DE4120170A1 - Druckmittelbetaetigbarer arbeitszylinder - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem druckmittelbetätigbaren Arbeitszy­ linder nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist schon ein solcher druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder aus der DE 37 06 952 A1 bekannt, bei dem ein den Arbeitszylinder steu­ erndes Wegeventil auf einer Flanschplatte montierbar ist, die auf zwei parallel verlaufenden, nebeneinanderliegenden Zugankern dieses Arbeitszylinders angeordnet ist. Um bei diesem Arbeitszylinder eine kompakte Bauweise zu erreichen, werden von den insgesamt vier Zugan­ kern die beiden die Flanschplatte durchdringenden Zuganker hohl aus­ gebildet und als Druckmittelkanäle benutzt, über welche das von dem Wegeventil in die beiden Druckräume beiderseits des Kolbens gesteu­ erte Druckmittel geführt wird. Bei diesem Arbeitszylinder ist nun von Nachteil, daß hier Druckmittelkanäle extern vom eigentlichen Zylinderrohr geführt werden und Übertrittsöffnungen für das Druck­ mittel vom hohlen Zuganker im Deckelbereich vorgesehen werden müssen, wobei eine gegenüber den Zylinderdeckeln zusätzliche Aufnahme­ platte erforderlich ist. Der Arbeitszylinder benötigt daher relativ viele Bauelemente und ergibt zudem eine Vielzahl von Dichtstellen, wobei insbesondere die Übergangstellen von den mit hohen Kräften belasteten Zugankern in die Zylinderdeckel kritisch sind. Der Ar­ beitszylinder baut daher relativ aufwendig, wobei das Risiko von Leckverlusten verhältnismäßig groß ist.

Ferner ist aus der DE 29 18 294 C2 ein druckmittelbetätigbarer Ar­ beitszylinder bekannt, bei dem das zwischen zwei Zylinderdeckeln eingebaute Zylinderrohr als Profilrohr mit außenliegenden Kanälen ausgebildet ist, die mit Hilfe zusätzlicher Bauelemente für unter­ schiedliche Funktionen, wie druckmittelführende Umlaufkanäle oder Befestigungskanäle verwendbar sind. Von Nachteil bei diesem Arbeits­ zylinder ist, daß die außenliegenden Kanäle über ihre gesamte Länge einen Längsschlitz aufweisen müssen, so daß profilierte Bauelemente je nach der entsprechenden Funktion einbaubar sind. Dies führt zu einem hohen Bauaufwand und zu einer Gefahr von Leckage. Ungünstig ist ferner, daß bei Benutzung eines außenliegenden Kanals als Druck­ mittelkanal eine Abdichtung oder Druckmittelverbindung über die stirnseitigen Zylinderdeckel hergestellt werden muß, wodurch auch die Anzahl der druckmittelführenden Bauelemente erhöht wird. Im übrigen wird hier kein Hinweis zum Anbau einer Flanschplatte mit Wegeventil gegeben.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße, druckmittelbetätigbare Arbeitszylinder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er eine kompakte Baueinheit mit integriert angeordneten Druckmittelkanälen erlaubt, wobei die Gefahr von Leckdruckmittel be­ sonders verringert wird. Der Arbeitszylinder kommt mit weniger Bau­ elementen aus, insbesondere solchen mit Druckbeaufschlagung. Zudem ist der Arbeitszylinder leicht handhabbar und vielseitig anwendbar. Er läßt sich platzsparend und damit kostengünstig herstellen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 an­ gegebenen druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinders möglich. Beson­ ders günstig ist eine Bauweise nach Anspruch 2, wodurch sich ein relativ einfaches und kostengünstiges Profilrohr für den Arbeits­ zylinder verwenden läßt. Ferner ist es günstig, wenn der Arbeits­ zylinder gemäß Anspruch 3 ausgebildet wird, so daß die Längsstreben bei Bedarf auch die Funktion von Zugankern übernehmen können. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Arbeitszylinder gemäß den Ansprüchen 4 und 9 ausgebildet, wird, wodurch eine einwandfreie Führung und Hal­ terung der Flanschplatte erzielbar ist. Außerdem ist es günstig, wenn gemäß Anspruch 5 die Anschlüsse für Zulauf und Rücklauf unmit­ telbar an der Flanschplatte ausgebildet werden. Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Be­ schreibung sowie der Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des druckmittelbe­ tätigbaren Arbeitszylinders in einer vereinfachten Weise, Fig. 2 eine Vorderansicht des Arbeitszylinders nach Fig. 1 teilweise im Längsschnitt, Fig. 3 eine Draufsicht des Arbeitszylinders nach Fig. 2 und Fig. 4 eine Seitenansicht nach A in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer, schematischer Darstellung einen druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinder 10, zu dessen Erläu­ terung auch auf die Fig. 2 bis 4 Bezug genommen wird.

Der Arbeitszylinder 10 weist als Gehäuse eine im wesentlichen rohr­ förmig ausgebildete Zylinderbuchse 11 auf, an deren Außenseite eine Flanschplatte 12 angebaut ist, die ihrerseits ein angeflanschtes Wegeventil 13 trägt. Die Zylinderbuchse 11 weist eine durchgehende Führungsbohrung 14 auf, in welcher ein Kolben 15 axial längsver­ schiebbar geführt ist. Am Kolben 15 ist eine Kolbenstange 16 befe­ stigt, welche in einem ersten, vorderen Zylinderdeckel 17 dicht und gleitend geführt ist und durch letzteren hindurch nach außen ragt. Der erste Zylinderdeckel 17 ist kolbenstangenseitig in die Führungs­ bohrung 14 der Zylinderbuchse 11 eingesetzt und dort axial befestigt und begrenzt zusammen mit dem Kolben 15 einen ersten, vorderen Druckraum 18. Auf der Rückseite der Zylinderbuchse 11 ist in die Führungsbohrung 14 ein zweiter Zylinderdeckel 19 fest und dicht ein­ gebaut und begrenzt mit dem Kolben 15 einen zweiten Druckraum 21. Wie die Fig. 1 vor allem in Verbindung mit Fig. 4 besonders deut­ lich zeigt, weist die rohrförmige Zylinderbuchse 11 an ihrer Außen­ oberfläche parallel zur Längsachse verlaufend vier Längsstreben 22 bis 25 auf, von denen die beiden Längsstreben 22, 23 als Führungs­ elemente für die Flanschplatte 12 verwendet werden. Die Längsstreben 22 bis 25 sind auf dem Außenumfang der Zylinderbuchse 11 gleichmäßig verteilt angeordnet, so daß sie im Querschnitt durch die Zylinder­ buchse 11 gesehen auf den Ecken eines Quadrates liegen. Die Längs­ streben 22 bis 25 sind jeweils einstückig nach Art von Profilschie­ nen an der Außenoberfläche der Zylinderbuchse 11 angeformt, so daß die Zylinderbuchse 11 leicht aus einem Profilrohr herstellbar ist. Die Außenoberfläche der Zylinderbuchse 11 ist im Querschnitt gesehen im wesentlichen als Achteck ausgebildet, bei dem die vertikal und horizontal liegenden vier Längsflächen 26 ununterbrochen und eben durchgehen, während an den vier schräg liegenden Längsflächen 27 je­ weils mittig die Längsstreben 22 bis 25 angeformt sind. Jede dieser Längsstreben 22 bis 25 bildet nach außen hin eine etwa halbkreisför­ mige Führungsfläche 28, die jeweils über zwei etwa parallel zueinan­ der verlaufende Führungsflächen 29, 31 in die schräge Längsfläche 27 übergeht.

Jede der Längsstreben 22 bis 25, die über die gesamte Länge der Zy­ linderbuchse 11 verlaufen, weist eine durchgehende Längsbohrung 32 auf. Die beiden axialen Endbereiche jeder Längsbohrung 32 weisen stirnseitig in sie eingebrachte, in axialer Richtung verlaufende, sacklochartige Gewindebohrungen 33, 34 auf. Bei den als Führungsele­ mente benutzten Längsstreben 22, 23 sind in die Gewindebohrungen 33 bzw. 34 jeweils von den betreffenden Stirnseiten her Dichtstopfen 35 eingeschraubt, so daß die Längsbohrung 32 in der ersten Längsstrebe 22 einen ersten Druckmittelkanal 36 bildet. Dieser erste Druckmit­ telkanal 36 steht über eine in der Zylinderbuchse 11 angeordnete erste Schrägbohrung 37 mit dem zweiten Druckraum 21 in Verbindung. In entsprechender Weise ist in der zweiten Längsstrebe 23 ein zwei­ ter Druckmittelkanal 38 ausgebildet, der über eine zweite Schrägboh­ rung 39, welche im Bereich des ersten Zylinderdeckels 17 liegt, mit dem ersten, vorderen Druckraum 18 verbunden ist. Die beiden Schräg­ bohrungen 37, 39 lassen sich in der profilierten Zylinderbuchse 11 einfach herstellen und bilden sogenannte Übertrittsöffnungen zu den beiden Druckräumen beiderseits des Kolbens 15.

Wie die Fig. 1 mit Fig. 4 vor allem deutlich zeigt, weist die Flanschplatte 12 an ihrer Unterseite zwei einseitig offene Halte­ rungsnuten 41, 42 auf, deren Form der Außenkontur der Längsstreben 21, 22 "genau angepaßt ist, so daß die Flanschplatte 12 einwandfrei und axial längsverschieblich auf den Längstreben 21, 22 geführt ist. Die Flanschplatte 12 wird von einer Stirnseite der Zylinderbuchse 11 her auf die Längsstreben 22, 23 aufgeschoben und in einer vorbe­ stimmten Stellung durch Sicherungsschrauben 43 arretiert. Wie Fig. 4 näher zeigt, verlaufen die Mittelebenen der beiden Halterungsnuten 41, 42 senkrecht zueinander, so daß die Flanschplatte 12 die Längs­ streben 22, 23 hintergreift und somit in radialer Richtung unver­ lierbar auf der Zylinderbuchse 11 gehalten ist. In der arretierten Lage hat die Flanschplatte 12 eine solche Stellung, daß der erste Druckmittelkanal 36 in der Längsstrebe 22 über eine erste Über­ trittsöffnung 44 (Fig. 2) und in der Flanschplatte 12 verlaufende Querkanäle 45 mit einem ersten Motoranschluß 46 in einer Flansch­ fläche 47 Verbindung hat. Ein in der Flanschfläche 47 zwischen den beiden Motoranschlüssen 46, 48 liegender Pumpendruckanschluß 52 steht mit einem Zulauf-Anschluß 53 in Verbindung, welcher in einer rückwärtigen Stirnseite 54 der Flanschplatte 12 ausgebildet ist. Bei dem Arbeitszylinder nach den Fig. 2 bis 4 ist in diesem Zu­ lauf-Anschluß 53 zusätzlich ein Winkelstutzen 55 eingeschraubt, der in Fig. 1 einfachheitshalber nicht dargestellt ist. Ferner sind in der Flanschfläche 47 zwei Rücklaufanschlüsse 56, 57 angeordnet, von denen einfachheitshalber in Fig. 1 lediglich die Verbindung vom Rücklaufanschluß 56 zu einem in der Seitenwand der Flanschplatte 12 liegenden Ablaufanschluß 58 dargestellt ist. Wie insbesondere Fig. 3 näher zeigt, sind entsprechend den beiden Rücklaufanschlüssen 56, 57 auch zwei Ablaufanschlüsse vorhanden, in die jeweils eine Abluft­ kappe 59 geschraubt ist. Die beiden Übertrittsöffnungen 44, 51 zwi­ schen der Flanschplatte 12 und den beiden Längsstreben 22, 23 an der Zylinderbuchse 11 sind durch geeignete Dichtungen abgedichtet, so daß am Übergang der Druckmittelkanäle von der Flanschplatte 12 in die Zylinderbuchse 11 kein Druckmittel nach außen lecken kann.

Die Wirkungsweise des Arbeitszylinders 10 wird wie folgt erläutert, wobei vor allem auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird:
In der Fig. 1 ist in vereinfachter Form mit Pfeilen der Verlauf der Druckmittelströmung angegeben, wie er sich bei entsprechend geschal­ tetem Wegeventil 13 und bei ausfahrender Kolbenstange 16 ergibt. Ein zum Betätigen des Arbeitszylinders 10 dienendes, unter Druck stehen­ de Druckmittel wird am Zulaufanschluß 53 in die Flanschplatte 12 eingeführt, wo sie zum Zulauf-Anschluß 52 in der Flanschfläche 47 gelangt. Im Wegeventil 13 selbst strömt nun das Druckmittel von dem Pumpendruck-Anschluß 52 zum ersten Motoranschluß 46 in die Flansch­ fläche 47, worauf es durch die Flanschplatte 12 durch die Querkanäle 45 und die erste Übertrittsöffnung 44 in den ersten Druckmittelkanal 36 in der ersten Längsstrebe 22 strömt. Von dort gelangt es über eine erste Schrägbohrung 37 in den zweiten Druckraum 21 auf die Rückseite des Kolbens 15, so daß der sich dort aufbauende Druck über den Kolben 15 die Kolbenstange 16 nach außen verschiebt. Gleichzei­ tig muß aus dem vorderen Druckraum 18 Druckmittel entweichen. Dies geschieht dadurch, daß der erste Druckraum 18 über die zweite Schrägbohrung 39 mit dem zweiten Druckmittelkanal 38 in der zweiten Längsstrebe 23 verbunden wird. Von dort kann Druckmittel über die zweite Übertrittsöffnung 51 in die Flanschplatte 12 gelangen und über deren Querkanäle 49 zum zweiten Motoranschluß 48 strömen. Das abströmende Druckmittel im zweiten Motoranschluß 48 gelangt durch das Wegeventil 13 hindurch zu den Rücklaufanschlüssen 56, 57 und kann anschließend über den Ablaufanschluß 58 und die Abluftkappe 59 ins Freie gelangen.

Soll die Kolbenstange 16 am Arbeitszylinder 10 eingefahren werden, so wird das 5/2-Wegeventil 13 umgeschaltet. Das Wegeventil 13 steu­ ert dann Druckmittel vom Pumpendruck-Anschluß 52 zum zweiten Motor­ anschluß 48 und somit in den ersten, vorderen Druckraum 18, worauf der auf der Vorderseite druckbelastete Kolben 15 die Kolbenstange 16 einfährt. Gleichzeitig wird Druckmittel aus dem zweiten Druckraum 21 über den ersten Motoranschluß 46 wiederum zum Rücklaufanschluß 56 gesteuert und kann damit über die Abluftkappen 59 entweichen.

Bei vorliegendem Arbeitszylinder 10 liegen somit sämtliche druckbe­ aufschlagten Kanäle innerhalb weniger Bauelemente, wozu im einzelnen das Wegeventil 13, die Flanschplatte 12 und die Zylinderbuchse 11 zählen. Die Gefahr, daß Leckdruckmittel austritt, wird damit äußerst niedrig gehalten. Die Flanschplatte 12 ist in einwandfreier und un­ verlierbarer Weise an der Zylinderbuchse 11 geführt und kann in ihrer axialen Lage an die jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden, indem lediglich die beiden Übertrittsöffnungen 44 und 51 an den bei­ den Längsstreben 22 bzw. 23 entsprechend gebohrt werden. Die Zylin­ derbuchse 11 läßt sich in einfacher und kostengünstiger Weise aus einem Profilrohr herstellen, wobei die beiden Druckmittelkanäle 36 und 38 in beliebiger Weise in zwei nebeneinanderliegenden Längsstre­ ben 22 bis 25 einbaubar sind. Die Schrägbohrungen 37 und 39 lassen sich dabei im Profilrohr fertigungstechnisch leicht herstellen. Die Flanschplatte 12 mit Wegeventil 13 läßt sich demontieren, ohne daß die Zylinderdeckel 17, 19 aus der Zylinderbuchse 11 entfernt werden müssen. Der Arbeitszylinder 10 ist daher vielseitig anwendbar und läßt sich kostengünstig herstellen. Die Längsstreben 22 bis 25 als integrierte Bauteile der Zylinderbuchse 11 übernehmen eine Vielzahl von Funktionen; sie dienen nicht nur zur Führung und Halterung der Flanschplatte 12, sondern bilden zugleich auch druckmittelführende Kanäle zur Steuerung des Arbeitszylinders 10. Ferner lassen sie sich bei Bedarf auch für die Funktion von Zugankern verwenden, wenn an­ stelle der gezeichneten Zylinderdeckel andere Deckelbauarten verwen­ det werden. Selbstverständlich sind an der gezeigten Ausführungsform Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Der Arbeitszylinder ist nicht auf eine Anwendung als Pneumatikzylinder begrenzt, sondern kann auch mit hydraulischem Druckmittel betrieben werden.

Claims (11)

1. Druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder mit einer im wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Zylinderbuchse, die einen in Axialrichtung gleitend geführten Kolben aufnimmt und an beiden Stirnseiten durch Zylinderdeckel verschlossen ist, von denen wenigstens einer von ei­ ner Kolbenstange durchdrungen ist, mit mehreren außerhalb der Zylin­ derbuchse und parallel zu deren Längsachse verlaufenden und im we­ sentlichen gleichmäßig rings um deren Umfang verteilten Führungsele­ menten, von denen zwei nebeneinanderliegende als Lagerung für eine in Längsrichtung verschiebbare Flanschplatte dienen, auf der ein den Arbeitszylinder steuerndes Wegeventil anbaubar ist, wozu die beiden die Flanschplatte tragenden Führungselemente hohl ausgebildet sind und im Bereich der Flanschplatte und der Zylinderdeckel Übertritts­ öffnungen aufweisen, so daß Druckmittel vom Wegeventil in die Druck­ räume beiderseits des Kolbens steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente als in der Zylinderbuchse (11) an deren Außenseite parallel zur Längsachse verlaufende, einstückig mit ihr ausgebildete Längsstreben (22, 23) ausgebildet sind, welche die in Längsrichtung aufgeschobene Flanschplatte (12) unverlierbar an der Zylinderbuchse (11) haltende Führungsflächen (28, 29, 31) aufweisen und daß die Übertrittsöffnungen (39, 37) von den beiden Längsstreben (22, 23) zu den beiden Druckräumen (18, 21) in der Zylinderbuchse (11) angeordnet sind.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbuchse (11) als extrudiertes Teil in Form eines Profilrohres ausgebildet ist, das an seiner Außenseite im Querschnitt gesehen, vier auf den Ecken eines Rechtecks verteilte Längsstreben (22, 23, 24, 25) aufweist, die insbesondere auf den Ecken eines Quadrats an­ geordnet sind und die jeweils eine durchgehende Längsbohrung (32) aufweisen.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrungen (32) in den Längsstreben (22 bis 25) von den Stirn­ seiten der Zylinderbuchse (11) her jeweils in ihren Endbereichen als Gewindebohrungen (33, 34) ausgebildet sind.

4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den beiden Längsstreben (22, 23) zugeordneten Hal­ terungsnuten (41, 42) in der Flanschplatte (12) einseitig offen und so ausgebildet sind, daß die Flanschplatte (12) radial unverlierbar an der Zylinderbuchse (11) gehalten ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlüsse für Zulauf (53) und Rücklauf (58) an der Flanschplatte (12) ausgebildet sind.

6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zylinderbuchse (11) außen im Querschnitt die Form eines im wesentlichen regelmäßigen Achtecks aufweist, wobei die Längsstreben (22 bis 25) jeweils mittig in den vier, paarweise dia­ metral zueinanderliegenden Längsflächen (27) angeordnet sind.

7. Arbeitszylinder nach einem oder mehreren der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Flanschplatte (12) eine Sicherungseinrichtung (43) gegen axiales Verschieben auf den Längs­ streben (22, 23) angeordnet ist.

8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zylinderdeckel (17, 19) in der Zylinderbuchse (11) jeweils axial gesichert angeordnet sind.

9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Längsstrebe (22 bis 25) des Profilrohres im Quer­ schnitt gesehen eine etwa halbkreisförmige Führungsfläche (28) auf­ weist, die über im wesentlichen zueinander parallele Führungsflächen (29, 31) in eine Längsfläche (27) der Zylinderbuchse (11) übergeht.

10. Arbeitszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinderdeckel (17, 19) in eine den Kolben (15) aufnehmende Führungsbohrung (14) eingebaut sind.

11. Arbeitszylinder nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Außendurchmesser der Zylinderdeckel (17, 19) dem Durchmesser der Führungsbohrung (14) entspricht.