DE3113894A1

DE3113894A1 - Druckmittelbetriebener arbeitszylinder

Info

Publication number: DE3113894A1
Application number: DE19813113894
Authority: DE
Inventors: Harald 2427 Malente Klocke
Original assignee: Kuhnke GmbH; H KUHNKE GmbH KG
Current assignee: Kuhnke GmbH; H KUHNKE GmbH KG
Priority date: 1981-04-07
Filing date: 1981-04-07
Publication date: 1982-11-11

Description

Druckmittelbetriebener Arbeitszylinder
Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder, dessen Kolbenstange in jeder gewünschten Position mit einer druckmittelbetriebenen, ortsfest angeordneten Vorrichtung stufenlos fixierbar ist, indem ein radial verstellbares Klemmelement gegen einen Umfangsbereich der Kolbenstange zur Anlage gebracht wird und die Kolbenstange gegen axiale Bewegung sperrt.
Es ist ein druckmittelbetriebener'Arbeitszylinder bekannt, dessen Kolbenstange innerhalb ihres Hubes mittels einer Klemmvorrichtung stufenlos festgestellt werden kann ( DE-GM 76 24 119).
Die in beiden Axialrichtungen wirksame Klemmvorrichtung weist als Klemmteile segmentförmige Reibbeläge auf, die die Kolbenstange kreisringförmig umgeben, und ist in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht, das in Verlängerung des Arbeitszylinders am Kopf desselben befestigt ist. Dieses Gehause weist eine relativ große Anzahl von einzelnen Bauteilen auf, die kompliziert geformt sind, so daß die Herstellung der Klemmvorrichtung beträchtliche Kosten verursacht. Weiterhin wird die Klemmstellung rein mechanisch bewirkt, wobei die Klemmkraft von einer axial wirkenden Tellerfederanordnung ausgeht und über einen relativ aufwendigen Aufbau in eine radial-zentrale Richtung umgelenkt wird. Zur Aufhebung der Klemmkraft wird ein Fluid unter Druck gesetzt, das der Tellerfederkraft entgegen wirkt.
Derartige Arbeitszylinder werden häufig in Verbindung mit Steuerungen verwendet, mit deren Hilfe die Kolbenstange in eine vorbestimmte Stellung gebracht wird, wobei die jeweilige Stellung nach Möglichkeit unter Einhaltung enger Toleranzen eingenommen werden soll. Der Federweg der Tellerfederanordnung sowie die Fertigungstoleranzen aller zusätzlichen, sich bewegenden Bauteile der Klemmvorrichtung ergeben jedoch einen großen Toleranzbereich, der die Erreichung bzw. Einnahme der jeweils gewünschten Kolbenstangenposition nicht mit der gewünschten Genauigkeit sicherstellt. Ferner ist es sehr schwierig, die Kraft der Tellerfederanorndung und damit die Reibkraft zwischen den Reibbelägen und der Kolbenstange zwecks Erzielung eines Schleichganges der Kolbenstange entsprechend feinfühlig zu steuern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Schaffung eines druckmittelbetriebenen Arbeitszyiinders, der in seinem Aufbau weiter vereinfacht ist, die Kolbenstange schont und ferner eine genaue Ansteuerung der gewünschten Kolbenstangenposition mittels externer Steuerungen ermöglicht.
Die Irjsungder Aufgabe besteht dann, daß bei dem einleitend angeführten Arbeitszylinder das Klemmelement als eine elastische, koaxial zur Kolbenstange angeordnete und beidendig dicht eingespannte Manschette ausgebildet ist, die auf ihrer von der benachbarten Kolbenstangenoberfläche abgekehrtcn Seite und zwischen den beiden Einspannstellen mit dem Druckmittel beaufschlagbar ist.
Ein derartig' gestalteter Arbeitszylinder ist sehr einfach aufgebaut, da lediglich die elastische Manschette als einziges bewegliches Bauteil der Klemmausgestaltung vorgesehen ist und an einer sehr einfachen Halterung montiert sein kann, wobei sich auch die Zuführung des Fluiddruckmittels zu der Manschette sehr einfach gestaltet. Die Anwendung der Manschette gestattet ferner die Verwendung elastomerer Werkstoffe von hoher Verschleißfestigkeit für die Manschette selbst, so daß die Kolbenstange entsprechend geschont wird.
Insgesamt ergibt sich aufgrund der Manschette ein fertigungstechnisch sehr vereinfachter Aufbau einer Klemmvorrichtung für die Kolbenstange eines Arbeitszylinders. Schließlich erlaubt die Manschette eine sehr genaue und feinfühlige Steuerung ihres Anpreßdruckes an die Kolbenstange, so daß die Reibkraft zwischen Manschette und Kolbenstange fein dosiert werden kann.
Dadurch ist es möglich, die Kolbenstange mittels externer Steuereinrichtungen, die z.B. Prozessoren einschließen können, in denen entsprechende Wegvorgaben programmiert sind, unter Einhaltung sehr enger Toleranzen in die gewünschten Positionen zu bringen und dort zu fixieren.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angege n, gemäß dem die Manschette und ihre Halterung zur einfachen Verbindung miteinander ausgebildet sind.
Die Erfindung ist nachstehend unter Einbeziehung der anliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 und 2 zwei Ausführungsformen im Axialschnitt, Figur 3 die Einzelheit X der Figur 2 im Axialschnitt.
Der allgemein mit 1 bezeichnete Arbeitszylinder gemäß Figur 1 besteht aus dem üblichen Zylinder 2, der Kolbenstange 3 mit ihrem nicht gezeigten Kolben und dem vereinfacht dargestellten Zylinderkopf 4. Der Kopf 4 trägt mittels einer beispielsweisen Gewindeverbindung 5 in koaxialer Verlängerung des Zylinders 2 eine hohlzylindrische Halterung 6, deren Innenraum zum einen die Kolbenstange 3 und weiter eine hülsenförmige und elastische Manschette 7 aufnimmt, die die Kolbenstange 3 koaxial und im unbelasteten Zustand mit gewissem Spiel umgibt. Weiter ist der Innenraum so bemessen, daß zwisehen der Seite 8 der Manschette 7, die der Kolbenstange abgekehrt ist, und der Innenwandung 9 des Innenraums ein Ringspalt 10 verbleibt. Zu diesem Ringspaltraum 10 führt eine Anschlußleitung 11, um den Raum 10 mit einem Druckfluid zu versorgen. In Abänderung des Ringspaltraumes ist ein solcher aufgrund der Elastizität der Manschette 7 nicht unbedingt erforderlich, um die Manschette in Richtung der Kolbenstange 3 auszulenken.
Die Halterung 6 für di( Marlschette 7 ist ferner mit zwe I<.tnynuten 12 und 13 versehen, und die Manschette weist an ihren Endbereichen radial auswärts gerichtete Umfangswülste 14 bzw.
15 auf, die im Profil den Nuten 12 bzw. 13 entsprechen, jedoch mit etwas Übermaß in der Breite versehen sind, um in den Nuten fest eingespannt zu sein.
Die Wirkungsweise der Manschette ist denkbar einfach. Ist die Kolbenstange 3 in die gewünschte Position verfahren worden, was z.B. mit Hilfe einer externen Steuereinrichtung für vorprogrammierte Wegvorgaben geschehen kann, so wird der Ringspaltraum 10 über die Anschlußleitung 11 mit Druckfluid versorgt, das die aus einem Elastomer- oder Gummimaterial bestehende Manschette 7 beaufschlagt und diese in Richtung der Kolbenstange 3 auslenkt. Die schließlich radial auf die Kolbenstange wirkende Anpreßkraft der Manschette klemmt die Kolbenstange dann fest ein. Die Verwendung, Formgestaltung, Anordnung sowie die Wirkungsweise der vorstehend erläuterten Manschette erlauben eine genaue Fixierung der Kolbenstange 3 in jeder gewünschten Position unter Einhaltung sehr enger Toleranzen innerhalb des Kolbenhubes.
In den Figuren 2 und 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Arbeitszylinders dargestellt, bei der für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern gelten.
Der hauptsächliche Unterschied dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Manschette nicht am Außenumfang der Kolbenstange 3 angreift, sondern an einer Innenumfangswandung der Kolbenstange. Die Kolbenstange weist eine von ihrem den Kolben 16 tragenden Ende ausgehende Axialbohrung 17 auf 1 die in der Kolbenstange koaxial verläuft und bei eingefahrener Stange bis zum Kopfende 4 des Zylinders 2 reicht. In diese Axialbohrung 17 ragt eine am Zylinderfußende 18 starr befestigte und ebenfalls bis zum Zylinderkopfende 4 reichende Hohlstange 19 als Manschettenhalterung hinein. Der dem Kopf 4 zugekehrte Endbereich der Stange 19 trägt die Manschette 7, utld zwar mittls der Nuten 12 und 13, die in die Stange eingelassen sind (Figur 3). Die Hohlstange besitzt ausreichendes Spiel zur. Wandung der Axialbohrung 17, um die Manschette 7 aufnehmen zu können. Auch hier ist der Ringspaltraum 10 zwischen der Manschette 7 und der Hohlstange 19 vorgesehen, der über einen Durchgang 20 gespeist wird, der mit dem axialen Versorgunqskanal 21 der Hohlstange kommuniziert, der wiederum von außen mit Druckfluid versorgt wird. Die Manschette wird in diesem Fall radial nach außen ausgelenkt und legt sich an die Wandung 17a der Axialbohrung 17 an, um die Kolbenstange 3 zu fixieren. Dies geschieht, nachdem die Kolbenstange infolge Beaufschlagung ihres Kolbens 16 über die Druckfluidanschlüsse A oder B in die gewünschte Position verfahren worden ist.
Soll die Kolbenstangenklemmung aufgehoben werden1 wird der Ringspaltraum 10 entlastet, und die Manschette 7 zieht sich bei beiden Ausführungsformen aufgrund ihrer Elastizität in ihre ursprüngliche Form zurück, so daß die Kolbenstange zu einer weiteren Axialbewegung frei ist. Dabei kann auch so vorgegangen werden, daß der Ringspaltraum teilbelastet ist, so daß die Kolbenstange im Schleichgang verfahren werden kann, was dann vorteilhaft ist, wenn die Kolbenstange vorher im Eilgang verfahren worden ist.

Claims

Patentansprüche Fh Drucknittelbetriebener Arbeitszylinder, dessen Kolbenstange in jeder gewünschten Position mit einer druckmittelbetriebenen, ortsfest angeordneten Vorrichtung stufenlos fixierbar ist, indem ein radial verstellbares Klemmelement gegen einen Umfangsbereich der Kolbenstange zur Anlage gebracht wird und die Kolbenstange gegen axiale Bewegung sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement als eine elastische, koaxial zur Kolbenstange angeordnete und beidendig dicht eingespannte Manschette (7) ausgebildet ist, die auf ihrer von der benachbarten Kolbenstangenoberfläche abgekehrten Seite (8) und zwischen den beiden Einspannstellen mit dem Druckmittel beaufschlagbar ist.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (7) an ihren beiden Einspannstellen radiale, der Kolbenstange abgewandte Umfangswülste (14, 15) aufweist, die in entsprechenden Nuten (12 bzw. 13) einer Manschettenhalterungeingespannt ist.
3. Arbeitszylinder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch (ekennzeichnet, daß die Manschette (7) hülsenförmig ausgebildet ist und aus einem Elastomer- oder Gummimaterial besteht.
4. Arbeitszylinder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dessen Kolbenstange mit einer von ihrem Kolbentragende her ausgehenden Axialbohrung versehen ist, in die eine am Zylinderfußende befestigte und bis zum Zylinderkopfende -reichende Hohlstange mit radialem Spiel koaxial eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlstange (19) als Manschettenhalterung ausgebildet ist und die Manschette an ihrem dem Kopf (4) des Zylinders (2) zugekehrten Endbereich in Nuten (12, 13) eingespannt trägt und daß die Manschette (7) gegen die Wandung (17a) der Axialbohrung (17) der Kolbenstange (3) zur Anlage bringbar ist.