and a discharge position.

umschaltbar, in der entweder der Speisekanal 15, 15' oder der Abfuhrkanal 16, 16' mit der benachbarten Arbeitskammer 13, 14 verbunden ist, wobei der jeweils andere Kanal abgesperrt ist. Auf diese Weise läßt sich die beidseitige Fluidbeaufsch!agung des Kolbens 3 steuern, um diesen gemeinsam mit der Kolbenstange 12 axial gemäß Doppelpfeil in die eine oder andere Richtung zu verlagern.switchable, in which either the feed channel 15, 15' or the discharge channel 16, 16' is connected to the adjacent working chamber 13, 14, whereby the other channel is blocked off. In this way, the two-sided fluid loading of the piston 3 can be controlled in order to move it together with the piston rod 12 axially in one direction or the other according to the double arrow.

Beide Steuerventile 17, 18 verfügen unter anderem jeweils über eine gehäusefest angeordnete Magnetspule 23, 23', mit der ein beweglicher Magnetanker 24, 24' in Wirkverbindung steht. Der Magnetanker 24, 24' dient zur Betätigung wenigstens einer und beim Ausführungsbeispiel zur Betätigung jeweils zweier Steuerpartien 25, 26; 25', 26', die im Zusammenwirken mit einem jeweils zugeordneten Ventilsitz 27, 28; 27', 28' die schon erwähnte Fluidzufuhr und Fluidabfuhr steuern. Die Betätigung wird durch elektrische Betätigungssignale hervorgerufen, die über elektrische Leiter 32, 32' der Magnetspule 23, 23' zugeführt werden, so daß diese erregt wird und ein Magnetfeld erzeugt, das die Bewegung des Magnetankers 24, 24' hervorruft.Both control valves 17, 18 each have, among other things, a magnetic coil 23, 23' fixed to the housing, with which a movable magnetic armature 24, 24' is operatively connected. The magnetic armature 24, 24' serves to actuate at least one and, in the exemplary embodiment, two control sections 25, 26; 25', 26', which, in cooperation with a respective associated valve seat 27, 28; 27', 28', control the aforementioned fluid supply and fluid discharge. The actuation is caused by electrical actuation signals that are fed to the magnetic coil 23, 23' via electrical conductors 32, 32', so that it is excited and generates a magnetic field that causes the movement of the magnetic armature 24, 24'.

Ein großer Vorteil des Arbeitszylinders resultiert daraus, daß das am vorderen Abschlußdeckel 7 vorgesehene vordere Steuerventil 17 so ausgebildet und angeordnet ist, daß seine Magnetspule 23 und der Magnetanker 24 von derA great advantage of the working cylinder results from the fact that the front control valve 17 provided on the front cover 7 is designed and arranged in such a way that its magnetic coil 23 and the magnetic armature 24 are

Kolbenstange 12 durchsetzt werden. Darüber hinaus verläuft die durch Doppelpfeil 33 angedeutete Bewegungsrichtung des Magnetankers 24 parallel zur Bewegungsrichtung 22 der Kolbenstange 12. Auf diese Weise ergibt sich insgesamt eine kompakte Anordnung, die hohe Durchflußwerte für das Druckmedium gewährleistet, hohe Schaltkräfte ermöglicht und eine gute Wärmeabfuhr der von der Magnetspule 23 erzeugten Wärme gewährleistet.Piston rod 12 can be penetrated. In addition, the direction of movement of the magnet armature 24, indicated by the double arrow 33, runs parallel to the direction of movement 22 of the piston rod 12. This results in an overall compact arrangement that ensures high flow rates for the pressure medium, enables high switching forces and ensures good heat dissipation of the heat generated by the magnet coil 23.

Anstelle eines eine lineare Verschiebebewegung ausführenden Magnetankers könnte auch ein Klappanker vorgesehen sein, der eine Art Klapp- oder Schwenkbewegung als Umschal tbewegung ausführt.Instead of a magnetic armature that performs a linear displacement movement, a hinged armature could also be provided, which performs a type of folding or swiveling movement as a switching movement.

Bevorzugt ist das Steuerventil 17 wie abgebildet ringförmig ausgeführt und so angeordnet, daß es die Kolbenstange 12 im Bereich ihres Außenumfanges koaxial umschließt. Preferably, the control valve 17 is designed in a ring shape as shown and is arranged so that it coaxially encloses the piston rod 12 in the area of its outer circumference.

Bei dem im Ausführungsbeispiel realisierten bevorzugten Aufbau ist der vordere Abschlußdeckel 7 mehrteilig ausgeführt und verfügt über zwei axial beabstandete ringförmige Deckelteile 34, 35', zwischen denen das vordere Steuerventil 17 eingespannt ist. Die beiden Deckelteile 34, können gemeinsam mit dem zwischengefügten Steuerventil durch eine strichpunktiert angedeutete Schraubverbindung 36 fest mit dem rohrförmigen Gehäuseteil 4 verschraubt sein. Die von der Kolbenstange 12 durchsetzte axiale Durchbrechung 37 des vorderen Abschlußdeckels 7 setzt sich durch axial aufeinanderfolgende Längenabschnitte in den beiden Deckelteilen 34, 35 sowie im zugeordneten Steuer-In the preferred design implemented in the embodiment, the front cover 7 is made up of several parts and has two axially spaced annular cover parts 34, 35', between which the front control valve 17 is clamped. The two cover parts 34, together with the control valve inserted between them, can be firmly screwed to the tubular housing part 4 by means of a screw connection 36 indicated by a dot-dash line. The axial opening 37 of the front cover 7, through which the piston rod 12 passes, is continued by axially successive length sections in the two cover parts 34, 35 and in the associated control valve.

ventil 17 zusammen. In dem im vorderen, axial äußeren Deckelteil 34 ausgebildeten Längenabschnitt der Durchbrechung 37 können wie abgebildet eine ringförmige Dichtungseinrichtung 38 sowie eine ringförmige Führungseinrichtung 39 vorgesehen sein, die die Kolbenstange 12 umschließen und mit dieser dichtend bzw. führend zusammenarbei ten.valve 17. In the longitudinal section of the opening 37 formed in the front, axially outer cover part 34, an annular sealing device 38 and an annular guide device 39 can be provided as shown, which enclose the piston rod 12 and work together with it in a sealing or guiding manner.

Im einzelnen verfügt das beispielsgemäße vordere Steuerventil 17 über ein ringförmiges Gehäuseteil 42, mit dem es zwischen den beiden ebenfalls ringscheibenähnlichen Deckelteilen 34, 35 fixiert ist. In einer Ausnehmung des ringförmigen Gehäuseteils 42 ist die ebenfalls ringförmige, in Axialrichtung auffallend kurz bauende Magnetspule 23 untergebracht, von der die elektrischen Leiter ausgehen. Die Fixierung am ringförmigen Gehäuseteil 42 kann durch eine Befestigungseinrichtung 43 insbesondere in Gestalt einer Schraubverbindung erfolgen.In detail, the exemplary front control valve 17 has an annular housing part 42, with which it is fixed between the two cover parts 34, 35, which are also ring-shaped. The magnetic coil 23, which is also ring-shaped and noticeably short in the axial direction and from which the electrical conductors originate, is housed in a recess in the annular housing part 42. The fixing to the annular housing part 42 can be carried out by a fastening device 43, in particular in the form of a screw connection.

Radial zwischen dem Gehäuseteil 42 und der Kolbenstange ist ein ringförmiger Zwischenraum 44 vorgesehen. In ihm befindet sich ein hohlzylindrischer Ankerabschnitt 45 des Magnetankers 24, der mit seiner Außenfläche an der Innenfläche des ringförmigen Gehäuseteils 42 axial verschiebbar geführt ist. Ein zwischen diesen zusammenwirkenden zylindrischen Flächen angeordneter und zweckmäßigerweise amAn annular space 44 is provided radially between the housing part 42 and the piston rod. In it is a hollow cylindrical armature section 45 of the magnetic armature 24, which is guided axially displaceably with its outer surface on the inner surface of the annular housing part 42. A spring arranged between these interacting cylindrical surfaces and expediently on the

Magnetanker 24 fixierter Dichtring 46 verhindert ein Hindurchströmen der Druckluft zwischen den erwähnten, relativ zueinander beweglichen Teilen.The sealing ring 46 fixed to the magnet armature 24 prevents the compressed air from flowing through between the mentioned parts which are movable relative to one another.

Der Magnetanker 24 verfügt des weiteren über einen am einen Endbereich des hohl zylindrischen Ankerabschnittes angeordneten ringscheibenförmigen Ankerabschnitt 47, der sich radial nach außen in einen der Magnetspule 23 axial vorgelagerten Bereich erstreckt. Beim Ausführungsbeispiel ragt der ringscheibenförmige Ankerabschnitt 47 auf der dem Aufnahmeraum 2 zugewandten Axialseite vor die Magnetspule 23,The magnet armature 24 also has an annular disk-shaped armature section 47 arranged at one end of the hollow cylindrical armature section, which extends radially outward into an area axially in front of the magnet coil 23. In the exemplary embodiment, the annular disk-shaped armature section 47 protrudes in front of the magnet coil 23 on the axial side facing the receiving space 2.

Die beiden schon erwähnten Steuerpartien 25, 26 des vorderen Steuerventils 17 sind axial entgegengesetzt orientiert und befinden sich beim Ausführungsbeispiel an den beiden einander axial entgegengesetzten Endbereichen des Magnetankers 24. Sie sind jeweils von ringförmigen Partien des Magnetankers gebildet, die sich im einen Falle an der dem Aufnahmeraum 2 zugewandten Stirnfläche des ringscheibenförmigen Ankerabschnittes 47 und im anderen Falle am entgegengesetzten stirnseitigen Endbereich des hohlzylindrisehen Ankerabschnittes 45 befinden.The two control parts 25, 26 of the front control valve 17 already mentioned are oriented axially opposite and are located in the embodiment at the two axially opposite end areas of the magnet armature 24. They are each formed by ring-shaped parts of the magnet armature, which in one case are located on the end face of the ring-disk-shaped armature section 47 facing the receiving space 2 and in the other case on the opposite end area of the hollow cylindrical armature section 45.

Die schon erwähnten Ventilsitze 27, 28 sind ebenfalls ringförmig ausgebildet und umschließen die Kolbenstange konzentrisch, wobei sie der jeweils zugeordneten Steuer-The valve seats 27, 28 already mentioned are also ring-shaped and enclose the piston rod concentrically, whereby they correspond to the respective control

partie 2 5, 2 6 axial gegenüberliegen. Die Ventilsitze 27, 28 sind gehäusefest an der vorderen Abschlußwand 5 vorgesehen und befinden sich beispielsgemäß an der dem Steuerventil 17 zugewandten Axialseite der beiden Deckelteile 34, 35.part 2 5, 2 6 are axially opposite each other. The valve seats 27, 28 are provided fixed to the housing on the front end wall 5 and are located, for example, on the axial side of the two cover parts 34, 35 facing the control valve 17.

Eine zweckmäßigerweise in dem Zwischenraum 44 angeordnete Federeinrichtung 48 stützt sich zwischen der vorderen Abschlußwand 5 und dem Magnetanker 24 ab, wobei sie letzteren in eine unbetätigte Stellung vorspannt, die beim Ausführungsbeispiel der Abfuhrstellung entspricht. Hier ist die eine Steuerpartie 26 axial vom zugeordneten Ventilsitz 28 abgehoben, so daß sich ein ringförmiger ÜberströmspaltA spring device 48, conveniently arranged in the intermediate space 44, is supported between the front end wall 5 and the magnet armature 24, whereby it preloads the latter into an unactuated position, which in the embodiment corresponds to the discharge position. Here, one control section 26 is axially lifted off the associated valve seat 28, so that an annular overflow gap

52 ergibt, der einen in der vorderen Abschlußwand 5 verlaufenden, die Kolbenstange 12 koaxial umgebenden Ringraum52, which forms an annular space running in the front end wall 5 and coaxially surrounding the piston rod 12

53 mit einer beispielsgemäß im äußeren Deckelteil 34 ausgebildeten ringförmigen Abströmkammer 54 verbindet, die mit dem Abfuhrkanal 16 kommuniziert. Da der Ringraum 53 mittels der Dichtungseinrichtung 38 zur Atmosphäre hin abgedichtet ist, andernends jedoch zu der sich anschließenden vorderen Arbeitskammer 13 hin offen ist, kann somit das in der vorderen Arbeitskammer 13 befindliche Druckmedium gemäß Pfeil 55 abströmen. Wird gleichzeitig der rückseitigen Arbeitskammer 14 Druckmedium zugeführt, bewegt sich der Kolben 3 nach vorn, und die Kolbenstange 12 fährt aus.53 connects to an annular discharge chamber 54, for example formed in the outer cover part 34, which communicates with the discharge channel 16. Since the annular space 53 is sealed from the atmosphere by means of the sealing device 38, but is open at the other end to the adjoining front working chamber 13, the pressure medium in the front working chamber 13 can flow out according to arrow 55. If pressure medium is simultaneously supplied to the rear working chamber 14, the piston 3 moves forward and the piston rod 12 extends.

Durch Bestromung der Magnetspule 23 erzeugt diese ein Magnetfeld, das durch den axial beweglichen ferromagnetischen Magnetanker 24 verläuft, so daß der ringscheibenförmige Ankerabschnitt 47 unter Verringerung des zuvor noch vorhandenen Luftspaltes axial von der Magnetspule 23 angezogen wird. Dadurch schaltet der gesamte Magnetanker 24 in eine betätigte Stellung um, die der schon erwähnten Zufuhrstellung entspricht. Dabei wird die Steuerpartie 25 vom zugeordneten Ventilsitz 27 abgehoben, und es wird ein die Kolbenstange 12 mit Radi al abstand umgebender zweiter ringförmiger Überströmspalt 56 freigegeben, durch den hindurch der Ringraum 53 mit einer radial außerhalb diesem liegenden ringförmigen Zuströmkammer 57 kommuniziert, die mit dem Speisekanal 15 in Verbindung steht. Gleichzeitig wird der oben erwähnte erste ringförmige Überströmspalt 52 verschlossen, indem die diesem zugeordnete Steuerpartie 26 am zugehörigen Ventilsitz 28 zur Anlage gelangt. Somit strömt Druckmedium gemäß Pfeilen 58 in die vordere Arbeitskammer 13 ein und beaufschlagt den Kolben 3, der sich daraufhin in Richtung zur rückseitigen Abschlußwand 6 verlagert, wenn die rückseitige Arbeitskammer 14 ihrerseits durch Betätigung des zugeordneten Steuerventils 18 mit dem Abfuhrkanal 16' verbunden ist.By supplying current to the magnetic coil 23, it generates a magnetic field that runs through the axially movable ferromagnetic magnetic armature 24, so that the ring-shaped armature section 47 is axially attracted to the magnetic coil 23, reducing the air gap that was previously present. As a result, the entire magnetic armature 24 switches to an actuated position that corresponds to the previously mentioned supply position. The control section 25 is thereby lifted off the associated valve seat 27, and a second annular overflow gap 56 surrounding the piston rod 12 at a radial distance is released, through which the annular space 53 communicates with an annular inflow chamber 57 located radially outside it, which is connected to the feed channel 15. At the same time, the above-mentioned first annular overflow gap 52 is closed by the control section 26 associated with it coming to rest on the associated valve seat 28. Thus, pressure medium flows into the front working chamber 13 according to arrows 58 and acts on the piston 3, which then moves in the direction of the rear end wall 6 when the rear working chamber 14 is in turn connected to the discharge channel 16' by actuation of the associated control valve 18.

Der Magnetanker 24 mit den Steuerpartien 25, 26 bildet beim Ausführungsbeispiel das bewegliche Ventilglied desThe magnet armature 24 with the control parts 25, 26 forms the movable valve member of the

Steuerventils 17. Es ist insgesamt ring- oder hülsenähnlich ausgeführt und verfügt über eine Durchbrechung, durch die hindurch sich die Kolbenstange 12 mit ringsumlaufendem radialem Abstand erstreckt, so daß die Funktion des Steuerventils 17 nicht von der Bewegung der Kolbenstange 12 beeinträchtigt wird. Die konkrete Gestalt des beim AusfUhrungsbeispiel zum Einsatz gelangenden Magnetankers 24 ließe sich als "hutähnlich¹¹ bezeichnen.Control valve 17. It is designed as a ring or sleeve and has an opening through which the piston rod 12 extends with a radial clearance all the way around, so that the function of the control valve 17 is not impaired by the movement of the piston rod 12. The specific shape of the magnet armature 24 used in the exemplary embodiment could be described as "hat-like ^11" .

üblicherweise wird man eine Kolbenstange 12 verwenden, die aus nicht-magnetisi erbarem Material besteht, beispielsweise Aluminiummaterial. Auf diese Weise ist eine Beeinflussung des von der Magnetspule 23 erzeugten Magnetfeldes ausgeschlossen. Denkbar wäre es aber auch, die Kolbenstange und eventuell auch das ringförmige Gehäuseteil 42 in die Erzeugung des Magnetfeldes miteinzubeziehen, indem man eines oder beide dieser Teile aus ferromagnetischem Material herstellt.Usually, a piston rod 12 is used which is made of non-magnetizable material, for example aluminum. In this way, any influence on the magnetic field generated by the magnetic coil 23 is excluded. However, it would also be conceivable to include the piston rod and possibly also the ring-shaped housing part 42 in the generation of the magnetic field by producing one or both of these parts from ferromagnetic material.

Die beispielsgemäße Ausgestaltung des Magnetankers 24 macht eine Druckkompensation möglich, die zur Folge hat, daß zumindest in der unbetätigten Stellung und zweckmäßigerweise auch in der betätigten Stellung praktisch keine vom Fluiddruck herrührenden Differenzkräfte auf den Magnetanker 24 einwirken. Die unbetätigte Stellung kann somit schon mit einer verhältnismäßig schwachen Feder-The exemplary design of the magnet armature 24 makes pressure compensation possible, which means that at least in the non-actuated position and expediently also in the actuated position, practically no differential forces resulting from the fluid pressure act on the magnet armature 24. The non-actuated position can thus be achieved with a relatively weak spring

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einrichtung 48 gewährleistet werden, so daß der Umschaltvorgang mit hoher Geschwindigkeit vonstatten gehen kann.device 48 so that the switching process can take place at high speed.

Ersichtlich läßt sich der Arbeitszylinder mit einer Magnetspule 23 verhältnismäßig großen Spulendurchmessers ausstatten, ohne daß sich dies nachteilig auf die Baugröße des Arbeitszylinders auswirkt. Als Einbauraum stehen praktisch die gesamten Querabmessungen des Arbeitszylinders im Umfangsbereich der Kolbenstange 12 zur Verfugung. Dies ermöglicht die Realisierung hoher Schaltkräfte und auch einer großen, der Wärmeabfuhr förderlichen Spulenoberfläche.It is clear that the working cylinder can be equipped with a magnetic coil 23 with a relatively large coil diameter without this having a negative effect on the size of the working cylinder. Practically the entire transverse dimensions of the working cylinder in the peripheral area of the piston rod 12 are available as installation space. This enables the realization of high switching forces and also a large coil surface that promotes heat dissipation.

Das Steuerventil könnte auch mehrere, beispielsweise zwei Magnetspulen aufweisen, die zweckmäßigerweise koaxial zueinander angeordnet sind und beide von der Kolbenstange durchsetzt werden.The control valve could also have several, for example two, solenoid coils, which are expediently arranged coaxially to one another and both of which are penetrated by the piston rod.

Bei einem Arbeitszylinder, der über eine axial durchgehende und beide Abschlußwände durchsetzende Kolbenstange verfügt, könnte ohne weiteres in beiden Abschlußwänden ein Steuerventil integriert werden, das dem soeben erläuterten vorderen Steuerventil 17 hinsichtlich Aufbau und Anordnung entspricht. Um einheitliche Bauteile verwenden zu können, läßt sich ein solches Steuerventil allerdings auch an einem nicht von einer Kolbenstange durchsetzten Abschluß-In a working cylinder that has an axially continuous piston rod that passes through both end walls, a control valve that corresponds to the front control valve 17 just explained in terms of structure and arrangement could easily be integrated into both end walls. In order to be able to use uniform components, such a control valve can also be installed on an end wall that is not penetrated by a piston rod.

deckel vorsehen, wie dies beim Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit dem rückseitigen Abschlußdeckel 8 der Fall ist. Das dort eingesetzte rückwärtige Steuerventil hat den gleichen Aufbau wie das vordere Steuerventil 17, und auch das axial innere Deckelteil 35' kann im Aufbau dem entsprechenden Deckelteil 34 des vorderen Abschlußdeckels 7 entsprechen. Lediglich das axial äußere Deckelteil 34' weicht insofern vom äußeren Deckelteil 35 des vorderen Abschlußdeckels 7 ab, als hier keine zentrale Durchbrechung für die Kolbenstange vorhanden ist.cover, as is the case in the embodiment in connection with the rear cover 8. The rear control valve used there has the same structure as the front control valve 17, and the axially inner cover part 35' can also correspond in structure to the corresponding cover part 34 of the front cover 7. Only the axially outer cover part 34' differs from the outer cover part 35 of the front cover 7 in that there is no central opening for the piston rod.

Die beiden Steuerventile 17, 18 lassen sich abgestimmt derart betätigen, daß der Kolben 3 mit der Kolbenstange eine gewünschte Axial bewegung durchführt. Auch eine Positionierung in einer gewünschten Axialpositi on ist möglich, wenngleich dies bei einem modifizierten Aufbau des Arbeitszylinders präziser möglich wäre. Diese abgewandelte Bauform sieht im jeweiligen Abschlußdeckel einen mehrstufigen Ventilaufbau vor, indem jeweils mehrere und vorzugsweise zwei Steuerventile gleichen Aufbaus axial aufeinanderfolgend installiert sind. Hier könnte jedes Steuerventil vorzugsweise als 2/2-Wegeventi1 ausgeführt sein, um besonders einfach eine Steuerung im Rahmen der sogenannten Pulsweitenmodulation zu gestatten.The two control valves 17, 18 can be actuated in a coordinated manner so that the piston 3 with the piston rod performs a desired axial movement. Positioning in a desired axial position is also possible, although this would be possible more precisely with a modified design of the working cylinder. This modified design provides a multi-stage valve structure in the respective end cover, in which several and preferably two control valves of the same design are installed axially one after the other. Here, each control valve could preferably be designed as a 2/2-way valve in order to allow particularly simple control within the framework of so-called pulse width modulation.

Des weiteren besteht die Möglichkeit, das vordere undFurthermore, it is possible to use the front and

rückwärtige Steuerventil 17, 18 fluidisch miteinander zu verknüpfen. Diese Verknüpfung kann beispielsweise derart erfolgen, daß der Speisekanal 15' des rückseitigen Steuerventils 18 über einen gehäuseinternen, strichpunktiert angedeuteten Verbindungskanal 59 mit dem Speisekanal 15 des vorderen Steuerventils 17 verbunden wird. Die direkte Verbindung des rückseitigen Speisekanals 15' zu einer Druckquelle wird in diesem Falle unterbrochen. Indem nun eine zentrale Druckeinspeisung erfolgt, kann durch abgestimmte Betätigung der beiden Steuerventile 17, 18 beispielsweise eine 5/2-Venti1funktion realisiert werden.rear control valves 17, 18 are fluidically linked to one another. This connection can be made, for example, in such a way that the feed channel 15' of the rear control valve 18 is connected to the feed channel 15 of the front control valve 17 via a connecting channel 59 inside the housing, indicated by a dot-dash line. The direct connection of the rear feed channel 15' to a pressure source is interrupted in this case. As a central pressure feed is now carried out, a 5/2 valve function can be implemented, for example, by coordinated actuation of the two control valves 17, 18.

Soweit in der vorstehenden Beschreibung von ring- oder hülsenartiger Bauform die Rede ist, bezieht sich dies sowohl auf kreisförmige als auch auf unkreisförmige und zum Beispiel elliptische oder ovale Querschnitt-Formgebungen. Die unkreisförmige Querschnittsgestalt kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn auch die Kolbenstange über einen unkreisförmigen Querschnitt verfügt. Zweckmäßigerweise paßt man zumindest den Innenquerschnitt des Magnetankers an die Außenkontur der Kolbenstange an.As far as the above description refers to a ring or sleeve-like design, this refers to both circular and non-circular and, for example, elliptical or oval cross-sectional shapes. The non-circular cross-sectional shape can be particularly advantageous if the piston rod also has a non-circular cross-section. It is advisable to adapt at least the inner cross-section of the magnet armature to the outer contour of the piston rod.

Claims

G 18 018 - les 25.07.1997 FESTO AG & Co, 73734 Essiingen &Pgr; uidbetätigter Arbeitszy1inder Claims

1. Fluid-operated working cylinder, with a housing (1) which contains a receiving space (2) delimited by two end-side end walls (5, 6), in which there is an axially displaceable piston (3) which is connected to a piston rod (12) which passes through at least the front end wall (5), the front end wall (5) being equipped with at least one electromagnetically actuated control valve (17) which serves to control the fluid loading of the piston (3), which has at least one magnetic coil (23) and a movable magnetic armature (24) associated therewith which serves to actuate at least one control section (25, 26) of the control valve (17), characterized in that the magnetic coil (23) and the magnetic armature (24) of the control valve (17) are passed through by the piston rod (12).

2. Working cylinder according to claim 1, characterized in that the direction of movement (33) of the magnet armature runs at least substantially (24) parallel to that (22) of the piston rod (12). 2

;·

3. Working cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the piston rod (12) is enclosed by the magnetic coil (23) and the magnetic armature (24) of the control valve (17) in a coaxial arrangement.

4. Working cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one control section (25, 26) of the control valve (17) encloses the piston rod (12) and is axially connected to a piston rod

(12) is opposite the ring-shaped valve seat (27, 28) which is fixed to the housing.

5. Working cylinder according to claim 4, characterized in that the control valve (17) has two axially oppositely oriented control parts (25, 26), each of which is opposite an annular valve seat (27, 28) fixed to the housing, wherein one control part (25) controls the fluid supply and the other control part (26) controls the fluid discharge with respect to one of the working chambers (13, 14) divided off by the piston (3) in the receiving space (2), and in particular with respect to the front working chamber (13).

6. Working cylinder according to claim 5, characterized in that in the front end wall (5) a piston rod (12) surrounding the front working chamber

(13) an annular space (53) is present, which, depending on

Switching position of the magnet armature (24) communicates with a feed channel (15) or a discharge channel (16).

7. Working cylinder according to one of claims 1 to

6, characterized in that the at least one control part (25, 26) is provided on the magnet armature (24).

8. Working cylinder according to one of claims 1 to

7, characterized in that the magnet armature (24) surrounding the piston rod (12) has a ring-like or sleeve-like shape.

9. Working cylinder according to claim 8, characterized in that the magnet armature (24) has an annular disk-shaped armature section (47) projecting into the region axially upstream of the magnet coil (24).

10. Working cylinder according to claim 9, characterized in that the magnet armature (24) has a hollow cylindrical armature section (45) which is surrounded radially on the outside by the magnet coil (23) and which projects coaxially from the annular disk-shaped armature section (47).

11. Working cylinder according to one of claims 1 to 10, characterized in that the magnetic coil (23) enclosing the piston rod (12) has a ring-like or sleeve-like shape. 4

12. Working cylinder according to one of claims 1 to 11, characterized in that the control valve (17) is designed to be annular overall and preferably encloses the piston rod (12) coaxially.

13. Working cylinder according to claim 12, characterized in that the control valve (17) is arranged axially between two annular cover parts (34, 35) of the front end wall (5) designed as an end cover (7).

14. Working cylinder according to one of claims 1 to

13, characterized in that the front end wall (5) has several control valves (17) arranged axially one after the other.

15. Working cylinder according to one of claims 1 to

14, characterized in that the rear end wall (6) is also equipped with a control valve (18) which can be functionally linked to the front control valve (17).

16. Working cylinder according to one of claims 1 to

15, characterized in that there is a continuous piston rod (12) passing through both end walls (5, 6), with each end wall (5, 6) being assigned a control valve (17) through which the piston rod (12) passes.