[0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebs- und Führungseinrichtung für eine zu bewegende
Last, mit einem in einem Druckmittelzylinder durch Druckmittel antreibbaren, kolbenstangenlosen
Antriebskolben, dem wenigstens ein durch einen Längsschlitz in der Zylinderwandung
nach außen ragendes Kraftübertragungsteil zugeordnet ist, mit einem den Längsschlitz
in der Zylinderwandung axial beidseits des Kraftübertragungsteils abdichtenden, flexiblen
Dichtband und mit einer lastaufnehmenden und/oder den Kolben führenden, im Gehäuse
des Druckmittelzylindes angeordneten Wälzkörperanordnung.
[0002] Bei einer aus der DE 43 32 547 A1 bekannten Antriebs- und Führungseinrichtung dieser
Gattung ist eine lastaufnehmende Wälzkörperanordnung in einem parallel zur Zylinderbohrung
eines Druckmittelzylinders angeordneten Längskanal im Gehäuse des Druckmittelzylinders
angeordnet. Durch diese parallele Anordnung von Antriebskolben und Wälzkörperanordnung
wird das Gehäuse des Druckmittelzylinders insgesamt sehr großvolumig, und es ist nicht
nur ein mit der Wälzkörperanordnung verbundenes und nach außen aus dem Gehäuse herausragendes
Kraftübertragungsteil erforderlich, sondern zusätzlich noch ein weiteres Kraftübertragungsteil
zwischen dem Antriebskolben und der Wälzkörperanordnung. Hierdurch wird die gesamte
Einrichtung aufwendig, kompliziert und teuer.
[0003] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Antriebs- und Führungseinrichtung
zu schaffen, bei der das Gehäuse des Druckmittelzylinders mit geringerem Querschnitt
gebaut werden kann, und die insgesamt einfacher, kostengünstiger und kompakter realisiert
werden kann.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wälzkörperanordnung innerhalb
des Zylinderraums des Druckmittelzylinders im oder am Antriebskolben angeordnet ist.
[0005] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht insbesondere darin, daß im Gehäuse
des Druckmittelzylinders nur noch ein einziger Längskanal erforderlich ist, nämlich
die Zylinderbohrung selbst. Dies führt zu einer wesentlich kompakteren Bauweise. Da
der Antriebskolben bzw. dessen Wälzkörperanordnung die Last aufnimmt und sich dabei
gegen die Zylinderwandung abstützt, sind äußere last- oder kraftaufnehmende Führungen
nicht mehr erforderlich. Es besteht somit auch keine Gefahr mehr, daß durch eine äußere
Führung Kräfte auf den Antriebskolben übertragen werden, die diesen in seiner Funktion
beeinträchtigen. Schließlich ist nur noch eine einzige Schlitzdurchführung im Gehäuse
des Druckmittelzylinders erforderlich, im Gegensatz zu den zwei erforderlichen Schlitzdurchführungen
beim Stand der Technik. Die Konstruktion des Kraftübertragungsteils vereinfacht sich
dadurch erheblich. Darüber hinaus wird die gesamte Montage einfacher und kostengünstiger.
[0006] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einrichtung möglich.
[0007] Die Wälzkörperanordnung weist zweckmäßigerweise eine Vielzahl von an der Zylinderwandung
abrollenden Rädern, Rollen und/oder Kugeln auf.
[0008] In einer vorteilhaften ersten Ausgestaltung besitzt die Wälzkörperanordnung mehrere
axial hintereinander angeordnete, zur Kraftrichtung der auf den Kolben einwirkenden
Kraft nach entgegengesetzten Schwenkrichtungen geneigte Räder oder Rollen. Diese sind
dabei zweckmäßigerweise abwechselnd entgegengesetzt geneigt, so daß eine möglichst
gleichmäßige Kraftaufnahme erfolgt.
[0009] In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die Wälzkörperanordnung mehrere
axial hintereinander angeordnete Paare von Rädern oder Rollen, deren Drehachsen senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Antriebskolbens und senkrecht zur Kraftrichtung der auf
den Kolben einwirkenden Kraft angeordnet sind.
[0010] Die Wälzkörper der Wälzkörperanordnung sind in entsprechenden Ausnehmungen des Antriebskolbens
oder einer mit diesem verbundenen Lageranordnung drehbar gelagert und ragen aus diesen
Ausnehmungen an denjenigen Stellen heraus, an denen der Antriebskolben durch die Last
gegen die Zylinderwandung drückt. Hierdurch wird eine günstige Kraftaufnahme durch
eine relativ geringe Anzahl von Wälzkörpern erreicht.
[0011] Zur Stabilisierung der Kolbenposition und zur Aufnahme von Kippmomenten besitzt die
Wälzkörperanordnung in vorteilhafter Weise wenigstens einen im Antriebskolben oder
einer mit diesem verbundenen Lageranordnung drehbar gelagerten Stützwälzkörper, der
sich an einer zur Kraftrichtung der auf den Antriebskolben einwirkenden Kraft entgegengesetzten
Stelle an der Zylinderwandung abwälzt.
[0012] Die Wälzkörperanordnung ist zweckmäßigerweise zwischen den beiden den Antriebskolben
nach beiden Seiten hin abdichtenden Kolbendichtbereichen angeordnet. Dabei kann die
Wälzkörperanordnung auch zwei miteinander verbundene Bereiche der Lageranordnung aufweisen,
an denen jeweils ein Bereich des zweiteiligen Kraftübertragungsteils angeordnet ist.
Dabei ist vorzugsweise an den beiden Endbereichen der Lagerordnung für die Wälzkörperanordnung
je ein Kolbendichtbereich des Antriebskolbens angeordnet, so daß eine symmetrische
baukastenartige, je nach Bedarf zusammensetzbare Anordnung vorliegt.
[0013] Das wenigstens eine mit dem Antriebskolben verbundene Kraftübertragungsteil kann
in einer vorteilhaften Ausgestaltung als Aufhängevorrichtung für die Last ausgebildet
sein und vertikal nach unten aus dem Längsschlitz herausragen. Bei einer solchen Ausführung
kann beispielsweise ein Vorhang oder eine verschiebbare Wand oder Fensteranordnung
angehängt werden, die dann pneumatisch auch entlang einer großen Wegstrecke verschoben
werden kann.
[0014] Um ein Verschwenken des Kolbens und ein unerwünschtes Reiben des Kraftübertragungsteils
im Bereich des Längsschlitzes zu verhindern, besitzt dieses Kraftübertragungsteil
eine durch Schwenken des Antriebskolbens auftretende kräfteaufnehmende Gleit- oder
Wälzlagerführung. Diese kann vorzugsweise im Bereich des Längsschlitzes angeordnet
sein.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Antriebs- und Führungseinrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer
Längsschnittdarstellung,
- Fig. 2
- eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A in Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie B-B in Fig. 1,
- Fig. 4
- eine perspektivische Darstellung eines Bereichs des aus zwei symmetrischen Bereichen
bestehenden Antriebskolbens gemäß Fig. 1 und
- Fig. 5
- eine zur Fig. 3 alternative Ausführung mit parallelen Rädern am Antriebskolben.
[0016] Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein kolbenstangenloser
Antriebskolben 10 in einem als Zylinderbohrung ausgebildeten Zylinderraum 11 eines
langgestreckten Druckmittelzylinders 12 pneumatisch bewegbar, wobei prinzipiell auch
eine hydraulische Betätigung möglich ist. In Fig. 1 ist lediglich der rechte Endbereich
des Druckmittelzylinders 12 dargestellt, und der Antriebskolben 10 befindet sich in
der rechten Anschlagsposition am rechten Zylinderabschlußdeckel 13.
[0017] Ein erste Druckmittelanschluß 14 im mittleren Bereich des Zylinderabschlußdeckels
13 dient zur Bewegung des Antriebskolbens 10 nach links (gemäß der Darstellung von
Fig. 1), und ein zweiter Druckmittelanschluß 15 am oberen Bereich des Zylinderabschlußdeckels
13 ist über eine parallel zum Zylinderraum 11 im Gehäuse 15 des Druckmittelzylinders
12 geführte Druckleitung 17 mit dem nicht dargestellten zweiten Endbereich des Zylinderraums
11 verbunden und dient zur Bewegung des Antriebskolbens 10 in die entgegengesetzte
Richtung, also nach rechts. Hierdurch können beide Druckmittelanschlüsse 14, 15 am
selben Zylinderabschlußdeckel 13 angeordnet sein.
[0018] Der Druckmittelzylindr 12 ist als sogenannter Schlitz-zylinder ausgebildet, das heißt,
der Zylinderraum 11 ist über seine gesamte Länge über einen Längsschlitz 18 mit dem
Außenraum außerhalb des Druckmittelzylinders 12 verbunden. Zur Abdichtung dient in
an sich bekannter Weise ein flexibles Dichtband 19, das in den beiden Zylinderabschlußdeckeln
13 verankert ist, und das den Längsschlitz 18 zum Zylinderraum 11 hin axial beidseits
eines Kraftübertragungsteils 20 abdichtet, das mit dem Antriebskolben 10 verbunden
ist und sich durch den Längsschlitz 18 hindurch nach außen erstreckt. Im Bereich dieses
Kraftübertragungsteils 20 ist das Dichtband 19 gleitend durch Führungskanäle 21 des
Antriebskolbens 10 geführt und verläuft zum Teil entlang der dem Kraftübertragungsteil
20 entgegengesetzten Rückseite, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
[0019] Der Antriebskolben 10 weist im mittleren Bereich eine zweiteilige Lageranordnung
22 für als Rollen bzw. Räder 23 ausgebildete Wälzkörper auf, wobei das ebenfalls zweiteilige
Kraftübertragungsteil 20 an der zweiteiligen Lageranordnung 22 fixiert ist. Zu beiden
Seiten der Lageranordnung 22 ist ein jeweils mit einer Kolbendichtung 24 versehener
Kolbendichtbereich 25 angeordnet, das heißt mit dem Kraftübertragungsteil 20 verbunden.
[0020] Die Räder 23 sind in entsprechenden Schlitzausnehmungen 26 der Lageranordnung 22
angeordnet. Die acht Räder 23 des Ausführungsbeispiels sind gemäß den Fig. 3 und 4
abwechslend um ca. 45° zur Vertikalen nach entgegengesetzten Richtungen geneigt und
in der Längsrichtung hintereinander angeordnet. Die vertikale Richtung entspricht
gemäß Fig. 3 der Kraftrichtung der durch eine nicht näher dargestellte Last auf den
Antriebskolben 10 ausgeübten Kraft, wobei die Verschwenkung der Räder 23 immer bezüglich
der Kraftrichtung erfolgt, so daß sich die Räder 23 symmetrisch zur Kraft an der Zylinderinnenwandung
des Zylinderraums 11 abstützen können. Sie ragen dabei jeweils nur auf derjenigen
Seite aus den Schlitzausnehmungen 26 heraus, an denen die Abstützung erfolgen soll.
[0021] Jedes Rad besitzt gemäß Fig. 3 ein Wälzlager 27 und ist umfangsseitig mit einem gummiartigen
oder kunststoffartigen weichen Laufbelag 28 versehen, um die Zylinderwandung nicht
zu beschädigen. Die Wälzlager 27 sind jeweils an einem in einer Querbohrung 29 zur
Schlitzausnehmung 26 angeordneten Bolzen 30 gelagert.
[0022] In den beiden Kolbendichtbereichen 25 ist jeweils ein Stützrad 31 drehbar gelagert,
das entsprechend den Rädern 23 aufgebaut und gelagert ist, so daß gleiche oder gleichwirkende
Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dieses Stützrad 31 ragt entgegen
der Kraftrichtung, also gemäß Fig. 2 oben, aus dem Antriebskolben 10 bzw. dem jeweiligen
Kolbendichtbereich 25 heraus und nimmt eventuell auftretende Kippmomente auf. Durch
diese Stützräder 31 wird die Führung des Antriebskolbens 10 im Zylinderraum 11 verbessert.
Prinzipiell kann die Zahl der Stützräder 31 auch höher sein, wobei auch eine geneigte
Anordnung möglich ist. Weiterhin ist es möglich, derartige Stützräder 31 auch im Bereich
der Lageranordnung 32 alternativ oder zusätzlich anzubringen.
[0023] Die beiden Kolbendichtbereiche 25 besitzen jeweils eine zum freien Ende hin konzentrische
Sackbohrung 32, die im Mündungsbereich mit einer Ringdichtung 33 versehen ist. Diese
Sackbohrungen 32 dienen in an sich bekannter Weise zur Endlagendämpfung. Erreicht
der Antriebskolben 10 eine seiner beiden Endpositionen, so greift kurz vorher ein
konzentrisches, rohrartiges, am jeweiligen Zylinderabschlußdeckel 13 angebrachtes
Dämpfungsglied 34 in die Sackbohrung 32 ein. Die darin enthaltene Luft kann durch
eine nicht dargestellte Drosseleinrichtung entweichen, so daß eine Dämpfungswirkung
eintritt.
[0024] Das Dichtband 19 dichtet den Längsschlitz 18 von innen her, also von seiten des Zylinderraums
11 her, ab. Es besitzt hierzu einen trapezartigen Querschnitt, der an die Gestalt
der zum Zylinderraum 11 hinweisenden Schlitzmündung angepaßt ist. Zusätzlich wird
dieser Längsschlitz 18 in an sich bekannter Weise auch durch ein äußeres Dichtband
35 abgedichtet, um zu verhindern, daß Verunreinigungen ins Innere gelangen können.
Dieses äußere Dichtband 35 ist in ähnlicher Weise in den beiden Zylinderabschlußdeckeln
13 fixiert und ist im Bereich des Antriebskolbens 10 durch entsprechende Kanäle 36
durch diesen hindurchgeführt. Im Ausführungsbeispiel verläuft dieses äußere Dichtband
35 im wesentlichen zwischen der Lageranordnung 22 und dem Kraftübertragungsteil 20.
[0025] Gemäß Fig. 1 besteht die Lageranordnung 2 aus zwei Bereichen 22a und 22b, die über
ein Verbindungsglied 37 miteinander verbunden sind. Jeder dieser Bereiche 22a und
22b ist mit einem Bereich 20a und 20b des zweiteiligen Kraftübertragungsteils 20 verbunden.
Ist die Last sehr langgestreckt, zum Beispiel ein Vorhang, eine Tür, eine Zwischenwand
od. dgl., so kann ein sehr langes Verbindungsglied 37 vorgesehen sein, so daß die
beiden Bereiche 22a und 22b der Lageranordnung 22 bzw. die beiden Kolbendichtbereiche
25 weit auseinanderliegen und insgesamt ein sehr langer "Kolben" gebildet wird. Andererseits
ist es auch möglich, nur eine einteilige Lageranordnung 22 vorzusehen, die beidseitig
mit einem Kolbendichtbereich 25 versehen ist. Falls eine sehr langgestreckte Last
zu bewegen ist, dann können in einem solchen Falle auch mehrere solcher Antriebskolben,
zum Beispiel zwei Antriebskolben 10, vorgesehen sein.
[0026] In Fig. 4 ist perspektivisch nur eine Hälfte des Antriebskolbens 10 dargestellt.
Um zu einer Anordnung gemäß Fig. 1 zu gelangen, werden zwei solcher Hälften so über
das Verbindungsglied 37 miteinander verbunden, daß die beiden Kolbendichtbereiche
25 nach außen weisen. Bei einer einteiligen Ausführung der Lageranordnung 22 wird
ein zweiter Kolbendichtbereich 25 an die Anordnung gemäß Fig. 4 angefügt.
[0027] Das Kraftübertragungsteil 20 ist zur hängenden Befestigung einer Last ausgebildet.
Um Quer- und/oder Reibungskräfte zwischen dem Kraftübertragungsteil 20 und den Begrenzungswandungen
des Längsschlitzes 18 zu verhindern, kann im Bereich dieses Längsschlitzes 18 oder
außerhalb eine Gleit- oder Wälzlagerführung vorgesehen sein, die im Ausführungsbeispiel
nicht dargestellt ist. Ebenfalls kann eine solche Lagerführung erforderlich sein,
wenn die Kraftrichtung der durch die zu bewegende Last ausgeübten Kraft nicht durch
den Längsschlitz 18 verläuft.
[0028] Bei dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel treten anstelle der zur
Kraftrichtung winkelmäßig versetzten Räder 23 jetzt aus jeweils zwei Rädern 38 bestehende
Räderpaare, wobei die Räder 38 parallel zur Kraftrichtung ausgerichtet sind, das heißt,
ihre Drehachse verläuft jeweils senkrecht zur Kraftrichtung und senkrecht zur Zylinder-Längsrichtung.
An einem in einer entsprechend modifizierten Lageranordnung 39 gelagerten Bolzen 40
sind beidseitig zwei solche Räder 38 mittels Wälzlagern 27 gelagert. Mehrere solcher
Räderpaare sind in der Zylinder-Längsrichtung hintereinander angeordnet. Die Laufbereiche
41 der Räder 38 sind entsprechend der Krümmung des Zylinderraums 11 gekrümmt.
[0029] In Abwandlung der dargestellten Ausführungsbeispiele können anstelle von Rädern 23,
38 auch andere Wälzkörper treten, zum Beispiel Rollen oder Kugeln. Weiterhin kann
anstelle des kreisförmigen Querschnitts durch den Antriebskolben 10 und den Zylinderraum
11 ein anderer Querschnitt treten, beispielsweise ein ovaler oder vieleckiger Querschnitt.
Derartige Kolbenquerschnitte führen zu einem verdrehsicheren Antriebskolben 10, wobei
dann die Wälzkörper so angeordnet sein können, daß auch bei unsymmetrischer Last die
auf die Zylinderwandung ausgeübten Kräfte durch diese Wälzkörper aufgenommen werden
können.
[0030] Gemäß den Fig. 2, 3 und 5 ist das Gehäuse 16 des Druckmittelzylinders 12 mit Befestigungsbohrungen
42 und Längsnuten 43 versehen. Die Befestigungsbohrungen 42 dienen beispielsweise
zur Befestigung der Zylinderabschlußdeckel 13, während die Längsnuten 43 zur Befestigung
des Druckmittelzylinders 12 selbst und/oder zur Befestigung von Sensorelementen od.dgl.
dienen. Zusätzliche Längskanäle 44 können zur Durchführung von Leitungen oder Druckmedien
dienen.
1. Antriebs- und Führungseinrichtung für eine zu bewegende Last, mit einem in einem Druckmittelzylinder
durch Druckmittel antreibbaren, kolbenstangenlosen Antriebskolben, dem wenigstens
ein durch einen Längsschlitz in der Zylinderwandung nach außen ragendes Kraftübertragungsteil
zugeordnet ist, mit einem den Längsschlitz in der Zylinderwandung axial beidseits
des Kraftübertragungsteils abdichtenden, flexiblen Dichtband und mit einer lastaufnehmenden
und/oder den Kolben führenden, im Gehäuse des Druckmittelzylindes angeordneten Wälzkörperanordnung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörperanordnung (23; 38) innerhalb des Zylinderraums
(11) des Druckmittelzylinders (12) im oder am Antriebskolben (10) angeordnet ist.
2. Antriebs- und Führungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wälzkörperanordnung (23; 38) eine Vielzahl von an der Zylinderwandung des Zylinderraums
(11) abrollenden Rädern, Rollen und/oder Kugeln aufweist.
3. Antriebs- und Führungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörperanordnung (23) mehrere axial hintereinander angeordnete, zur Kraftrichtung
der auf den Kolben (10) einwirkenden Kraft nach entgegengesetzten Schwenkrichtungen
geneigte Räder oder Rollen besitzt.
4. Antriebs- und Führungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Räder oder Rollen der Wälzkörperanordnung (23) abwechselnd entgegengesetzt geneigt
sind.
5. Antriebs- und Führungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörperanordnung (38) mehrere axial hintereinander angeordnete Paare von
Rädern oder Rollen besitzt, deren Drehachsen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Antriebskolbens
(10) und senkrecht zur Kraftrichtung der auf den Antriebskolben (10) einwirkenden
Kraft angeordnet sind.
6. Antriebs- und Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörper der Wälzkörperanordnung (23; 38) in entsprechenden Ausnehmungen
(26) des Antriebskolbens (10) oder einer mit diesem verbundenen Lageranordnung (22;
29) drehbar gelagert sind und aus diesen Ausnehmungen (26) an denjenigen Stellen herausragen,
an denen der Antriebskolben (10) durch die Last gegen die Zylinderwandung des Zylinderraums
(11) drückt.
7. Antriebs- und Führungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wälzkörperanordnung (23; 38) wenigstens einen im Antriebskolben
(10) oder einer mit diesem verbundenen Lageranordnung (22; 29) gelagerten Stützwälzkörper
(31) besitzt, der sich an einer zur Kraftrichtung der auf den Antriebskolben (10)
einwirkenden Kraft entgegengesetzten Stelle an der Zylinderwandung des Zylinderraums
(11) abwälzt.
8. Antriebs- und Führungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wälzkörperanordnung (23; 38) zwischen den beiden den Antriebskolben
(10) nach beiden Seiten hin abdichtenden Kolbendichtbereichen (25) angeordnet ist.
9. Antriebs- und Führungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wälzkörperanordnung (23; 38) zwei miteinander verbundene Bereiche (22a, 22b) der Lageranordnung
(22) aufweist, an denen jeweils ein Bereich (20a, 20b) des zweiteiligen Kraftübertragungsteils
(20) angeordnet ist.
10. Antriebs- und Führungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß an beiden Endbereichen der Lageranordnung (22; 29) für die Wälzkörperanordnung
(23; 38) je ein Kolbendichtbereich (25) des Antriebskolbens (10) angeordnet ist.
11. Antriebs- und Führungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das wenigstens eine mit dem Antriebskolben (10) verbundene Kraftübertragungsteil
(20) als Aufhängevorrichtung für die Last ausgebildet ist und vertikal nach unten
aus dem Längsschlitz (18) herausragt.
12. Antriebs- und Führungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsteil (20) eine durch Schwenken des Antriebskolbens
(10) auftretende kräfteaufnehmende Gleit- oder Wälzlagerführung besitzt.
13. Antriebs- und Führungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gleit- oder Wälzlagerführung im Bereich des Längsschlitzes (18) angeordnet ist.