DE2724397C2

DE2724397C2 - Arbeitszylinder mit einem faltenbalgartigen Mantel

Info

Publication number: DE2724397C2
Application number: DE2724397A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1977-05-28
Filing date: 1977-05-28
Publication date: 1983-11-24
Also published as: FR2392261A1; IT7823779A0; IT1095546B; SE430913B; DE2724397A1; FR2392261B1; SE7806063L

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

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

Patentansprüche:

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.