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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Pneumatikzylinder mit einem
Zylindergehäuse
aus stranggepresstem Metall, welches eine zentrale Bohrung zur Aufnahme
eines Kolbens aufweist, wobei in der Zylinderwandung mindestens
ein geschlossener Kanal zur Unterbringung eines Anbauteils vorgesehen
ist.
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Das
Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich
auf langbauende Pneumatikzylinder, deren Gehäuse aus stranggepresstem Aluminium
oder dergleichen besteht, wobei Zylinderdeckel und Zylinderboden
als lösbare
Bauteile stirnseitig des Zylindergehäuses angeschraubt sind. Gewöhnlich weisen
derartige Pneumatikzylinder einen im Wesentlichen quadratischen
Außenquerschnitt
sowie eine im Wesentlichen kreisrunde Bohrung für den innenliegenden Kolben
auf. Außen am
Zylindergehäuse
oder innerhalb dessen Wandung sind Mittel zur An- bzw. Unterbringung
von Anbauteilen, wie Sensoren zur Detektion der Kolbenstellung vorgesehen.
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Aus
der
DE 44 29 567 A1 geht
ein Pneumatikzylinder hervor, dessen Zylindergehäuse aus einem Strangpressprofil
aus Aluminium besteht. Das Strangpressprofil wird entsprechend dem
georderten Axialmaß des
Zylindergehäuses
abgelängt.
Von der Stirnseite des Zylindergehäuses her wird die Zylinderbohrung
durch Ausdrehen aufgeweitet, so dass stirnseitig eine Innenschulter
gebildet wird. Als Zylinderboden wird eine Kreisscheibe, deren Außendurchmesser
dem Innendurchmesser der Innenschulter entspricht, verwendet und
durch Rollumformen fixiert. Zur Anbringung von Sensoren im Zylindergehäuse sind
hier Nuten entlang der Außenoberfläche vorgesehen.
Nachteilig hierbei ist, dass in derartige offene Nuten untergebrachte
Sensoren gewöhnlich
von der Außenoberfläche des
Zylindergehäuses
abstehen und dadurch eine zerklüftete
Außenkontur
bilden, die Angriffsstelle für
Schmutz und mechanische Beschädigungen
bilden. Wird ein Sensor vollständig
innerhalb einer solchen Nut untergebracht, so muss die Nut zur Vermeidung
von eindringendem Schmutz zusätzlich
mit einer Abdeckung geschlossen werden.
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Aus
der
EP 1 255 045 B1 geht
ein gattungsgemäßes Zylindergehäuses für ein Pneumatikzylinder
hervor, welches zur Vermeidung der vorstehend geschilderten Problematik
einen geschlossenen Kanal zur Unterbringung eines Anbauteils aufweist.
Der geschlossene Kanal ist innerhalb der Wandung des Zylindergehäuses ausgebildet.
Da das Zylindergehäuse
einen im Wesentlichen quadratischen Außenquerschnitt sowie eine kreisrunde
Bohrung für
den Kolben aufweist, bietet sich der Eckbereich des Zylindergehäuses zur
Ausbildung des Kanals an. Dieser wird beim Strangpressen erzeugt.
Im geschlossenen Kanal sind Sensoren zur Detektion der Kolbenstellung
geschützt
untergebracht, welche sich von außen her über einen Permanentmagneten
in ihrer relativen Lage zum Zylindergehäuse positionieren lassen.
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Die
Herstellung eines Kanals im Zuge des Strangpressens eignet sich
nur für
geschlossene Kanäle
mit einem recht großen
Querschnitt. Soll ein Kanal mit geringem Querschnitt, beispielsweise
ein schlitzförmiger
Kanal zwischen einer Außenfläche des
Zylindergehäuses
und der Bohrung hergestellt werden, stößt das bekannte Herstellungsverfahren an
seine fertigungstechnischen Grenzen. Stattdessen wird in diesen
Fällen
auf eine aufwendigere spanende Bearbeitung zurückgegriffen. Eine spanende Bearbeitung
ist jedoch höchstens
für Kanäle mit kreisrundem
Querschnitt effizient, da diese sich bohren lassen.
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Aus
der
EP 1 255 046 A2 geht
ein Druckmittelzylinder hervor, der auch als Pneumatikzylinder einsetzbar
ist, und der aus einem inneren, im Querschnitt ringförmigen Zylinderrohr
mit separatem, darüber
geschobenen Außenrohr
mit quadratischem Außenquerschnitt
besteht. Während
das innere Zylinderrohr vorzugsweise aus Metall besteht, besteht das
Außenrohr
vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff. Das Außenrohr
dient in erster Linie zur Aufnahme von Zugankern zwecks Befestigung von
Zylinderdeckel und Zylinderboden stirnseitig des Zylinderrohrs.
Zum Anderen enthält
das Außenrohr im
Eckbereich geschlossene Kanäle,
in welche Sensoren zur Detektion der Kolbenstellung untergebracht
sind. Da das Außenrohr
transparent ist, lässt sich
von außen
her die aktuelle Stellung der Sensoren feststellen. Nachteilhaft
bei dieser Lösung
ist – genau
so wie beim vorstehend diskutierten Stand der Technik – dass hier
lediglich der Eckbereich des Zylindergehäuses zur Einbringung der geschlossenen Kanäle in Frage
kommt. Insoweit kann hier kein Zuganker mehr untergebracht werden.
Außerdem
erfordert die Herstellung der geschlossenen Kanäle eine aufwendige spanende
Bearbeitung, da diese nicht durch einfaches Bohren herstellbar sind.
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Aus
der
EP 0 212 421 A2 geht
ein Druckmittelzylinder hervor, dessen Zylindergehäuse einen
im Wesentlichen ovalen Innenquerschnitt aufweist. In einem dem größten Krümmungsradius
des Innenquerschnitts zugehörigen
breiten Mantelabschnitts ist wenigstens ein geschlossener Kanal
angeordnet. Dieser Kanal kann der Unterbringung von die Kolbenstellung
abtastenden Sensoren oder dergleichen dienen.
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Ein
Nachteil dieses Standes der Technik ist jedoch, dass ein an dem
speziellen Innenquerschnitt angepasster ovaler Kolben erforderlich
ist. Außerdem
erscheint die Herstellung des Zylinderohres recht aufwendig, da
dieses aus extrudiertem Kunststoff mit Metallummantelung bestehen
soll.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pneumatikzylinder
mit einem Zylindergehäuse
aus stranggepresstem Metall zu schaffen, der in fertigungstechnischer
einfacher Weise mit einem vorzugsweise schlitzförmigem geschlossenen Kanal
ausstattbar ist.
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Die
Aufgabe wird ausgehend von einem Pneumatikzylinder gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen
gelöst.
Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass zur Bildung eines geschlossenen Kanals ein
Innenrohr vorgesehen ist, dessen Außenquerschnitt soweit mit dem
Innenquerschnitt eines übergeschobenen
Außenrohres übereinstimmt,
dass sich dazwischen der geschlossene Kanal ergibt.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
insbesondere darin, dass eine spanende Fertigung geschlossener Kanäle mit schwierigen
Geometrien entbehrlich wird. Beliebige Querschnitte geschlossener
Kanäle
lassen sich in einfacherweise durch Ineinanderschieben zweier stranggepresste Metallrohre
bilden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass nicht
zwangsläufig
Innenrohr und Außenrohr
aus stranggepresstem Metall bestehen müssen.
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Zumindest
eines der Rohre kann auch aus Kunststoff oder dergleichen hergestellt
werden, soweit die Festigkeit gegeben erscheint. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn das Außenrohr
aus Kunststoff besteht. Handelt es sich hierbei um einen transparenten
Kunststoff, so lässt
sich die Position des im geschlossenen Kanal untergebrachten Anbauteils
von außen
her leicht erkennen.
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Vorzugsweise
ist das Anbauteil als ein elektrischer Sensor zur Detektion der
Kolbenstellung ausgebildet. Der erfindungsgemäß geschlossene Kanal kann dabei
einen oder mehrere derartige Sensoren aufnehmen.
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Vorzugsweise
ist der elektrische Sensor nach Art eines Foliensensors ausgebildet.
Ein Foliensensor besitzt zwei einander gegenüberliegende und von einem Dielektrikum
getrennte Kontaktbahnen auf, welche bei Einwirkung eines magnetischen
Feldes, hier eines im Kolben integrierten Permanentmagneten, miteinander
in Kontakt kommen, so dass sich über
eine äußere Widerstandsmessung
die Position des Kolbens bestimmen lässt.
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Zur
Befestigung eines solchen Foliensensors im Kanal des erfindungsgemäßen Zylindergehäuses wird
vorgeschlagen, dass das Innenrohr im Bereich des Kanals mit einer
geraden Kanalgrundfläche
versehen ist. Hierauf lässt
sich der Foliensensor in einfacher Weise aufbringen, vorzugsweise
durch Kleben.
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Wird
der geschlossene Kanal, vorzugsweise zur Unterbringung eines Foliensensors,
schlitzartig ausgebildet, so lassen sich bei einem Durchmesser der
Bohrung von kleiner als 100 mm eine Höhe des Kanals von 0,5–10 mm darstellen.
Der obere Grenzwert ist von den geometrischen Abmessungen des unterzubringenden
Anbauteils bestimmt. Besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist,
dass sich auch sehr geringe Schlitzbreiten von bis zu 0,5 mm durch
die erfindungsgemäße Lösung darstellen
lassen, und zwar gleichmäßig entlang
der gesamten Länge
des Zylindergehäuses.
Hierin lassen sich Foliensensoren mit einer Dicke bis zu 0,5 mm
sicher unterbringen.
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Gemäß einer
weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass
der schlitzartige Kanal in der Höhe
abgestuft mit flachen Seitenbereichen ausgebildet sein kann. Die
kleinste Höhe der
flachen Seitenbereiche beträgt
bis zu 0,5 mm. Entlang dieser flachen Seitenbereiche lässt sich
der Foliensensor entlang seiner Ränder präzise aufnehmen, wobei der Mittelbereich
größerer Höhe genügend Freiraum
für eine
zuverlässige
Betätigung
des Foliensensors durch den Permanentmagneten am Kolben lässt.
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Vorzugsweise
sind der Außenquerschnitt des
Innenrohres sowie der Innenquerschnitt des Außenrohres bis auf den Bereich
des Kanals kreisrund. Diese Kontur lässt sich fertigungstechnisch
durch Strangpressen besonders einfach umsetzen und die so gestalteten
Bauteile lassen sich auch ohne Schwierigkeiten durch Ineinanderschieben
fügen. Vorzugsweise
sollte im zusammengeschobenen Zustand eine leichte Presspassung
erzielt werden, damit die so miteinander verbundenen Bauteile eindeutig
lagebestimmt sind.
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Die
erfindungsgemäße Lösung zur
Ausbildung des geschlossenen Kanals bildet Voraussetzung dafür, dass
der Außenquerschnitt
des Außenrohres
weiterhin eine glatte quadratische Grundform besitzen kann. Im Eckbereich
der quadratischen Grundform verbleibt genügend Material, um hierin Bohrungen
zur Aufnahme von Zugankern oder Schrauben einzubringen. Die Zuganker
oder Schrauben dienen der Befestigung von Zylinderboden und Zylinderdeckel
und sind insoweit ebenfalls geschützt innerhalb der Außenkontur
des Zylinderrohres untergebracht.
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Die
im Innenzylinder des erfindungsgemäßen Zylindergehäuses eingebrachte
Bohrung zur Aufnahme des Kolbens kann kreisrund oder auch polygon
ausgeführt
sein. Eine polygone Bohrung oder eine vergleichbare nicht-runde
Geometrie dient dem Verdrehschutz des hierin verschiebbaren Kolbens.
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Weitere,
die Erfindung verbessernden Maßnahmen
werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Zylindergehäuses für einen Pneumatikzylinder,
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2 eine
Vorderansicht des Zylindergehäuses
nach 1, und
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3 ein
Detail X aus 2 zur Veranschaulichung des
geschlossenen Kanals.
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Gemäß 1 besteht
das hier dargestellte Zylindergehäuse 1 aus einem Innenrohr 2 sowie
einem Außenrohr 3,
welche beide aus stranggepresstem Aluminium hergestellt sind. Das
Innenrohr 2 weist eine Bohrung 4 zur Aufnahme
eines – nicht
weiter dargestellten – Kolbens
auf. Das Außenrohr 3 besitzt
dagegen eine quadratische Grundform mit abgerundeten Kanten. Der
Außenquerschnitt
des Innenrohres 2 sowie der Innenquerschnitt des Außenrohres 3 sind
bis auf den Bereich eines Kanals 5 kreisrund. Das Innenrohr 2 ist
im Bereich des Kanals 5 mit einer geraden Kanalgrundfläche 6 versehen.
Die Kanalgrundfläche 6 dient
zur Aufbringung – nicht
weiter dargestellten – Foliensensors
zur Detektion der Kolbenstellung.
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Gemäß 2 ist
der Kanal 5 zwischen Innenraum 2 und Außenrohr 3 geschlossen
und schlitzartig ausgebildet. Der Kanal 5 wird durch Einschieben
des Innenrohres 2 in das Außenrohr 3 über entsprechende
Differenzen in den Querschnitten gebildet. Die Bohrung 4 des
Innenzylinders 2 weist zum Verdrehschutz einen polygonen
Querschnitt auf. Im Eckbereich der quadratischen Grundform des Außenrohres 3 sind
vier Bohrungen 7 zur Aufnahme von – nicht weiter dargestellten – Zugankern
eingebracht.
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Gemäß 3 ist
im Detail X ersichtlich, dass der schlitzartige Kanal 5 in
der Höhe
abgestuft mit flachen Seitenbereichen 8 ausgebildet ist,
wobei die beidseitigen flachen Seitenbereiche 8 in diesem
Ausführungsbeispiel
eine Höhe
von 0,5 mm besitzen, um einen 0,4 mm breiten Foliensensor randseitig
durch Einschieben aufzunehmen und hierin definiert zu fixieren.
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Die
Erfindung ist nicht beschränkt
auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr
auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche mit vom Schutzbereich
der nachfolgenden Ansprüche
umfasst. So ist es beispielsweise auch möglich, das Außenrohr
des Zylindergehäuses
aus einem transparenten Kunststoff auszuführen, um die aktuelle Stellung
des innerhalb des geschlossenen Kanals untergebrachten Sensors von
außen
her erkennbar zu machen. Ferner ist es auch möglich, mehr als nur einen geschlossenen
Kanal durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
innerhalb der Wandung des zweischaligen Zylindergehäuses unterzubringen.
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- 1
- Zylindergehäuse
- 2
- Innenrohr
- 3
- Außenrohr
- 4
- Bohrung
- 5
- Kanal
- 6
- Kanalgrundfläche
- 7
- Bohrung
- 8
- Seitenbereich