DE19858890C2 - Kolbenstangenloser Arbeitszylinder - Google Patents
Kolbenstangenloser ArbeitszylinderInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description
Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Arbeits
zylinder mit einem Zylinderraum, in dem ein Arbeitskolben
verfahrbar gelagert ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, dass in einem Zylinder mittels eines
Druckmediums ein Kolben verschoben werden kann. Die Stellung
und Arbeitskraft des Kolbens wird mittels einer Kolbenstange
übertragen, die mehr oder weniger weit aus dem Zylinderraum
herausragt. Als nachteilig wird hierbei angesehen, dass der
Platzbedarf für eine derartige Kolben-Zylinder-Einheit in etwa
der doppelten Baulänge des Zylinderraums entspricht, wofür
etwa die Hälfte dieses Platzbedarfs der Zylinderraum und die
andere Hälfte die ausgefahrene Kolbenstange benötigt. Oftmals
steht dieser Raum jedoch nicht zur Verfügung, so dass
derartige Kolben-Zylinder-Einheiten dann nicht verwendet
werden können.
Außerdem sind Arbeitszylinder bekannt, in denen ein
magnetischer oder magnetisierbarer Kolben verfahrbar ist und
die Stellung des Kolbens an der Außenseite des
Arbeitszylinders über ein magnetisches Element abgegriffen
wird. Als nachteilig wird hierbei angesehen, dass keine hohen
Kräfte übertragen werden können.
Weiterhin ist bekannt (DE 41 04 206 A1), anstelle einer
Kolbenstange ein Flach-Kunststoffband zu verwenden, wobei das
Kunststoffband am Arbeitskolben befestigt ist und aus dem
Druckraum herausgeführt ist. Dabei ergeben sich jedoch
erhebliche Abdichtungsprobleme, so dass derartige
Vorrichtungen relativ aufwendig sind.
Aus der JP 1-120406 A (Patents Abstracts of Japan M-858 August
11,1989 Vol. 13/No. 360) ist ein Zylinder mit einem darin
verfahrbaren Kolben bekannt geworden. Beidseits des Kolbens
ist jeweils ein Faltebalg angeschlossen, die mit einem Fluid
befüllbar sind, wodurch der Kolben im Zylinder verschoben
wird. Der Kolben ist radial mit einem Gleitelement verbunden,
welches an der Außenseite des Zylinders über den Kolben
verschoben werden kann. Hierfür muß der Zylinder in
Längsrichtung geschlitzt sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
kolbenstangenlosen Arbeitszylinder bereitzustellen, der
relativ klein gebaut ist und mit dem trotzdem die Kräfte des
Arbeitskolbens auf einfache Art und Weise übertragen werden
können. Außerdem soll dieser Arbeitszylinder leicht abdichtbar
sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Arbeitszylinder
gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder wird vom Arbeitskolben in
zwei Druckräume unterteilt, wobei in wenigstens einem dieser
Druckräume ein elastisch expandierbares und komprimierbares
Mittel, z. B. eine gewickelte Flachbandfeder, ein Faltenbalg,
ein Wellschlauch od. dgl., vorgesehen ist, welches zwischen den
Kolben und der gegenüberliegenden stirnseitigen Wand des
Druckraumes aufgespannt ist. Über dieses elastisch
expandierbare und komprimierbare Mittel wird dieser Druckraum
in einen druckmittelfreien Raum und in einen Raum mit
Druckmittel unterteilt. Dabei ist der druckmittelfreie Raum
vom Raum mit Druckmittel umgeben. Im druckmittelfreien Raum
befindet sich nun ein Kraftübertragungsmittel, welches am
Arbeitskolben angreift und durch die stirnseitige Wand
hindurchgeführt ist. Auf diese Weise kann die Stellkraft des
Arbeitskolbens problemlos über das Kraftübertragungsmittel aus
dem Arbeitszylinder heraus übertragen werden, wobei eine
Abdichtung am Kraftübertragungsmittel nicht erforderlich ist,
da sich dieses im druckmittelfreien Raum befindet. Die
Dichtung selbst wird vom elastisch expandierbaren und
komprimierbaren Mittel verkörpert, welches dicht am
Arbeitskolben und an der stirnseitigen Wand des Druckraumes
befestigt ist. Die Dichtung stellt eine statische Dichtung dar
und ist daher problemlos beherrschbar.
Eine hohe Längssteifigkeit bzw. Längsabstützung wird dadurch
erzielt, dass das elastisch expandierbare und komprimierbare
Mittel kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil
ist die dichte Packung des komprimierten elastischen Mittels,
so dass relativ große Stellwege des Arbeitskolbens erzielbar
sind.
Mit Vorzug liegt die Spitze des Kegelstumpfes am Arbeitskolben
an. Das elastisch expandierbare und komprimierbare Mittel kann
aus Kunststoff, Metall, einem Verbundmaterial oder auch aus
Kevlar bestehen. Eine hohe Steifigkeit gegen Kollabieren wird
dadurch erreicht, dass das elastisch expandierbare und
komprimierbare Mittel an der Innenseite durch eine Feder,
insbesondere eine Spiralfeder, abgestützt ist. Diese Feder
liegt in den ziehharmonikartigen Faltrillen des Mittels und
hält dieses aufgespannt.
Erfindungsgemäß ist das Kraftübertragungsmittel ein flexibles
Band, ein Seil, eine Kette, Zahnriemen, ein Bowdenzug od. dgl.
und besteht aus Kunststoff, Metall oder dergleichen. Mit
diesem Kraftübertragungsmittel können problemlos Zugkräfte
umgelenkt und übertragen werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass in jedem Druckraum ein
elastisch expandierbares und komprimierbares Mittel vorgesehen
ist und an beiden Seiten des Arbeitskolbens ein
Kraftübertragungsmittel angreift. Somit können in beiden
Verschieberichtungen des Arbeitskolbens Zugkräfte übertragen
werden.
Erfindungsgemäß ist das Kraftübertragungsmittel außerhalb des
Zylinderraums über geeignete Umlenkmittel umgelenkt. Die
Umlenkmittel können z. B. Rollen, Kettenräder, Gleitsteine
od. dgl. sein. Auf diese Weise kann die am
Kraftübertragungsmittel angreifende Zugkraft problemlos in
jede Richtung umgelenkt werden.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das eine Ende des
Kraftübertragungsmittels an der einen Seite und das andere
Ende des Kraftübertragungsmittels an der anderen Seite des
Arbeitskolbens angreift. Auf diese Weise wird ein
geschlossener Strang geschaffen, an welchem z. B. ein Mitnehmer
befestigt werden kann, der über den Arbeitszylinder bewegt
wird.
Mit Vorzug herrscht im Druckraum ein Überdruck oder ein
Unterdruck. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl mit
Unterdruck als auch mit Überdruck betrieben werden, wobei
sowohl hydraulische als auch pneumatische Mittel denkbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes
Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können
die in der Zeichnung dargestellten und in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils für sich oder
in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Die Zeichnung zeigt ein besonders bevorzugtes
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders,
der insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Dieser Arbeitszylinder 10
besitzt einen Zylinderraum 12, der einen kreisrunden
Querschnitt aufweist. Im Zylinderraum 12 ist ein Arbeitskolben
14 verfahrbar gelagert, wobei der Arbeitskolben 14 an seiner
Umfangsfläche 16 mittels einer Dichtung 18 dicht an der
Innenoberfläche des Zylinderraums 12 anliegt. Der Zylinderraum
12 wird vom Arbeitskolben 14 in zwei Druckräume 20 und 22
unterteilt, wobei die Druckräume 20 und 22 von stirnseitigen
Wänden 24 und 26 abgeschlossen sind.
In jedem Druckraum 20 und 22 befindet sich ein elastisch
expandierbares und komprimierbares Mittel 28, z. B. ein
Faltenbalg 30. Dieser Faltenbalg 30 ist sowohl am
Arbeitskolben 14 als auch an den Innenflächen der beiden Wände
24 und 26 dicht befestigt. Durch den Faltenbalg 30 werden die
beiden Druckräume 20 und 22 in jeweils einen
druckmittelfreien Raum 32 und in einen Raum mit Druckmittel 34
unterteilt. Das Druckmittel kann über jeweils einen
Druckmittelanschluss 36 in den Raum 34 eingebracht bzw. diesem
Raum entnommen werden.
Am Arbeitskolben 14 ist eine Gewindestange 38 über zwei
Muttern 40 befestigt, wobei mittels der Muttern 40 außerdem
die Faltenbalge 30 am Arbeitskolben 40 befestigt werden. An
der Gewindestange 38 ist außerdem ein Kraftübertragungsmittel
42, z. B. ein Seil 44, befestigt. Dieses Seil 44 ist um vier
Umlenkrollen 46 gelegt und bildet eine geschlossene Kurve, an
welcher ein Mitnehmer 48 befestigt ist. Wird also der
Arbeitskolben 14 bewegt, dann wird über das Seil 44 der
Mitnehmer 48 mitgenommen.
Da sich sowohl die Gewindestange 38 als auch das Seil 44
innerhalb der Faltenbalge 30 und somit im druckmittelfreien
Raum 32 befinden, bedarf es keiner Abdichtung des Seils 44 an
den Wänden 24 und 26. Die Wände 24 und 26 können mit
ausreichend großen Durchführungen 50 versehen sein, über
welche das Seil 40 aus dem Zylinderraum 12 herausgeführt wird.
Der Faltenbalg 30 ist kegelstumpfförmig aufgebaut, wobei die
Spitze des Kegelstumpfs am Arbeitskolben 14 anliegt. Die Wand
des Faltenbalgens 30 ist ziehharmonikaartig gefaltet, wobei
sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite jeweils
eine Spiralfeder 52 und 54 anliegt, welche in die jeweiligen
Falten des Faltenbalges 30 greift und diesen aufspannt. Der
Faltenbalg 30 wird dadurch druckstabil, und eine sichere
Faltung, wie im Druckraum 20 gezeigt, ist gewährleistet.
Da das Kraftübertragungsmittel 42 unmittelbar nach dem
Verlassen des Zylinderraums 12 umgelenkt wird, ist die
Baulänge des gesamten Arbeitszylinders 10 nur unwesentlich
größer als die Länge des Zylinderraums 12, und es ist
gewährleistet, dass trotz Hindurchführung des
Kraftübertragungsmittels 42 durch die beiden Wände 24 und 26
die beiden Räume 34 mit Druckmittel dicht sind.
Claims (10)
1. Kolbenstangenloser Arbeitszylinder (10) mit einem
Zylinder (12), in dem ein Arbeitskolben (14) verfahrbar
gelagert ist, wobei der Arbeitskolben (14) den Zylinder
raum (12) in zwei Druckräume (20 und 22) unterteilt und
die Druckräume (20 und 22) jeweils einen Druckmittelan
schluss (36) aufweisen, wobei in wenigstens einem Druck
raum (20 oder 22) ein elastisch expandierbares und
komprimierbares Mittel (28) zwischen dem Arbeitskolben
(14) und der gegenüberliegenden, stirnseitigen Wand (24,
26) des Druckraumes (20, 22) aufgespannt ist und den
Druckraum (20, 22) in einen druckmittelfreien Raum (32)
und einen Raum (34) mit Druckmittel unterteilt, wobei am
Arbeitskolben (14) ein Kraftübertragungsmittel (42)
angreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (34) mit
Druckmittel sich zwischen dem Zylinder (12) und dem
komprimierbaren Mittel (28) befindet, dass das Kraftüber
tragungsmittel (42) flexibel ist und durch den
druckmittelfreien Raum (32) und die stirnseitige Wand
(24, 26) hindurchgeführt ist.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das elastisch expandierbare und komprimierbare
Mittel (28) ein Faltenbalg (30), ein Wellschlauch, eine
dichtgewickelte Flachsband-Spiralfeder ist.
3. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch expandierbare
und komprimierbare Mittel (28) kegelstumpfförmig
ausgebildet ist.
4. Arbeitszylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Spitze des Kegelstumpfes am Arbeitskolben (14)
oder Zylinderboden anliegt.
5. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch expandierbare
und komprimierbare Mittel (28) an der Innenseite und/oder
an der Außenseite durch eine Feder (52, 54) gegen
Kollabieren abgestützt ist.
6. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmittel
ein flexibles Band, ein Seil (44), eine Kette, ein
Zahnriemen, ein Bowdenzug ist.
7. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Druckraum (20, 22)
ein elastisch expandierbares und komprimierbares Mittel
(28) vorgesehen ist und an beiden Seiten des
Arbeitskolbens (14) ein Kraftübertragungsmittel (42)
angreift.
8. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmittel
(42) außerhalb des Zylinderraumes (12) über geeignete
Umlenkmittel (46) umgelenkt ist.
9. Arbeitszylinder nach Anspruch 7 und 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das eine Ende des
Kraftübertragungsmittels (42) an der einen Seite und das
andere Ende des Kraftübertragungsmittels (42) an der
anderen Seite des Arbeitskolbens (14) angreift.
10. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im Druckraum (20, 22) ein
Überdruck oder ein Unterdruck herrscht.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
DE2109564A1 (de) * | 1971-03-01 | 1972-09-21 | Festo Maschf Stoll G | Arbeitszylinder für pneumatische oder hydraulische Druckmedien |
DE4104206A1 (de) * | 1991-02-12 | 1992-08-13 | Festo Kg | Kolbenstangenlose kolben-zylinder-anordnung |
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- 1998-12-19 DE DE1998158890 patent/DE19858890C2/de not_active Expired - Fee Related
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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Patent Abstracts of Japan, M 858, August 11, 1989, Vol. 13/No. 360, JP 1-120406 A * |
Also Published As
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