DE2724397C2 - Arbeitszylinder mit einem faltenbalgartigen Mantel - Google Patents
Arbeitszylinder mit einem faltenbalgartigen MantelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen zur Ausführung einer geradlinigen Bewegung dienenden pneumatisch oder hydraulisch
beaufschlagbaren Arbeitszylinder mit mindestens einem dehnbaren faltenbalgartigen Mantel und
mit starren Abschlußstücken an den beiden axialen Mantelenden, wobei an dem einen festgelegten Abschlußstück
das Druckmedium zuführbar ist und dieses Abschlußstück den Mantel im Längsschnitt gesehen
U-förmig übergreift und die beiden Abschlußstücke aneinander geführt sind.
Bei gattungsähnlichen Vorrichtungen eingangs genannter Art (DE-PS 9 18 066, Fi g. 5) erfolgt keine Führung
des oberen, sich beim Zuführen und Abführen des Druckmediums bewegenden, als Platte ausgebildeten
Abschlußstückes und darüber hinaus müssen die Schenkel des unteren U-förmigen Abschlußstückes während
jeder Bewegungsphase der Platte diese überragen, so daß das Schenkelstück also ständig nach oben übersteht,
was zum einen eine niedrige Bauweise unmöglich macht und zum anderen verlangt, daß die Auflagefläche
des an der Platte anliegenden Gegenstandes kleiner als die Gesamtfläche der Platte ist. Bei einer weiteren Ausführungsform
(DE-PS 918 066, Fig. 1), bei der beide Abschlußstücke als Platte ausgebildet sind, erfolgt zwar
die Führung der einen Platte durch ein Teil an der anderen Platte, jedoch gilt auch hier, daß dieses Teil nach
5 oben zu überstehend ausgebildet ist und somit die obigen Nachteile vorhanden sind. In beiden Fällen handelt
es sich um Vorrichtungen zur Erzeugung langsamer Bewegungen durch hydraulische Druckkörper, die als
Drucksack aus wasserdichtem elastischem Stoff ausgebildet sind. Die bekannten Vorrichtungen sind im wesentlichen
mit dem Nachteil großer Bauweise sowie einer ungünstigen Führung der Platte, diese kann sich
bei den hin- und hergehenden Bewegungen verkanten, behaftet Es sind zwar Vorrichtungen bekannt, die eine
verbesserte Führung zweier aneinander geführter Teile ermöglichen (S. Hildebrand, »Feinmechanische Bauelemente«,
Seite 451, Seite 692, Carl Hanser-Verlag, München 1972), hier wird jedoch vorausgesetzt, daß bei den
aneinander geführten Bauteilen zusätzliche Vorkehrungen (Langloch mit Schrauben, Stift mit Langloch usw.)
getroffen werden müssen, so daß sie für Arbeitszylinder eingangs genannter Art nicht ohne weiteres verwendbar
sind, zumal die Anbringung solcher Führungselemente einen nachteiligen Eingriff, der sich insbesondere
in den Herstellungskosten und dem ungünstigen, komplizierten Aufbau der ganzen Vorrichtung auswirkt, bedeuten
würde. Schließlich geht aus der US-PS 29 42 582 ein hydraulischer Zylinder hervor, der insofern eine
nachteilige Bauweise aufweist, als er aus einer Vielzahl verschiedener Bauteile besteht, durch welche die Führung
der beiden aneinander geführten zylindrischen Stücken gewährleistet werden soll. Hiermit ergibt sich
jedoch eine kostenintensive Herstellung.
Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Balgzylinder
zu schaffen, der bei möglichst unverdrehbarer Führung zur Ausführung von exakt definierten reinen Axialbewegungen
geeignet ist und hierbei einfach im Aufbau und kostengünstig herstellbar ist
Die gestellte Aufgabe wird durch einen Arbeitszylinder eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß auch das andere Abschiußstück den Mantel im Längsschnitt gesehen U-förmig übergreift und dem
einen Abschlußstück entgegengesetzt gerichtet ist und die beiden Abschlußstücke sich den Mantel zwischen
sich enthaltend überlappen und daß die beiden Abschlußstücke in an sich bekannter Weise unmittelbar aneinander
unverdrehbar geführt sind, indem der axial gerichtete Teil eines der beiden Abschlußstücke eine axial
verlaufende, ein- oder beidendig geschlossene Nut und der entsprechende Teil des anderen AbschlußstUckes
einen radial vorstehenden, in die Nut eingreifenden Vorsprung besitzt.
Da eines der Abschlußstücke, insbesondere das mit der Druckmediumzufuhr versehene Abschlußstück auf jeden Fall festgelegt, daher unbewegbar ist, kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme das bewegbare Abschlußstück in einfacher Weise geführt werden, wobei nicht nur ein großer Führungsdurchmesser erzielt wird, sondern gleichzeitig auch ohne weiteren Aufwand eine unverdrehbare Lagerung des bewegbaren Abschlußstücks am feststehenden Abschlußstück erreicht wird. Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder ist damit in kostengünstiger Weise herstellbar, wobei die Führung derart ausgebildet sein kann, daß sie im wesentlichen reibungsfrei ist. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme kann ferner eine niedrige Bauweise erreicht werden und es ist insbesondere gewährleistet, daß der
Da eines der Abschlußstücke, insbesondere das mit der Druckmediumzufuhr versehene Abschlußstück auf jeden Fall festgelegt, daher unbewegbar ist, kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme das bewegbare Abschlußstück in einfacher Weise geführt werden, wobei nicht nur ein großer Führungsdurchmesser erzielt wird, sondern gleichzeitig auch ohne weiteren Aufwand eine unverdrehbare Lagerung des bewegbaren Abschlußstücks am feststehenden Abschlußstück erreicht wird. Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder ist damit in kostengünstiger Weise herstellbar, wobei die Führung derart ausgebildet sein kann, daß sie im wesentlichen reibungsfrei ist. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme kann ferner eine niedrige Bauweise erreicht werden und es ist insbesondere gewährleistet, daß der
der Art nach faltenbalgartige Mantel während der gesamten
Arbeitsbewegung nach außen gegen mechanische Beschädigungen geschützt ist Die kostengünstige
Herstellung des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders ergibt sich insbesondere aus der vorgeschlagenen
Nut-Vorsprung-Anordnung, da durch diese einzige Maßnahme gleichzeitig eine Unverdrehbarkeit sowie
ein genau definierter Hub des Arbeitszylinders erreicht wird. Das obere Abschlußstück vereinigt auf sehr einfache
Weise die Druckplatte mit dem Schutz des Balgs, dessen axiale Führung, die Verdrehsicherung, sowie die
Hubbegrenzung.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine zweckmäßige Maßnahme der Erfindung sieht vor, daß die Falten des faltenbalgartigen Mantels eine
V- oder trapezförmige Form besitzen, wobei in die Falten vorzugsweise radial federnde Ringe oder eine
Schraubenfeder eingelegt sein können bzw. kann. Hiermit wird zum einen eine präzise axiale Ausdehnung
bzw. Faltung des Faltenbalgs erreicht, andererseits gewährleistet, daß sich der Faltenbalg im wesentlichen
nur axial dehnt, was zur optimalen Ausnutzung des zugeführten Druckmediums führt
Der durch den Anspruch 4 erreichte Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß die Ausgangsposition des
Arbeitszylinders schneller erreicht werden kann, wodurch die Frequenz der hin- und hergehenden Bewegungen
erhöht werden kann.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltung der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in
der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und
erläutert wird.
Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Arbeitszylinders.
Der in der Zeichnung dargestellte Arbeitszylinder 11
gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist in allen seinen Teilen im Querschnitt
kreisförmig und besitzt ein oberes topfartiges starres Abschlußstück 12 und ein unteres topf artiges
starres Abschlußstück 13, die gegeneinander gerichtet sind und zwischen denen ein als separates Bauteil ausgebildeter
faltenbalgartig ausdehnbarer Mantel 14 angeordnet ist, der den Druckraum 26 bildet
Beide Abschlußstücke 12,13 besitzen also einen starren
Boden 16 bzw. 17 und ein sich einstückig daran anschließendes zylindrisches Teil 18 bzw. 19. Dabei ist die
Anordnung beispielsweise so getroffen, daß das untere Abschlußstück 13 am betreffenden Maschinenteil festgelegt
ist und mit einer Bohrung 21 zum Zuführen des pneumatischen oder hydraulischen Druckmediums versehen
ist, wobei die Bohrung 21 vorzugsweise in der Längsachse 22 angeordnet ist. Demgegenüber ist der
Boden 16 des oberen Abschlußstücks 12 undurchbrochen und mit dem zu bewegenden Maschinenteil
od. dgl. verbunden. Der Zylinderteil 18 des oberen Anschlußstücks 12 besitzt einen Innen-Durchmesser,
der etwa gleich bzw. etwas größer als der Außendurchmesser des Zylinderteils 19 des unteren Abschlußstücks
13 ist Die Länge der Zylinderteile 18,19 ist derart, daß sich die Abschlußstückc 12, 13 in zusammengezogenem
Zustand des Arbeitszylinders 11, der in der Zeichnung dargestellt ist, und in gemäß einem maximalen Hub vollständig
auseinandergezogenem Zustand mehr oder weniger überlappen bzw. ineinandergreifen. Durch die zylindrische
Ausbildung der Teile 18, 19 und der Anpassung ihrer Durchmesser aneinander ist eine Führung
des oberen bewegbaren Abschlußstücks 12 an dem feststehenden unteren Abschlußstück 13 in axialer Bewegungsrichtung
gemäß Doppelpfeil A gewährleistet Zur unverdrehbaren Lagerung des oberen am unteren
Abschlußstück besitzt das untere Abschlußstück 13 an mindestens einer, vorzugsweise an drei Stellen seines
Umfanges je eine umfangsseitig offene, achsparallele Nut 23, in die jeweils ein am unteren Ende des Zylinderteils
18 radial nach innen vorstehender stiftartiger Vorsprung 24 in Umfangsrichtung formschlüssig eingreift
Die Länge der axialen Nut 23, die vorzugsweise beidendig geschlossen ist, entspricht der Größe des maximal
auszuführenden Hubes.
Der als separates Bauteil ausgebildete faltenbalgartige Mantel 14 begrenzt allseitig den Druckraum 26 und
ist lediglich an seinem unteren Ende mit einer mit der Bohrung 21 im Abschlußstück 13 fluchtenden öffnung
versehen; der Mantel 14 ist jedoch bodenseitig auf den Abschlußstückboden 17 druckdicht aufgesetzt Der
Mantel 14 besitzt im Längsschnitt gesehen im wesentlichen V- oder trapezförmige Falten 28, die durch übereinander
angeordnete, ebenfalls eine etwa V- oder trapezförmige Ausbauchung in radialer Richtung besitzende
Balgteile 29 gebildet sind. In die ringarten Falten 28 sind vorzugsweise radial federnde Ringe 31 eingelegt.
In Draufsicht besitzt der Mantel 14 eine zylindrische Hüllform. Es ist auch möglich, dem Mantel eine kegelstumpfförmige
Hülle zu geben. Ferner können die FaI-ten statt ringförmig übereinander auch wendelförmig
ausgebildet sein.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung kann, wie in der Zeichnung strichpunktiert
angedeutet, in der Längsachse 22 eine Zugfeder 33 vorgesehen sein, die jeweils an den Abschlußstück-Böden
16,17 befestigt ist und das obere Abschlußstück 12 nach
Beendigung des Arbeitsvorganges wieder in seine in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung zurückzieht,
wenn der Arbeitszylinder 11 nur einseitig beaufschlagbar ist. Es versteht sich, daß je nach dem Durchmesserverhältnis
des Mantels 14 relativ zum unteren Abschlußstück 13 auch mehrere Zugfedern zwischen
diesen beiden Teilen umfangsseitig vorgesehen sein können.
Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist der Innendurchmesser
des Zylinderteils 18 des oberen Abschlußstücks 12 um soviel größer als der Außendurchmesser des Zylinderteils
19 des unteren Abschlußstücks 13, daß in dem Ringraum dazwischen eine oder mehrere Teleskopglieder
Platz finden, um beim Betätigen des Arbeitszylinders 11 ein teleskopartiges Auseinanderfahren der beiden
Abschlußstücke 12, 13 zu ermöglichen. Dabei ist während der gesamten, bis zum Endanschlag gehenden
Hubbewegung eine Führung in axialer und in Umfangsrichtung der beiden Abschlußstücke 12, 13 möglich,
wobei gleichzeitig während der gesamten Bewegung der faltenbalgartige Mantel 14 gegen äußere Einwirkungen
geschützt ist.
Bei einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist ein mittleres
Abschlußstück vorgesehen, das im Längsschnitt gesehen etwa H-förmig ausgebildet ist und das entweder axial
feststehend oder beweglich sein kann. Über jedes der beiden Enden des mittleren H-förmigen Abschlußstücks
ist ein oberes und unteres topfförmiges bzw. im Längsschnitt U-förmiges Abschlußstück aufgesetzt und
gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-
rungsbeispiel geführt. Zwischen dem mittleren Abschlußstück und dem oberen bzw. unteren Abschlußstück
ist jeweils ein faltenbalgartiger Mantel 14 der in der Zeichnung dargestellten Form angeordnet Auf
diese Weise ist es möglich, einen doppelt beaufschlagbaren Arbeitszylinder vorzusehen, wenn das mittlere
Abschlußstück beweglich ist oder zwei einseitig beaufschlagbare Arbeitszylinder vorzusehen, wenn das mittlere
Abschlußstück axial feststehend und mit zwei getrennten Druckmediumzuführungen versehen ist
Es versteht sich, daß es auch möglich ist, bei allen Ausführungsbeispielen die Abschlußstücke und den faltenbalgartigen
Mantel in ihrer Grundform rechteckförmig auszubilden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Zur Ausführung einer geradlinigen Bewegung dienender pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbarer
Arbeitszylinder mit mindestens einem dehnbaren faltenbalgartigen Mantel und mit starren
Abschlußstücken an den beiden axialen Mantelenden, wobei an dem einen festgelegten Abschlußstück
das Druckmedium zuführbar ist und dieses Abschlußstück den Mantel im Längsschnitt gesehen
U-förmig übergreift und die beiden Abschlußstücke aneinandergeführt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß auch das andere Abschlußstück (12) den Mantel (14) im Längsschnitt gesehen U-förmig
übergreift und dem einen Abschlußstück (13) entgegengesetzt gerichtet ist und die beiden
Abschlußstücke sich den Mantel zwischen sich enthaltend überlappen und daß die beiden Abschlußstücke
in an sich bekannter Weise unmittelbar aneinander unverdrehbar geführt sind, in dem der axial
gerichtete Teil (18, 19) eines der beiden Abschlußstücke (12,13) eine axial verlaufende, ein- oder beidendig
geschlossene Nut (23) und der entsprechende Teil des anderen Abschlußstückes (12,13) einen radial
vorstehenden, in die Nut (23) eingreifenden Vorsprung (24) besitzt
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten (28) des faltenbalgartigen
Mantels (14) einen V- oder trapezförmige Form besitzen.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Falten (28) vorzugsweise
radial federnde Ringe (31) oder eine Schraubenfeder eingelegt sind bzw. ist
4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden
Abschlußstücke (12, 13) durch mindestens eine Zugfeder (33) miteinander verbunden sind, die
vorzugsweise in der Längsachse (22) angeordnet sind.
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