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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem Druckmittelzylinder, insbesondere in einem
pneumatischen Zylinder, zum undrehbaren Montieren einer Kolbenstange, welche durch eine
Zylinderendwand ragt und mit einem Kolben verbunden ist, der in einem Zylinderrohr
zwischen zwei Zylinderendwänden verschieblich ist.
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Derartige Vorrichtungen werden in Fällen eingesetzt, in denen die Kolbenstange ein
Werkzeug, einen Halter oder dgl. trägt, das sich während des Arbeitshubes des Kolbens nicht
drehen darf, obwohl das spezielle Werkzeug, der Halter oder dgl. einem Drehmoment ausgesetzt
sind. Um ein undrehbares Montieren der Kolbenstange zu erzielen, hat man bisher eine
Anordnung mit einem fixierten, genuteten Schaft eingesetzt, dessen eines Ende an einer
Zylinderendwand befestigt ist, so daß er sich längs der Mittelachse des Zylinders erstreckt, wobei
der Kolben ein zentrales Loch mit einer Buchse aufweist, welche undrehbar längs des
genuteten Schaftes geführt ist. Der Kolben ist mit einem rohrförmigen Abschnitt der Kolbenstange
verbunden, der den genuteten Schaft umschließt und sich durch die entgegengesetzte
Zylinderendwand erstreckt, wo er beispielsweise mit einem externen Kolbenstangenabschnitt
verbunden ist.
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Diese Anordnung funktioniert in vielen Fällen sehr gut, hat jedoch die folgenden Nachteile:
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- sie ist kompliziert und teuer;
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- die Montage der verschiedenen Bauteile ist zeitaufwending;
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- es kann unbeabsichtigtes Drehen auftreten, weil der genutete Schaft nicht steif genug
ist, insbesondere dann, wenn der Kolben sich in seiner Endposition entgegengesetzt
dem fixierten Ende des genuteten Schaftes befindet. Dieses Problem wird noch
schwieriger bei langen Hüben;
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- eine Drehbewegung kann auch aufgrund eines Spieles zwischen der Kolbenbuchse
und dem genuteten Schaft auftreten; wegen Verschleisses nimmt das Spiel mit der
Gebrauchsdauer zu.
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Eine andere Vorrichtung ist aus der deutschen veröffentlichten Anmeldung DE-A-26 37 290
bekannt, in der ein Druckmittelzylinder mit drei inneren Zugstangen beschrieben ist. Die drei
Zugstangen dienen auch als Führungsstangen und passen durch entsprechende Löcher im
KQlben. Jede Zugstange ist an den Endwänden mittels Gewindebolzen verankert, die in
Gewindebohrungen in der Endwand bzw. den Stangen gehalten sind.
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Um jedoch eine perfekte Ausrichtung der Führungsstangen zueinander als auch bezüglich der
zentralen Achse des Zylinderrohres zu erzielen, ist erforderlich, die verschiedenen Teile mit
sehr genauen Abmessungen zu fertigen. Daher ist der Druckmittelzylinder ziemlich
kompliziert und teuer herzustellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der oben angegebenen Art zu schaffen, welche
die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und somit einfacher und billiger wie auch
verschleißbeständiger und steifer ist als die bisher bekannten Vorrichtungen.
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Diese Aufgabe ist für einen Druckmittelzylinder mit mindestens einer gradlinigen
Führungsstange, welche sich axial zwischen zwei Zylinderendwänden erstreckt und mit Gleitsitz durch
eine abgedichtete Öffnung im Kolben in radialem Abstand von der Mittelachse des
Zylinderrohres erstreckt, gelöst, wobei die Endabschnitte der Führungsstange an jeder Zylin-
derendwand in Befestigungsmitteln montiert sind und die Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, daß
mindestens eines der Befestigungsmittel zumindest in Umfangsrichtung im Zusammenhang
mit der Montage des Druckmittelzylinders justierbar ist, um eine exakte Ausrichtung der
Führungsstange parallel zur Mittelachse des Zylinderrohres zu ermöglichen, und daß das besagte
Befestigungsmittel von außen her nach seiner Justierung in seiner Position fixiert wird.
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Da die Führungsstange in radialem Abstand von der Mittelachse angeordnet ist, widersteht sie
wirksam einem auf die Kolbenstange außerhalb des Zylinders angreifenden Moment. Ferner
ist die Führungsstange an beiden Enden fixiert, so daß die Steifigkeit der Vorrichtung
benachbart jeder Endposition des Kolbens sehr hoch ist.
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Die Fertigung und Montage der Vorrichtung ist durch Ausrichten der Führungsstange
ausschließlich in Verbindung mit der Montage vereinfacht. Es ist daher möglich, auf enge
Herstelltoleranzen der Befestigungsmittel zu verzichten.
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Vorteilhafte weitere Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen unter Schutz gestellt und
ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung einer bevorzugten Ausführung.
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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Seitenansicht eines pneumatischen
Zylinders nach der Erfindung;
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Fig. 2 zeigt einen Teil des Zylinders in größerem Maßstab in einem Bereich zwischen dem
Zylinderrohr und einer Zylinderendwand; und
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Fig. 3 zeigt ebenfalls in größerem Maßstab den axialen Durchlaß der Führungsstange durch
den Kolben.
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In Fig. 1 ist ein pneumatischer Zylinder gezeigt, der im wesentlichen ein Zylinderrohr 1, zwei
Zylinderendwände 2, 3 an jedem Ende des Zylinderrohrs, einen innerhalb des Zylinderrohrs 1
verschieblichen Kolben 4 und eine Kolbenstange 5 umfaßt, welche am Kolben 4 befestigt ist
und durch eine der Zylinderendwände, d. h. die Zylinderendwand 3, hindurchragt. Bei dieser
Ausführung bestehen das Zylinderrohr 1, die Zylinderendwände 2, 3 und der Kolben aus
Aluminium, während die Kolbenstange 5 aus rostfreiem Stahl besteht.
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Das in Fig. 1 gezeigte Zylinderrohr ist verhältnismäßig kurz und kann in der Praxis viel länger
sein. Wie im Stand der Technik bekannt, ist der Kolben 4 mit dämpfenden Schultern 4a
ausgestattet, welche mit zentralen Aussparungen in den Endwänden 2, 3 zum Dämpfen der
Kolbenbewegung in jeder Endposition zusammenwirken, sowie mit den Umfang umgebenden
Ringelementen, d. h. einem Gleitführungsring 6 aus starrem Kunststoff niedriger Reibung
gegenüber der Innenseite des Zylinderrohrs 1 und zwei Dichtringen 7 aus elastischem
Werkstoff, die auf beiden Seiten des Gleitführungsringes 6 angeordnet sind und je eine Lippe 7a
haben, die wirksam gegenüber dem Zylinderrohr abdichten. Siehe Fig. 3.
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Der pneumatische Zylinder ist ferner mit gewöhnlichen Zugstangen 8 versehen, welche die
Endwände 2, 3 zu den Enden des Zylinderrohres 1 hin abstützen, sowie mit
Druckluftverbindungen 9, 10 in den Endwänden 2, 3 zum Steuern der Bewegung des Kolbens 4.
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Die soweit beschriebenen Teile des pneumatischen Zylinders sind wohl bekannt. Gemäß der
Erfindung ist eine Führungsstange 11 innerhalb des Zylinders montiert und erstreckt sich
zwischen den Endwänden 2, 3 durch ein abgedichtetes Durchgangsloch 12 im Kolben 4. Die
Führungsstange 11, welche bei dieser Ausführung aus rostfreiem Stahl besteht, hält somit den -
Kolben in einer wohl definierten Winkelposition bezüglich des Zylinderrohrs 1 und der
Endwände 2, 3 und kann einem Drehmoment widerstehen, welches an der Kolbenstange 5 von
außen angreift. Ein solcher Momentenwiderstand der Kolbenstange 5 und des Kolbens 4
werden besonderes wirksam, weil die Kolbenstange 11 in einem Abstand von der Mittelachse L
gelegen ist, so daß der radiale Hebel, d. h. der Abstand zwischen der Mittelachse L und der
Führungsstange 11 beträchtlich ist. Vorzugsweise ist dieser Abstand größer als der halbe
Radius des Zylinderrohrs 1.
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Für einen ordnungsgemäßen Betrieb des pneumatischen Zylinders ist wesentlich, daß die
Führungsstange 11 exakt parallel zur Mittelachse L ausgerichtet ist, so daß die Reibung niedrig
bleibt und Verschleiß soweit wie möglich vermieden wird. Zu diesem Zweck sind die Enden
der Führungsstange 11 an den Endwänden 2, 3 derart befestigt, daß eine Justierung der
Befestigung im Zusammenhang mit der Montage geschehen kann.
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Die Befestigungsmittel für die Führungsstange 11 sind von entsprechenden Löchern 13a und
14a gebildet, welche axial in Einsatzringe 13 und 14 gebohrt sind, die jeweils an einer
Endwand 2 bzw. 3 angeordnet sind. Die Einsatzringe 13 und 14 bestehen bei dieser Ausführung
aus Aluminium und haben umlaufende Flansche 13b und 14b, welche jeweils in einer
Umfangsnut 15 und 16 in den Endwänden 2, 3 teilweise im Gebiet der Erstreckung des
Zylinderrohrs 1 eingepaßt sind. Vergleiche Fig. 2.
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Die Bohrungen 13a und 14a sind vorher exakt in gleichem radialen Abstand von der
Mittelachse wie das Durchgangsloch 12 im Kolben 4 vorgebohrt. Wenn der Zylinder montiert
wird, werden die Einsatzringe 13, 14 mit ihren umlaufenden Flanschen 13b, 14b in die
entsprechenden Nuten 15, 16 der Endwände eingepaßt, und das Zylinderrohr 1 wird ziemlich
lose zwischen den Zylinderendwänden 2, 3 durch manuelles Anziehen der Muttern der
Zugstangen 8 zusammengezogen. Zu diesem Zeitpunkt kann jeder Einsatzring 13, 14 noch in
Umfangsrichtung drehen.
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Während der Montage werden die Bohrungen 13a, 14a etwa einander gegenüber und etwa
parallel zur Mittelachse L ausgerichtet, und die Führungsstange 11 wird mit ihren
Endabschnitten in die beiden Bohrungen 13a, 14a eingepaßt. Darauf wird der Kolben 4 mittels der
Kolbenstange 5 hin- und herverlagert, und die Einsatzringe 13, 14 werden dann selbsttätig in
Umfangsrichtung positioniert, wenn der Kolben jede Endstellung erreicht. Auf diese Weise
wird ein feines Positionieren erreicht, so daß die Kolbenstange exakt parallel zur Mittelachse
L ausgerichtet wird.
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Darauf werden die Zugstangen 8 bis zu einem gegebenen Spannungswert angezogen, so daß
die umlaufenden Flansche 13b, 14b der Einsatzringe 13, 14 zwischen den entsprechenden
Enden des Zylinderrohrs 1 und den Gründen der Umfangsnuten 15, 16 eingeklemmt werden.
Das erforderliche Dichten wird mittels der Dichtungsringe 17, 18 (s. Fig. 2) erreicht, welche
in entsprechenden Nuten aufgenommen sind und gegen die Innenwand des Zylinderrohrs 1
und die radial äußere Begrenzungswand der Ringnut 15 in der Endwand abdichten. Wie aus
Fig. 2 hervorgeht, hat die Führungsstange 11 ein gewisses axiales Spiel zu den Endwänden 2
und 3, wodurch die Führungsstange 11 selbst nach dem Einklemmen des Zylinderrohrs
zwischen den Endwänden 2 und 3 exakt gerade gehalten wird.
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Auf das axiale Spannen der Zugstangen 8 sind die Einsatzringe in entsprechenden
Winkelpositionen festgeklemmt, welche die Führungsstange exakt parallel zur Mittelachse L
ausgerichtet halten. Falls erwünscht, kann jedoch jeder Einsatzring 13, 14 in einer solchen Position
verriegelt werden, z. B. durch Bohren eines Lochs 19 radial von der Außenseite durch die
Endwand 2, 3 und in bestimmtem Abstand 20 in den Umfangsflansch 13b des Einsatzringes,
worauf ein Verriegelungsstift 21 eingeführt wird, welcher den Einsatzring mit festem Sitz
relativ zur Endwand in Position hält. Da die Löcher 19, 20 axial zwischen den
Dichtungsringen 17, 18 liegen, findet kein Lecken von Druckluft im Bereich des Verriegelungsstiftes 21
statt. Alternativ kann der Einsatzring mittels einer axial durch die Endwand 2, 3 eingeführten
Schraube verriegelt und vorzugsweise mittels eines aushärtenden Klebers versiegelt werden.
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Der Durchgang der Führungsstange 11 durch den Kolben ist deutlich in Fig. 3 dargestellt. Der
Mittelabschnitt des Durchgangslochs 12 enthält eine darin eingepaßte Hülse 22, welche
geringe Reibung gegenüber der Führungsstange 11 aufweist. Die erforderliche Dichtung wird
mittels Lippendichtringen 23, 24 erhalten, welche axial auf jeder Seite der Hülse 22
angeord
net und an Ort und Stelle mittels Scheiben 25, 26 gehalten sind, die beispielsweise aus
Federstahl bestehen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die Justierbarkeit der Befestigungsmittel der Führungsstange
11 auf verschiedene Weise erhalten werden kann. Anstatt von Einsatzringen mit Bohrungen
ist es möglich, einen kleinen Haltekörper einzusetzen, der während der Montage etwas
beweglich ist, z. B. in einer entsprechenden Ausnehmung in der Endwand, und der mittels einer
Schraube in Position fixiert wird, die sich axial durch die Endwand erstreckt, oder dgl.
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Schließlich ist es möglich, ein Ende der Führungsstange von Anfang an fixiert zu halten und
nur ihr entgegengesetztes Ende im Zusammenhang mit der Montage zu justieren.