EP1274945B1

EP1274945B1 - Arbeitszylinder

Info

Publication number: EP1274945B1
Application number: EP01917016A
Authority: EP
Inventors: Kurt Stoll; Alfredo Hofmann; Manfred Moritz
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2004-09-01
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: ATE275242T1; BR0110179A; DE50103472D1; US6755115B2; US20030047065A1; EP1274945A1; WO2002068828A1

Description

Die Erfindung betrifft einen durch Fluidkraft betätigbaren Arbeitszylinder, insbesondere Pneumatikzylinder,

mit einem Zylindergehäuse, das einen Kolbenaufnahmeraum enthält, in dem ein durch Fluidbeaufschlagung verschiebbarer Kolben angeordnet ist, der mit einer an der Vorderseite des Zylindergehäuses herausragenden Kolbenstange bewegungsgekoppelt ist,
mit einem an der Rückseite des Zylindergehäuses angesetzten Steuerungsgehäuse, das bei der Steuerung der Fluidbeaufschlagung des Kolbens mitwirkende Steuerungskomponenten enthält, unter denen sich eine elektrisch betätigbare Ventileinrichtung sowie eine bei der elektrischen Ansteuerung der Ventileinrichtung mitwirkende Ventil- und/oder Steuerelektronik befindet,
mit außen am Steuerungsgehäuse vorgesehenen, zum Einspeisen elektrischer Steuersignale dienenden elektrischen Anschlussmitteln, die im Steuerungsgehäuse mit der Ventilund/oder Steuerelektronik verbunden sind,
und mit außen am Steuerungsgehäuse vorgesehenen, zum Einspeisen eines Betätigungsfluides dienenden fluidischen Anschlussmitteln, die mit der Ventileinrichtung verbunden sind, von der Steuerkanäle ausgehen, die in der Wandung des Zylindergehäuses zum Kolbenaufnahmeraum geführt sind.

Durch Fluidkraft betätigbare Arbeitszylinder verfügen in der Regel über ein längliches Zylindergehäuse, in dem ein durch Fluidbeaufschlagung verschiebbarer Kolben angeordnet ist, der mit einer an der Vorderseite des Zylindergehäuses herausragenden Kolbenstange in Verbindung steht.

Im Falle eines aus der EP 0713980 A2 bekannten Arbeitszylinders sind am Zylindergehäuse Steuerungskomponenten angeordnet, die bei der Steuerung der Fluidbeaufschlagung des Kolbens mitwirken. Diese Steuerungskomponenten enthalten eine in einer Verankerungsnut befestigte Steuerelektronik sowie in Ausnehmungen der Gehäusedeckel des Zylindergehäuses untergebrachte Ventile.

Bei einem aus der EP-A-0 930 130 bekannten Arbeitszylinder der eingangs genannten Art sind rückseitig an das Zylindergehäuse wahlweise ein oder mehrere Anschlussmodule anbaubar. Auf diese Weise lässt sich der Arbeitszylinder beispielsweise mit einem elektrisch gesteuerten Wegeventil ausrüsten, sowie mit einer elektronischen Platine zum Senden und Empfangen von Informationssignalen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der trotz unmittelbarer Ausstattung mit zur Betätigung verwendeten Steuerungskomponenten über kompakte Abmessungen verfügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Steuerungsgehäuse seitlich, über den Umfang verteilt, mehrere, durch entfernbare Gehäusedeckel verschlossene Zugangsöffnungen auf, wobei eine Zugangsöffnung den elektrischen Antriebsmitteln der Ventileinrichtung gegenüberliegt und eine weitere Zugangsöffnung im Bereich der Ventil- und/oder Steuerelektronik angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder lässt sich in sehr schlanker Bauweise ausführen, da die relevanten Steuerungskomponenten in rückseitiger Verlängerung des Zylindergehäuses platziert sind. Es ist insbesondere möglich, die Formgebung des Steuerungsgehäuses so zu wählen, dass seine Außenkontur des Steuerungsgehäuses so zu wählen, dass seine Außenkontur nicht über die Außenkontur des sich axial anschließenden Zylindergehäuses hinausragt. Hinzu kommt, dass die ventileinrichtung und die zu deren elektronischer Ansteuerung verwendete Ventil- und/oder Steuerelektronik geschützt in einem rückseitig an das Zylindergehäuse angesetzten weiteren Gehäuse untergebracht sind, das als Steuerungsgehäuse bezeichnet wird. Auf diese Weise ist auch gewährleistet, dass die relevanten Komponenten konzentriert an der gleichen Stelle angeordnet sind, was bei Anschluss- und/oder Wartungsarbeiten die Handhabung erheblich erleichtert. Die Einspeisung des Betätigungsfluides erfolgt über die am Steuerungsgehäuse vorgesehenen fluidischen Anschlussmittel, wobei die Fluidzufuhr zum Kolbenaufnahmeraum über in das Zylindergehäuse integrierte, als Steuerkanäle bezeichnete Fluidkanäle erfolgt, so dass keine losen Fluidleitungen am Umfang des Zylindergehäuses installiert werden müssen. Das Steuerungsgehäuse verfügt über mehrere über den Umfang verteilte Zugangsöffnungen, die durch Gehäusedeckel verschlossen sind, die sich bei Bedarf entfernen lassen, um Zugang zu den im Steuerungsgehäuse untergebrachten Steuerungskomponenten zu erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Insbesondere wenn das Steuerungsgehäuse und das Zylindergehäuse eine zumindest annähernd identische Außenkontur besitzen, ist es von Vorteil, wenn eine rechteckige Außenkontur gewählt ist, insbesondere mit quadratischer Formgebung. Der Arbeitszylinder lässt sich auf diese Weise sehr einfach installieren und eventuell mit anderen Gerätschaften leicht verknüpfen.

Bei rechteckförmig konturiertem Steuerungsgehäuse bietet es sich an, mehrere Zugangsöffnungen an unterschiedlich orientierten Seitenflächen des Steuerungsgehäuses vorzusehen.

Im Umfangsbereich des Kolbenaufnahmeraumes sind am Zylindergehäuse zweckmäßigerweise Sensormittel vorgesehen, die zur Positionserfassung des Kolbens dienen und deren elektrische Kontaktierung mittels geeigneter Sensorsignalleiter erfolgt, die in das Steuerungsgehäuse hineingeführt sind. Dort können sie an eine eventuell vorhandene Steuerelektronik angeschlossen sein oder mit den elektrischen Anschlussmitteln in Verbindung stehen, über die eine externe Steuereinrichtung angeschlossen werden kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Bauform ist ein Gehäusedeckel als Träger für eine Ventil- und/oder Steuerelektronik ausgebildet, die an der Innenseite des Gehäusedeckels angebracht ist. Hier kann die Ventil- und/oder Steuerelektronik durch Entfernen des Gehäusedeckels sehr einfach und in übersichtlicher Weise zugänglich gemacht werden.

Die Steuerungskomponenten können eine einfache Ventilelektronik beinhalten, die beispielsweise eine Spannungswandlerschaltung besitzt oder sonstige für die Betätigung der elektrischen Ventileinrichtung notwendige oder vorteilhafte Komponenten aufweist. Die für den Betrieb erforderlichen elektrischen Steuersignale können über die elektrischen Anschlussmittel eingespeist werden, die über ein weiterführendes Kabel an eine externe Steuerelektronik anschließbar sind. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, zusätzlich oder anstelle einer Ventilelektronik eine Steuerelektronik im Steuerungsgehäuse vorzusehen, die zweckmäßigerweise eine Feldbuselektronik enthält und die Möglichkeit schafft, den Arbeitszylinder über einen Bus mit anderen Geräten zu verketten oder an eine externe Steuerung anzuschließen. Die Steuerelektronik kann auch unmittelbar selbst mit einem Steuerprogramm ausgestattet sein, das einen vorbestimmten Betriebsablauf des Arbeitszylinders hervorruft, wenn die Steuerelektronik über die elektrischen Anschlussmittel mit externen Steuersignalen versorgt wird.

Prinzipiell wäre es möglich, das Steuerungsgehäuse als ringsum geschlossenen Körper auszubilden. Es ist allerdings wesentlich vorteilhafter und auch platz- und materialsparender, das Steuerungsgehäuse topfähnlich mit rundem oder mehreckigem Querschnitt auszubilden und mit der dem Boden gegenüberliegenden offenen Seite voraus an die Rückseite des Zylindergehäuses anzubauen. Auf diese Weise bildet das Zylindergehäuse selbst den Abschluss des Steuerungsgehäuses.

Ferner besteht die Möglichkeit, die Ventileinrichtung derart in dem vom Steuerungsgehäuse definierten Innenraum unterzubringen, dass sie sich bei montiertem Steuerungsgehäuse zwischen dem Boden des topfähnlichen Steuerungsgehäuses und dem Zylindergehäuse erstreckt und dort auch fixiert ist. Es kann ein formschlüssiger Eingriff zwischen den erwähnten Komponenten vorgesehen werden, der insbesondere auch dazu dient, Kanalverbindungen herzustellen, über die das Betätigungsfluid in die Ventileinrichtung eingespeist und aus der Ventileinrichtung abgeführt wird.

Bei einem pneumatischen Arbeitszylinder ist es empfehlenswert, sämtliche Abluftöffnungen an der vom Zylindergehäuse abgewandten Rückseite des Steuergehäuses vorzusehen. Hier kann dann auch jede Abluftöffnung mit einem Schalldämpfer ausgestattet werden, insbesondere mit einer integrierten Abluft-Drosseleinrichtung zur Vorgabe der maximalen Kolbengeschwindigkeit.

Bei der Ventileinrichtung sind prinzipiell vielfältige Bauarten denkbar, beispielsweise ein Fünf-Wegeventil oder ein Vier-Wegeventil. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Ausstattung mit zwei Drei-Wegeventilen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1: eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders in perspektivischer Darstellung mit Blick auf die Rückseite,
Fig. 2: eine Seitenansicht des Arbeitszylinders mit Blickrichtung gemäß Pfeil II aus Fig. 1, teilweise aufgebrochen, und
Fig. 3: den mit dem Steuerungsgehäuse ausgestatteten rückwärtigen Endabschnitt des Arbeitszylinders in einer Seitenansicht mit Blick gemäß Pfeil III aus Fig. 2, wiederum teilweise aufgebrochen.

Der in der Zeichnung abgebildete Arbeitszylinder 1 könnte prinzipiell hydraulisch betrieben werden, eignet sich jedoch besonders für einen Betrieb mit Druckluft, so dass die nachfolgende Beschreibung anhand einer Bauform als Pneumatikzylinder erfolgt.

Der Arbeitszylinder 1 verfügt über ein längliches Zylindergehäuse 2, das sich aus einem Zylinderrohr 3 sowie einem vorderen und einem rückwärtigen Gehäusedeckel 4, 5 zusammensetzt. Die Gehäusedeckel 4, 5 sind an die vordere und rückwärtige Stirnfläche des Zylinderrohres 3 angesetzt und durch nicht näher dargestellte Befestigungsmittel festgelegt, beispielsweise durch Schrauben oder durch Zuganker.

Das Zylindergehäuse 2 definiert im Innern einen in Längsrichtung verlaufenden Kolbenaufnahmeraum 6. Dieser erstreckt sich zwischen den beiden Stirnflächen des Zylinderrohres 3 und ist stirnseitig durch die Gehäusedeckel 4, 5 abgeschlossen.

Im Kolbenaufnahmeraum 6 befindet sich ein in Richtung der Längsachse 7 des Zylindergehäuses 2 verschiebbarer Kolben 8, der mit nicht näher dargestellten Dichtmitteln ausgestattet ist, so dass er den Kolbenaufnahmeraum 6 in einen dem vorderen Gehäusedeckel 4 zugewandten vorderen Arbeitsraum 12 und einen dem rückwärtigen Gehäusedeckel 5 zugeordneten rückwärtigen Arbeitsraum 13 fluiddicht unterteilt.

Eine mit dem Kolben 8 in fester Verbindung stehende Kolbenstange 14 erstreckt sich ausgehend vom Kolben 8 koaxial durch den vorderen Arbeitsraum 12 hindurch und durchsetzt den vorderen Gehäusedeckel 4 durch eine in diesem ausgebildete Deckeldurchbrechung hindurch nach außen. Der dem Kolben 8 entgegengesetzte vordere Endabschnitt 16 der Kolbenstange 14 liegt somit außerhalb des Zylindergehäuses 2 und ist dem vorderen Gehäusedeckel 4 vorgelagert. Er ist mit Befestigungsmitteln, beispielsweise einem Gewinde, ausgestattet, die das Befestigen eines zu bewegenden Gegenstandes ermöglichen.

In der Wandung des Zylindergehäuses 2 verlaufen ein erster und ein zweiter Steuerkanal 17, 18, bei denen es sich um Fluidkanäle handelt. Der erste Steuerkanal 17 mündet in den vorderen Arbeitsraum 12, der zweite Steuerkanal 18 in den rückwärtigen Arbeitsraum 13.

Beide Steuerkanäle 17, 18 münden mit ihren dem jeweiligen Arbeitsraum entgegengesetzten Ende mit einer ersten bzw. zweiten Steuerkanal-Anschlussöffnung 22, 23 zu der dem Zylinderrohr 3 abgewandten rückwärtigen Stirnfläche 24 des Zylindergehäuses 2, bei der es sich gleichzeitig um die entsprechend orientierte Stirnfläche des rückwärtigen Gehäusedeckels 5 handelt.

Der erste Steuerkanal 17 durchsetzt lediglich den rückwärtigen Gehäusedeckel 5. Der zweite Steuerkanal 18 verläuft durch den rückwärtigen Gehäusedeckel 5 hindurch, setzt sich in der den Kolbenaufnahmeraum 6 umschließenden Wandung des Zylinderrohres 3 fort und geht schließlich über in den vorderen Gehäusedeckel 4, über den er zum vorderen Arbeitsraum 12 ausmündet. Die Mündungen der Steuerkanäle 17, 18 in den zugeordneten Arbeitsraum 12, 13 befinden sich vorzugsweise an der dem Kolbenaufnahmeraum 6 zugewandten Stirnfläche des jeweiligen Gehäusedeckels 4, 5.

Über die Steuerkanäle 17, 18 kann das zum Betrieb des Arbeitszylinders 1 verwendete Betätigungsfluid, beispielsweise Druckluft, zu- und abgeführt werden. Entsprechend der daraus resultierenden Fluidbeauf schlagung der Arbeitsräume 12, 13 und des diese voneinander abteilenden Kolbens 8 ergibt sich eine Linearbewegung des Kolbens 8, zusammen mit der Kolbenstange 14, in der einen oder anderen, mit der Längsachse 7 zusammenfallenden Richtung. Die Linearbewegung ist durch Doppelpfeil 25 angedeutet.

Im Bereich der Mantelfläche des Zylindergehäuses 2 sind, im Umfangsbereich des Kolbenaufnahmeraumes 6, erste und zweite Sensormittel 26, 27 vorgesehen, die der Positionserfassung des Kolbens 8 dienen. Die Sensormittel 26, 27 sind beim Ausführungsbeispiel berührungslos betätigbare Schalter, die auf ein Magnetfeld ansprechen. Dieses Magnetfeld wird von einer am Kolben 8 angeordneten und vorzugsweise als Ringmagnet ausgebildeten Permanentmagneteinrichtung 28 geliefert, die sich zusammen mit dem Kolben 8 bewegt und eine Betätigung der Sensormittel 26, 27 hervorruft, wenn sie auf etwa gleicher Höhe mit diesen liegt.

Um die Ausbreitung des Magnetfeldes nicht zu behindern, besteht das Zylinderrohr 3 und vorzugsweise das gesamte Zylindergehäuse 2 aus Magnetfeld-durchlässigem Material, insbesondere aus Aluminiummaterial.

Die Sensormittel 26, 27 sind in nutartigen Längsvertiefungen gehalten, die in den Außenumfang des Zylindergehäuses 2 eingebracht sind und in dessen Längsrichtung verlaufen. Im folgenden seien diese Längsnuten als Sensornuten 32 bezeichnet.

Die Sensornuten 32 verlaufen zweckmäßigerweise über die gesamte Länge des Zylindergehäuses 2 und münden stirnseitig beidseits aus. Die Sensormittel 26, 27 befinden sich zweckmäßigerweise komplett innerhalb der Sensornuten 32 und stehen somit nicht über die Außenkontur des Zylindergehäuses 2 vor.

Die Sensormittel 26, 27 sind axial verstellbar und stufenlos an beliebigen Längspositionen der Sensornuten 32 fixierbar, um jede beliebige Kolbenposition erfassen zu können. In der Regel befinden sich die ersten Sensormittel 26 im vorderen Endbereich des Zylinderrohrs 3 und die zweiten Sensormittel 27 am rückwärtigen Endbereich des Zylinderrohrs 3, so dass sie auf die beiden möglichen Endpositionen des Kolbens 8 ansprechen.

Rückseitig am Zylindergehäuse 2 ist ein gesondertes Gehäuse angesetzt, das als Steuerungsgehäuse 33 bezeichnet wird, weil es bei der Steuerung der Fluidbeaufschlagung des Kolbens 8 mitwirkende Steuerungskomponenten 34 enthält. Das Steuerungsgehäuse 33 ist an die rückwärtige Stirnfläche 24 des Zylindergehäuses 2 angesetzt und beispielsweise durch eine Schraubverbindung am Zylindergehäuse 2 fest gehalten. Zur Realisierung der Schraubverbindung sind beim Ausführungsbeispiel mehrere Befestigungsschrauben 35 vorgesehen, die das Steuerungsgehäuse 33 durchsetzen und in zugehörige Gewindebohrungen des Zylindergehäuses 2 eingeschraubt sind.

Die äußere Gestalt des Steuerungsgehäuses 33 ist vorzugsweise so gewählt, dass seine im Querschnitt gesehene Außenkontur nicht über die Außenkontur des sich axial anschließenden Zylindergehäuses 2 hinausragt. Die seitwärts orientierten Außenflächen des Zylindergehäuses 2 gehen insbesondere bündig in die entsprechend orientierten Seitenflächen des Steuerungsgehäuses 33 über. Auf diese Weise ergibt sich über die gesamte Länge des Arbeitszylinders 1 hinweg eine gleichbleibende, schlanke Außenkontur.

Obgleich durchaus eine zylindrische Konturierung möglich wäre, empfiehlt sich die beim Ausführungsbeispiel getroffene Formgebung, bei der das Zylindergehäuse 2 und das Steuergehäuse 33 im wesentlichen übereinstimmende rechteckige Außenkonturen besitzen. Optimal ist dabei die abgebildete quadratische Querschnittsform. Wie das Zylindergehäuse 2, verfügt somit auch das Steuerungsgehäuse 33 über insgesamt vier zu unterschiedlichen Seiten weisende seitliche Außenflächen 36.

Das Steuerungsgehäuse 33 ist hohl ausgebildet und definiert im Innern einen Gehäuse-Innenraum 37, in dem sämtliche der oben erwähnten Steuerungskomponenten 34 aufgenommen sind.

Bevorzugt ist das Steuerungsgehäuse topfähnlich ausgebildet und verfügt über einen Boden 38 und eine von diesem wegragende Seitenwand 42. Der Gehäuse-Innenraum 37 ist einenends vom Boden 38 und umfangsseitig von der Seitenwand 42 begrenzt. An der dem Boden 38 entgegengesetzten Längsseite ist das Steuerungsgehäuse 33 wandlos ausgebildet, so dass der Gehäuse-Innenraum 37 dort offen ist. Gleichwohl ist der Gehäuse-Innenraum 37 ringsum abgeschlossen, da das Steuerungsgehäuse 33 mit der dem Boden 38 entgegengesetzten offenen Seite voraus an die rückwärtige Stirnfläche 24 des Zylindergehäuses 2 angesetzt ist. Das Steuerungsgehäuse 33 liegt dabei mit der dem Boden 38 axial entgegengesetzten Randfläche 43 der Seitenwand 42 am Zylindergehäuse 2 bzw. am rückwärtigen Gehäusedeckel 5 an. Um eine ausreichende Abdichtung zu erzielen, kann eine nicht näher dargestellte Dichtung zwischengefügt sein.

Unter den im Gehäuse-Innenraum 37 aufgenommenen Steuerungskomponenten 34 befindet sich unter anderem eine elektrisch betätigbare Ventileinrichtung 44. Sie beinhaltet beim Ausführungsbeispiel zwei Steuerventile 45 mit 3/2-Wege-Ventilfunktion. Je eines dieser Steuerventile 45 ist für die Fluidbeaufschlagung je eines der Arbeitsräume 12, 13 zuständig. Allerdings wäre es möglich, anstelle zweier Steuerventile nur ein Steuerventil einzusetzen, beispielsweise ein Vier-Wegeventil oder ein Fünf-Wegeventil. Es könnte dann mit nur einem Steuerventil gleichzeitig die Fluidbeaufschlagung beider Arbeitsräume 12, 13 gesteuert werden.

Die Ventileinrichtung 44 zeichnet sich durch eine besonders einfache Montage aus, da sie zwischen der rückseitigen Stirnfläche 24 des Zylindergehäuses 2 und der dieser zugewandten, an der Innenseite des Bodens 38 vorgesehenen Gehäuse-Innenfläche 46 des Steuerungsgehäuses 33 gehalten ist. Dabei überspannt die Ventileinrichtung 44 den zwischen diesen Flächen 24, 46 liegenden Gehäuse-Innenraum 37.

An beiden Stirnseiten ist jedes Steuerventil 45 mit mindestens einem Steckfortsatz 47 ausgestattet, der in komplementäre Halteöffnungen 49 der betreffenden Fläche 24, 46 formschlüssig eingreift.

Soll sich die Ventileinrichtung 34 nicht über die gesamte Baulänge des Gehäuse-Innenraumes 37 erstrecken, kann die zur Abstützung dienende Gehäuse-Innenfläche 46 auch an anderer Stelle als dem Boden 38 im Gehäuse-Innenraum 37 vorgesehen werden.

Außen am Steuerungsgehäuse 33 sind zum Einspeisen des Betätigungsfluides dienende fluidische Anschlussmittel 48 vorgesehen. Sie sind beim Ausführungsbeispiel von einer einzigen Anschlusseinrichtung gebildet, die vorzugsweise als Steck-Anschlusseinrichtung ausgeführt ist und das lösbare Anschließen einer von einer Druckquelle kommenden Fluidleitung gestattet.

Die fluidischen Anschlussmittel 48 sitzen zweckmäßigerweise an der vom Zylindergehäuse 2 abgewandten Rückseite des Steuerungsgehäuses 33 und mithin außen am Boden 38.

Die fluidischen Anschlussmittel 48 kommunizieren mit einer in der Wandung des Steuerungsgehäuses 33 verlaufenden Fluidkanalanordnung 52, die mit der Ventileinrichtung 44 in Verbindung steht. Beim Ausführungsbeispiel ist die Fluidkanalanordnung 52 derart verzweigt, dass über die fluidischen Anschlussmittel 48 eingespeistes Betätigungsfluid zu beiden Steuerventilen 45 geführt wird.

An der Rückseite des Steuerungsgehäuses 33 sind des Weiteren Abluftöffnungen 53 vorgesehen, die über in der Wandung des Steuerungsgehäuses 33 verlaufende Abluftkanäle 54 ebenfalls mit der Ventileinrichtung 44 in Fluidverbindung stehen. Jede Abluftöffnung 53 kommuniziert beim Ausführungsbeispiel mit einem der beiden Steuerventile 45.

Die Ventileinrichtung 44 bzw. deren Steuerventile 45 sind zuordnungsrichtig an die Steuerungskanäle 17. 18, die Fluidkanalanordnung 52 und die Abluftkanäle 54 angeschlossen. Dies geschieht zweckmäßigerweise im Bereich der miteinander in Eingriff stehenden Steckfortsätze 47 und Halteöffnungen 49. Hierzu sind die Mündungen der im Zylindergehäuse 2 bzw. im Steuerungsgehäuse 33 verlaufenden Kanäle unter Bildung der Halteöffnungen 49 erweitert, und die zugehörigen Ventilkanäle münden an den Steckfortsätzen 47.

Mit der auf diese Weise hergestellten Fluidverbindung ist es möglich, durch entsprechende Betätigung der Ventileinrichtung 44 die Arbeitsräume 12, 13 mit Druckluft zu beaufschlagen oder zu entlüften. Die Abluft wird hierbei über die Abluftöffnungen 43 abgegeben, wobei die Möglichkeit besteht, die Abluft gefasst in Fluidleitungen abzuleiten. Beim Ausführungsbeispiel ist allerdings vorgesehen, die Abluft direkt an die Umgebung des Arbeitszylinders 1 abzugeben, wobei zur Verringerung des Ausströmgeräusches jede Abluftöffnung 53 mit einem Schalldämpfer 55 ausgestattet ist, in den noch eine Abluft-Drosseleinrichtung 56 integriert sein kann, mit der sich die Abluftströmung drosseln lässt, um die Hubgeschwindigkeit des Kolbens 8 zu beeinflussen.

Die Ventileinrichtung 44 ist für elektrische Betätigung ausgelegt, wobei jedes Steuerventil 45 mit mindestens einem elektrisch aktivierbaren Ventilantrieb 57 ausgestattet ist.

Der Ventilantrieb 57 kann beispielsweise ein Elektromagnet oder eine Piezoeinrichtung sein.

Ihre den Schaltzustand des jeweiligen Steuerventils 45 vorgebenden Betätigungssignale erhalten die Ventilantriebe 57 von einer Steuerelektronik 58, die zu den oben erwähnten, im Gehäuse-Innenraum 37 aufgenommenen Steuerungskomponenten 34 zählt. Geeignete erste elektrische Signalleiter 62 stellen die elektrische Verbindung her.

Die Steuerelektronik 58 ist mit einer nicht näher dargestellten Feldbuselektronik ausgestattet, die mit außen am Steuerungsgehäuse 33 vorgesehenen elektrischen Anschlussmitteln 63 kommuniziert, die zum Einspeisen elektrischer Steuersignale dienen. Hierzu kann an die elektrischen Anschlussmittel 63 über eine nicht näher dargestellte Busleitung eine elektrische Signalverbindung zu einer externen elektronischen Steuerung geschaffen werden, die die Steuerungssignale für den Arbeitszylinder 1 liefert, welche von der Steuerelektronik 58 entsprechend der gewünschten Zuordnung an die Ventilantriebe 57 weitergeleitet werden. Die elektrischen Anschlussmittel 63 sind hierzu als Feldbus-Anschlussmittel ausgebildet.

Zusätzlich zur Steuerelektronik 58 kann auch eine nicht näher dargestellte Ventilelektronik vorhanden sein, die bestimmte Parameter der Ventilbetätigung vorgibt und/oder beeinflusst. Die Ventilelektronik kann aber auch als Bestandteil der Steuerelektronik ausgeführt sein.

Sofern eine getrennte Einspeisung der Betriebsspannung gewünscht ist, können außen am Steuerungsgehäuse 33 weitere elektrische Anschlussmittel 64 vorgesehen sein, die zweckentsprechend ausgebildet sind.

Die Ventil- und/oder Steuerelektronik 58 zeichnet sich durch eine gute Zugänglichkeit aus, was die Montage und auch eventuelle Wartungsarbeiten sehr erleichtert. Sie befindet sich nämlich im Innern des Steuerungsgehäuses 33 im Bereich einer ersten Zugangsöffnung 65 des Steuerungsgehäuses 33, die normalerweise durch einen lösbar angesetzten ersten Gehäusedeckel 66 verschlossen ist. Nach dem Entfernen des ersten Gehäusedeckels 66 von dem dann weiterhin am Zylindergehäuse 2 verbleibenden Grundkörper 67 wird die Ventil- und/oder Steuerelektronik 58 zugänglich.

Prinzipiell könnte dies durch eine grundkörperfeste Montage der Ventil- und/oder Steuerelektronik 58 im Bereich der ersten Zugangsöffnung 65 gewährleistet werden. Bevorzugt geht man jedoch einen Schritt weiter und montiert die Ventilund/oder Steuerelektronik an der Innenseite des ersten Gehäusedeckels 66, der somit einen Träger für die Ventil- und/oder Steuerelektronik 58 bildet, der allein für die Fixierung dieser Elektronik zuständig ist. Hierzu kann die Ventilund/oder Steuerelektronik 58 wie abgebildet an einer Elektronikplatine 68 vorgesehen sein, die an der Innenseite des ersten Gehäusedeckels 66, vorzugsweise mittels Abstandshaltern, festgelegt ist.

Nimmt man den ersten Gehäusedeckel 66 ab und dreht ihn um, ist die Elektronik 58 komplett zugänglich.

Eine weitere, zweite Zugangsöffnung 72 im Grundkörper 67 des Steuerungsgehäuses 33 befindet sich an einer anderen seitlichen Außenfläche 36 und ist durch einen zweiten Gehäusedeckel 73 lösbar verschlossen. Hier ist die Anordnung so getroffen, dass die zweite Zugangsöffnung 72 den elektrischen Antriebsmitteln 57 der Ventileinrichtung 44 gegenüberliegt und mithin bei entferntem zweitem Gehäusedeckel 73 diese elektrischen Antriebsmittel bzw. Ventilantriebe 57 für Anschlussarbeiten leicht von außen her zugänglich sind.

Bevorzugt ist die zweite Zugangsöffnung 72 an einer seitlichen Außenfläche 36 vorgesehen, die derjenigen unmittelbar benachbart ist, an der sich die erste Zugangsöffnung 65 befindet.

Eine weitere, dritte Zugangsöffnung 74 mit zugeordnetem drittem Gehäusedeckel 75 befindet sich an der seitlichen Außenfläche 36 gegenüberliegend der zweiten Zugangsöffnung 72. Sie ermöglicht einen unmittelbaren Zugang zur Ventileinrichtung 44.

Bedingt durch die über den Umfang des Steuerungsgehäuses 33 verteilte Anordnung von Zugangsöffnungen 65, 72, 74, ist ein optimaler Zugriff in den Gehäuse-Innenraum 37 möglich. Im Einsatz des Arbeitszylinders 1 sind die Zugangsöffnungen durch die erwähnten Gehäusedeckel dicht verschlossen, so dass ein Eintritt von Verunreinigungen verhindert wird. Die Befestigung der Gehäusedeckel kann beispielsweise durch Schrauboder Rastverbindungen erfolgen:

Die Zugangsöffnungen 65 sind zum Zylindergehäuse 2 hin nicht vom Grundkörper 67 des Steuerungsgehäuses 33 begrenzt. Die Begrenzung erfolgt vielmehr durch die rückwärtige Stirnfläche 24 des Zylindergehäuses 2. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Sensornuten 32 an der rückwärtigen Stirnfläche 24 an Stellen ausmünden, die im Bereich einer Zugangsöffnung liegen, und zwar insbesondere im Bereich der der Elektronik 58 zugeordneten ersten Zugangsöffnung 65. Indem ihre Tiefe größer gewählt wird als die Dicke des die erste Zugangsöffnung 65 verschließenden ersten Gehäusedeckels 66, verbleibt im Übergangsbereich zwischen dem Zylindergehäuse 2 und dem Steuerungsgehäuse 33 jeweils eine spaltartige Öffnung 76, durch die hindurch von den Sensormitteln 26, 27 ausgehende Sensorsignalleiter 77 in den Gehäuse-Innenraum 37 eintreten. Zwischen einer jeweiligen Öffnung 76 und den zugeordneten Sensormitteln 26, 27 verlaufen die insbesondere von Kabeln gebildeten Sensorsignalleiter 77 versenkt in den Sensornuten 32, so dass sie nicht über die Außenkontur des Zylindergehäuses vorstehen. Es ist auch möglich, in diesem Bereich in den Sensornuten 32 zusätzliche Abdeckungen für die Sensorsignalleiter 77 zu montieren (nicht dargestellt) .

Im Gehäuse-Innenraum 37 sind die Sensorsignalleiter 77 an die Steuerelektronik 58 angeschlossen, die somit in der Lage ist, die erhaltenen Sensorsignale zu verarbeiten und bei der Ansteuerung der Ventileinrichtung 44 zu berücksichtigen.

Enthält das Steuerungsgehäuse 33 keine gesonderte Steuerelektronik, sondern ist lediglich mit einer einfacheren Ventilelektronik ausgestattet, werden die Sensorsignalleiter 77 zweckmäßigerweise mit den elektrischen Anschlussmitteln 63 kontaktiert, so dass die Sensorsignale zu der angeschlossenen externen elektronischen Steuerung weitergeleitet werden. Dies ist im Prinzip aber auch dann möglich, wenn das Steuerungsgehäuse 33 mit einer Steuerelektronik 58 ausgestattet ist.

Claims

Durch Fluidkraft betätigbarer Arbeitszylinder, insbesondere Pneumatikzylinder,

mit einem Zylindergehäuse (2), das einen Kolbenaufnahmeraum (6) enthält, in dem ein durch Fluidbeaufschlagung verschiebbarer Kolben (8) angeordnet ist, der mit einer an der Vorderseite des Zylindergehäuses (2) herausragenden Kolbenstange (14) bewegungsgekoppelt ist,

mit einem an der Rückseite des Zylindergehäuses angesetzten Steuerungsgehäuse (33), das bei der Steuerung der Fluidbeaufschlagung des Kolbens (8) mitwirkende Steuerungskomponenten (34) enthält, unter denen sich eine elektrisch betätigbare Ventileinrichtung (44) sowie eine bei der elektrischen Ansteuerung der Ventileinrichtung (44) mitwirkende Ventil- und/oder Steuerelektronik (58) befindet,

mit außen am Steuerungsgehäuse (33) vorgesehenen, zum Einspeisen elektrischer Steuersignale dienenden elektrischen Anschlussmitteln (63), die im Steuerungsgehäuse (33) mit der Ventil- und/oder Steuerelektronik (58) verbunden sind,

und mit außen am Steuerungsgehäuse (33) vorgesehenen, zum Einspeisen eines Betätigungsfluides dienenden fluidischen Anschlussmitteln (48), die mit der Ventileinrichtung (44) verbunden sind, von der Steuerkanäle (17, 18) ausgehen, die in der Wandung des Zylindergehäuses (4) zum Kolbenaufnahmeraum (6) geführt sind,

dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsgehäuse (33) seitlich, über den Umfang verteilt, mehrere, durch entfernbare Gehäusedeckel (66, 73, 75) verschlossene Zugangsöffnungen (65, 72, 74) aufweist, wobei eine Zugangsöffnung (72) den elektrischen Antriebsmitteln (57) der Ventileinrichtung (44) gegenüberliegt und eine weitere Zugangsöffnung (65) im Bereich der Ventil- und/oder Steuerelektronik (58) angeordnet ist.
Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Steuerungsgehäuses (33) nicht über die Außenkontur des sich axial anschließenden Zylindergehäuses (2) hinausragt.
Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (2) und das Steuerungsgehäuse (33) im wesentlichen übereinstimmende rechteckige und vorzugsweise quadratische Außenkonturen besitzen.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylindergehäuse (2) im Umfangsbereich des Kolbenaufnahmeraumes (6) zur Positionserfassung des Kolbens (8) dienende Sensormittel (26, 27) vorgesehen sind, von denen in das Steuerungsgehäuse (33) geführte elektrische Sensorsignalleiter (77) ausgehen.
Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (26, 27) und die Sensorsignalleiter (77) in am Außenumfang des Zylindergehäuses (2) ausgebildeten Sensornuten (32) untergebracht sind, vorzugsweise derart, dass sie nicht über die Außenkontur des Zylindergehäuses (2) hinausragen.
Arbeitszylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Sensorsignalleiter (77) im Übergangsbereich zwischen dem Zylindergehäuse (2) und dem Steuerungsgehäuse (33) durch eine dem Zylindergehäuse (2) zugewandte Öffnung (76) des Steuerungsgehäuses (34) hindurch in den Innenraum (37) des Steuerungsgehäuses (33) eintreten.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignalleiter (77) im Innern des Steuerungsgehäuses (33) an die Ventil- und/oder Steuerelektronik (58) oder unmittelbar an die elektrischen Anschlussmittel (63) angeschlossen sind.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäusedeckel (66) einen Träger für die an seiner Innenseite angeordnete Ventil- und/oder Steuerelektronik (58) bildet.
Arbeitszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil- und/oder Steuerelektronik (58) an einer an der Innenseite des betreffenden Gehäusedeckels (66) montierten Elektronikplatine (68) vorgesehen ist.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (58) eine Feldbuselektronik enthält.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlussmittel (63) am Steuerungsgehäuse (33) als Feldbus-Anschlussmittel ausgebildet sind.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsgehäuse (33) topfähnlich mit einem Boden (38) und einer Seitenwand (42) ausgebildet ist und mit der dem Boden (38) entgegengesetzten offenen Seite voraus an die Rückseite des Zylindergehäuses (2) angesetzt ist.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ventileinrichtung (44) zwischen der rückseitigen Stirnfläche (24) des Zylindergehäuses (2) und einer dieser Stirnfläche (24) gegenüberliegenden Gehäuse-Innenfläche (46) des Steuerungsgehäuses (33) erstreckt und an diesen Flächen gehalten ist.
Arbeitszylinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) über Steckfortsätze (47) verfügt, mit denen sie in Halteöffnungen (49) der rückseitigen Stirnfläche (24) des Zylindergehäuses (2) und der dieser zugewandten Gehäuse-Innenfläche (46) des Steuerungsgehäuses (33) formschlüssig eingreift.
Arbeitszylinder nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse-Innenfläche (46) von der Innenfläche des Bodens (38) des topfähnlich ausgebildeten Steuerungsgehäuses (33) gebildet ist.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidischen Anschlussmittel (48) an der vom Zylindergehäuse (2) abgewandten Rückseite des Steuerungsgehäuses (33) vorgesehen sind.
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Bauform als pneumatischer Arbeitszylinder, wobei sämtliche Abluftöffnungen (53) an der vom Zylindergehäuse (2) abgewandten Rückseite des Steuerungsgehäuses (33) vorgesehen sind.
Arbeitszylinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jede Abluftöffnung (53) mit einem Schalldämpfer (55) ausgestattet ist, vorzugsweise jeweils mit einer integrierten Abluft-Drosseleinrichtung (56).
Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (44) ein Vier-Wegeventil oder ein Fünf-Wegeventil oder zwei DreiWegeventile enthält.