流体操作的线性驱动装置的驱动单元及用于其制造的方法

流体操作的线性驱动装置的驱动单元及用于其制造的方法
【专利摘要】提出一种流体操作的线性驱动装置（1）的驱动单元（10），其由活塞杆（12）、位于活塞杆（12）上的驱动活塞（15）以及同样位于驱动活塞（15）上的缓冲套（24）组成。这些组件（12、15、24）通过同一个共同的焊接连接（33）相互固定。此外提出一种用于制造这种驱动单元（10）的方法并且还提出一种装备有这种驱动单元（10）的流体操作的线性驱动装置（1）。
【专利说明】流体操作的线性驱动装置的驱动单元及用于其制造的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种流体操作的线性驱动装置的驱动单元，其具有活塞杆、同轴地位 于活塞杆上的环形的驱动活塞以及沿轴向连接到驱动活塞上的同样同轴地位于活塞杆上 的用于终端位置缓冲目的的缓冲套（Pufferhillse)，其中所述组件在焊接连接的共同作用 下相互固定。
[0002] 本发明还涉及一种装备有这种驱动单元的流体操作的线性驱动装置。
[0003] 最后，本发明还涉及一种用于制造流体操作的线性驱动装置的驱动单元的方法， 该驱动单元具有活塞杆、同轴地位于活塞杆上的环形的驱动活塞以及沿轴向连接到驱动活 塞上的同样同轴地位于活塞杆上的用于终端位置缓冲目的的缓冲套，其中所述组件在焊接 连接的共同作用下相互固定。

【背景技术】
[0004] 这样的现有技术由EP1 503 114B1公开，其中推动到活塞杆上的环形的驱动活 塞沿轴向不可运动地夹紧在两个保持环之间，所述保持环沿轴向侧接（flankieren)驱动活 塞的两侧并且分别借助于与活塞杆同心的激光焊缝与活塞杆进行焊接。替代地，驱动活塞 在一侧可以支撑在活塞杆的阶形部（Abstufung)上，使得其仅仅在另一侧上借助于焊接到 活塞杆上的保持环进行固定。用于终端位置缓冲目的的缓冲套推动到活塞杆上并且与所述 保持环中的一个锁止。在此，在保持环与活塞杆之间制造了焊接连接之后实现缓冲套的装 配。
[0005] 已知的驱动单元可以有利地进行制造，因为存在以下方案，即通过任意选择焊接 连接的位置可变地预先给出驱动活塞关于活塞杆的轴向位置。以这种方式能够极其灵活地 考虑不同的客户要求。虽然如此还是进一步产生了用于缓冲套的装配的并非不显著的时间 花费，缓冲套在焊接保持环之后套装到活塞杆上并且与保持环锁止。
[0006] 从DE101 41 560A1中获知一种流体操作的工作缸以及用于制造工作缸的方法， 其中将活塞套装到活塞杆上并且通过铆接连接或者焊接连接直接安置在活塞杆上。该活塞 尤其可以通过摩擦焊接连接而固定在活塞杆上。
[0007] DB40 22 447A1公开了一种流体操作的工作缸，其中缸盖通过摩擦焊接材 料配合地与缸管连接。


【发明内容】

[0008] 本发明所基于的任务是提出一种措施，其允许可变地并且同时成本低廉地制造具 有活塞杆、驱动活塞和至少一个缓冲套的驱动单元。
[0009] 该任务在开头所述类型的驱动单元中通过以下方式得到解决，即驱动活塞、缓冲 套以及活塞杆通过同一个共同的焊接连接相互固定。
[0010] 此外，所述任务通过一种流体操作的线性驱动装置得到解决，该线性驱动装置拥 有驱动壳体以及与关于所述驱动壳体的可沿轴向运动的驱动单元，其中所述驱动单元以前 面所述的构思进行构造并且驱动活塞可线性移动地布置在驱动壳体中。
[0011] 此外，所述任务结合开头所述类型的方法通过以下方式得到解决，即所述驱动活 塞和缓冲套推动到前面所提供的活塞杆上并且随后在构造共同的焊接连接的情况下相互 焊接并且此外还与活塞杆进行焊接。
[0012] 以所述方式借助于同一个焊接连接可实现活塞杆、驱动活塞以及缓冲套的所希望 的固定结合。称作"共同的焊接连接"的焊接连接负责不仅将驱动活塞与缓冲套进行焊接， 而且也将所述两个组件与活塞杆进行焊接。因此用于固定驱动活塞的额外的专门的保持体 是多余的。此外可以放弃用于固定缓冲套的专门的连接装置。利用同一个焊接过程能够相 互固定所有三个组件，这允许短暂的制造时间并且与此相应地允许成本低廉的生产。
[0013] 本发明的有利的改进方案由从属权利要求中获知。
[0014] 如果设置用于流体操作的线性驱动装置的驱动单元，在该线性驱动装置中希望沿 着驱动单元的两个运动方向进行终端位置缓冲，那么该驱动单元可以拥有两个缓冲套，其 中环形的驱动活塞沿轴向布置在两个缓冲套之间。在这种情况下，所述两个缓冲套中的每 个缓冲套适宜地借助于自身共同的焊接连接不仅与驱动活塞进行焊接，而且也与活塞杆进 行焊接。因此，在驱动活塞的两个轴向侧面上分别存在两个共同的焊接连接中的一个。
[0015] 在所述驱动单元用在流体操作的线性驱动装置中时，所述缓冲套具有在驱动单元 接近终端位置时为流体的终端位置缓冲做出贡献的目的。所述缓冲套随后伸入线性驱动装 置的隔墙（Abschlusswand)的开口中，从而完全或部分地封闭该开口，使得被驱动活塞排挤 的流体只能更减缓地流出，这引起驱动单元的冲程运动的延迟。根据希望这种终端位置缓 冲是存在于所述驱动单元的仅仅一个运动方向中还是存在于两个运动方向中，所述驱动单 元可装备有仅仅一个缓冲套或者装备有两个缓冲套。
[0016] 共同的焊接连接可以在驱动活塞在面对缓冲套的端侧上具有与活塞杆同心的轴 向固定突起时构造得特别好，相邻的缓冲套沿轴向抵靠在所述固定突起上，其中共同的焊 接连接构造在固定突起与缓冲套之间的过渡区域中。焊接过程尤其在缓冲套抵靠在固定突 起上的状态中实施。所述焊接连接在固定突起和缓冲套之间延伸通过，直至进入活塞杆的 材料中。也就是固定突起的、缓冲套的以及活塞杆的材料区域被熔化并且材料配合地相互 连接。所述固定突起的外直径适宜地相应于缓冲套的面对其的轴向端部段的外直径。
[0017] 共同的焊接连接适宜地借助于与活塞杆同心的焊缝实现，该焊缝提供了驱动活塞 与活塞杆之间流体密封的连接，从而在驱动单元的运行中在位于驱动活塞和活塞杆之间的 区域内没有压缩介质能够在驱动活塞的两个轴向侧面之间溢流。优选所述共同的焊接连接 限于一个唯一的环形的焊缝。所述焊接连接或者说焊缝适宜地通过激光束焊接或者电子束 焊接实现。在此，优选不使用额外材料，使得由共同的焊接连接获取的三个组件直接相互焊 接。
[0018] 至少在参与共同的焊接连接的区域内存在相互焊接的优选由金属制成、尤其由优 质钢或由铝材料制成的组件。有利的是，至少所述活塞杆和/或每个存在的缓冲套完全由 金属制成。如果所述缓冲套由金属制成，那么其尤其构造成深冲件。
[0019] 所述驱动活塞适宜地拥有由金属制成的活塞体，该活塞体参与每个共同的焊接连 接。活塞体可以单件地或者也可以多件地实施，并且适宜地承载至少一个密封元件，该密封 元件在驱动单元的使用中以密封接触滑移地抵靠在流体操作的线性驱动装置的驱动壳体 上。
[0020] 首先为了节省材料和重量，可以将活塞杆构造成管状的。较低的重量允许节省能 量的运行并且在需要时允许较高的加速值。
[0021] 适宜地仅仅活塞杆、驱动活塞和缓冲套参与共同的焊接连接。不需要额外的部件。
[0022] 所述活塞杆在其整个长度上适宜地具有恒定的外直径，该外直径相应于环形的驱 动活塞的内直径，使得后者能够在装配在活塞杆上时移动到每个所希望的位置中并且在那 里固定在共同的焊接连接的范围内。因此，所述驱动活塞能够根据配属的线性驱动装置的 长度单独可变地固定在活塞杆上。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 下面根据附上的附图更详细地解释本发明。唯一的图（图1)示出了根据本发明的 驱动单元的优选实施方式的具有驱动活塞的端部段的纵截面，其中以点划线标示出装备有 驱动单元的流体操作的线性驱动装置的其它组件。

【具体实施方式】
[0024] 图1示出了根据本发明的结构的流体操作的线性驱动装置1的以部分点划线示出 的截取部分，该线性驱动装置装备有根据本发明有利构造的驱动单元10。所述驱动单元10 借助于根据本发明的方法进行制造。
[0025] 流体操作的线性驱动装置1包含驱动壳体2,在该驱动壳体的内部中存在具有细 长形状的壳体内部空间3。所述驱动壳体2具有假想的纵轴线4。
[0026] 所述驱动壳体2在其两个轴向定向的端侧上各拥有一个隔墙5,其中在附图中仅 仅图示了两个隔墙5中的一个。壳体内部空间3在边缘处由驱动壳体2在两个隔墙5之间 延伸的管段6限界（begrenzen)。
[0027] 此外所述线性驱动装置1拥有已经提到的驱动单元10,该驱动单元在实施相对于 驱动壳体2的通过双箭头标示的线性冲程运动7的情况下可以沿着纵轴线4的轴线方向运 动。
[0028] 所述驱动单元10包含具有纵轴线13的活塞杆12。在线性驱动装置1被组装的状 态下，所述活塞杆12的下面称作驱动段14的纵向段在壳体内部空间3中延伸。至少一个 隔墙5具有墙缺口 15,该墙缺口由活塞杆12沿轴向穿过，使得活塞杆12的未进一步图示的 输出端部段位于驱动壳体2以外，在那里输出端部段装备有实现有待运动的部件的固定的 合适接口。
[0029] 在实施例中，所述两个隔墙5中的仅仅一个由活塞杆12穿过并且没有描述 的另一个隔墙5是封闭的。然而与此不同的是，所述活塞杆12也可以构造成连贯的 (durchgehend)，使得其穿过两个隔墙5,其中驱动段14则由活塞杆12的中间的纵向段形 成。在线性驱动装置1的装配好的状态下，所述驱动壳体2的纵轴线4与活塞杆12的纵轴 线13重合。
[0030] 环形的驱动活塞15同心地位于活塞杆12的驱动段14上。该驱动活塞与活塞杆 12固定地连接。驱动活塞15在组装的线性驱动装置1中以其径向向外定向的外圆周面16 滑移地抵靠在管段6的内圆周面17上。所述驱动活塞15适宜地包含至少一个优选由具有 橡胶弹性特性的材料制成的密封元件18,该密封元件在密封的情况下滑移地抵靠在内圆周 面17上。
[0031] 通过所述驱动活塞15将壳体内部空间3沿轴向分成两个工作腔室22、23,这两个 工作腔室在其反向的侧面上分别由两个隔墙5中的一个限界。
[0032] 在线性驱动装置1的运行中，每个工作腔室22、23能够选择性地用流体的压缩介 质进行加载或者在压力方面（druckmjissig)卸载。用于此的穿过驱动壳体2的流体通道未 进一步描述。以这种方式实现了驱动活塞15的受控制的流体加载，从而产生沿着一个或者 另一个冲程方向的冲程运动7。所述压缩介质优选是压缩空气。
[0033] 在冲程运动7的范围内，所述驱动单元10能够在两个终端位置之间运动，在终端 位置中所述驱动活塞15分别靠近所述两个隔墙5中的一个并且尤其抵靠在其上。为了避 免驱动活塞5在到达其终端位置时的硬碰撞，所述驱动单元10除了活塞杆12以及驱动活 塞15之外还装备有两个缓冲套24、25,所述缓冲套引起流体的终端位置缓冲。
[0034] 下面也称作第一缓冲套24和第二缓冲套25的两个缓冲套24、25同轴地布置在活 塞杆12的驱动段14上，更确切地说布置在驱动活塞15的相互沿轴向反向的侧面上。该驱 动活塞15也就是几乎在轴向反向的侧面上由所述两个缓冲套24、25侧接。所述缓冲套24、 25固定地与驱动活塞15连接。
[0035] 每个缓冲套24、25具有远离驱动活塞15指向的前面的端部段26以及面对驱动活 塞15的后面的端部段27。缓冲套的外直径小于驱动活塞15的外直径。在前面的端部段 26上，每个缓冲套24、25适宜地向前逐渐变细。
[0036] 装备有仅仅一个唯一的缓冲套的驱动单元10的实施方式也是可以的。当希望在 驱动单元10的仅仅一个冲程方向中存在终端位置缓冲时就是这种情况。
[0037] 为了所述缓冲套24、25能够引起终端位置缓冲，所述驱动壳体2的对置于缓冲套 24、25的隔墙5设置有下面称作缓冲开口 28的开口，该开口与配属的缓冲套24、25同轴地 定向并且如此进行构造，使得配属的缓冲套24、25在驱动单元10靠近配属的终端位置时能 够在部分或者完全封闭开口横截面的情况下伸入缓冲开口 28中。
[0038] 在冲程运动7的实施方式中，驱动活塞15从朝工作腔室方向瞬时移动驱动活塞的 工作腔室22、23将位于其中的压缩介质排挤穿过配属的缓冲开口 28。当所述驱动单元10 足够靠近其终端位置时，移前（voreilend)缓冲套24或25伸入缓冲开口 28中并且限界或 者封闭由此为受排挤的压缩介质提供的流出横截面。因此，包含的压缩介质只能更减缓地 穿过与和缓冲开口 28相同的工作腔室22、23相通的节流通道（Dr〇SSelkanal)32流出，其 中显著降低了有待提供的流动率，从而制动所述驱动单元10。所述节流通道32例如可以构 造在驱动壳体2中或者也可以构造在缓冲套24、25中。
[0039] 所述驱动单元10的有利的构造提出，所述驱动活塞15、第一缓冲套24以及活塞 杆12通过同一个共同的焊接连接33相互固定。同样，所述驱动活塞15、第二缓冲套25以 及活塞杆12通过另外一个共同的焊接连接34相互固定。所述两个共同的焊接连接33、34 在下面也应该称作第一共同的焊接连接33和第二共同的焊接连接34。也就是每个缓冲套 24、25借助于自身的共同的焊接连接33、34-方面与驱动活塞15焊接并且另一方面与活塞 杆12焊接。
[0040] 当然，在驱动单元10拥有仅仅一个唯一的沿轴向连接到驱动活塞15上的位于活 塞杆12上的缓冲套24、25的情况下，仅仅存在一个唯一的共同的焊接连接33或34。用"共 同的"焊接连接这个概念应表示所述驱动活塞15和所涉及的缓冲套24或25不是单独地并 且相互独立地与活塞杆12进行焊接，而是通过同一个焊接过程进行焊接。
[0041] 优选每个共同的焊接连接33、34具有与活塞杆12同心的流体密封的焊缝35,通过 该焊缝不仅驱动活塞15与缓冲套24或者说25焊接，而且也同时进行与活塞杆12的焊接。
[0042] 通过流体密封的焊缝35产生流体密封的共同的焊接连接33、34,从而排除相互焊 接的组件之间的两个工作腔室22、23之间的流体转移（FluidUbertritt)。
[0043] 共同的焊接连接33、34适宜的是激光束焊接连接或者电子束焊接连接。优选地， 所述共同的焊接连接33、34在没有额外材料的情况下实施，并且基于相互焊接的组件的熔 化的组成部分的直接的材料配合的连接。
[0044] 所述驱动活塞15适宜地由多个组件组成。该驱动活塞示例性地包含参与每个共 同的焊接连接33、34的活塞体36,该活塞体承载所述至少一个密封元件18。该活塞体36 在实施例中构造成单件的，然而也可以多件地实施。
[0045] 所述驱动单元10的通过共同的焊接连接33、34相互固定的组件适宜地至少在直 接参与焊接连接的区域内由金属制成。特别适宜的是，所述活塞杆12和/或每个缓冲套 24、25完全由金属制成。在实施例中，不仅所述活塞杆12而且每个缓冲套24、25都是金属 部件并且适宜地由优质钢或铝材料制成。
[0046] 尤其对于所述缓冲套24、25适合由优质钢制造为深冲件。
[0047] 在实施例的驱动活塞15中，所述活塞体36以其整体由金属制成。
[0048] 当驱动活塞15在面对每个缓冲套24、25的端侧上具有与活塞杆12同心的轴向的 固定突起37时，共同的焊接连接33、34可以特别简单地进行构造，其中相应的相邻的缓冲 套24、25沿轴向抵靠在所述固定突起上。环形的固定突起37适宜的是活塞体36的一件式 组成部分。优选该固定突起以卡圈状（kragenf5rmig)沿轴向从活塞体36凸出（wegragen)。
[0049] 共同的焊接连接33、34构造在每个缓冲套24、25和驱动活塞15之间的接触区域 38中，其中该接触区域38具有与活塞杆12同心的环形形状。该接触区域38示例性地由相 互抵靠的环形的固定突起37的端面以及配属的缓冲套24、25的后面的端部段27的面对的 端面形成。
[0050] 每个共同的焊接连接33、34在两个相互抵靠的组件15/24或者说15/25之间的配 属的接触区域38中延伸通过并且直至进入活塞杆12或者说其材料中。也就是在所述共同 的焊接连接33、34的区域内熔化驱动活塞15的、活塞杆12的以及缓冲套24或者说25的 相互邻接的区域并且形成材料配合的连接。
[0051] 所述固定突起37的外直径适宜地相应于缓冲套24、25的面对固定突起的后面的 端部段27的外直径。
[0052] 所述驱动活塞15的内直径以及两个缓冲套24、25适宜地相应于活塞杆12在驱动 段14区域内的外直径。优选所述活塞杆12在其整个长度上具有相同的外直径。
[0053] 所述活塞杆12在实施例中由实心材料制成。然而该活塞杆也可以以有利的方式 构造成管状的，这在42中以点划线标示。空心的活塞杆42的突出之处在于较低的重量以 及降低的材料需求。此外，该空腔在需要时用于引导介质通过，例如借助于穿过活塞杆敷设 的线缆或管道。活塞杆12中的空腔也可以用于安装传感器或者用于传感器的操作元件。
[0054] 在用于制造驱动单元10的优选方法中，所述驱动活塞12和至少一个缓冲套24、25 推动到活塞杆12上并且定位在所希望的固定位置上。在此，所述驱动活塞15和所涉及的 至少一个缓冲套24、25沿轴向抵靠在相反侧，使得它们在接触区域38中分别相互抵靠。随 后借助于焊接设备43在接触区域38中从径向外面起产生环绕的焊缝35,其中所述焊接设 备43适宜地环形地围绕驱动单元10引导。
[0055] 如果所述驱动单元10要装备有两个缓冲套24、25,那么用于所述两个共同的焊接 连接33、34的焊缝35要么在时间上先后产生，要么-借助于多个焊接设备43-同时产生。
[0056] 通过每个共同的焊接连接33、34的焊缝35环形地围绕活塞杆12延伸并且不中断 地环形地围绕驱动活塞15、配属的缓冲套24或25与活塞杆12之间封闭的焊接连接而制 造，可以放弃额外的密封件，例如在活塞杆12和位于其上的组件15、24、25之间的密封圈。
[0057] 每个共同的焊接连接33、34适宜地仅仅包含一个唯一的环形地封闭的流体密封 的焊缝35。
【权利要求】
1. 流体操作的线性驱动装置的驱动单元，具有活塞杆（12)、同轴地位于活塞杆（12)上 的环形的驱动活塞（15)以及沿轴向连接到驱动活塞（15)上的同样同轴地位于活塞杆（12) 上的用于终端位置缓冲目的的缓冲套（24)，其中这些组件（15、12、24)在焊接连接的共同 作用下相互固定，其特征在于，所述驱动活塞（15)、缓冲套（24)以及活塞杆（12)通过同一 个共同的焊接连接（33)相互固定。
2. 根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，两个将驱动活塞（15)侧接在沿轴向 相互反向的侧面上的缓冲套（24、25)位于活塞杆上，其中每个缓冲套（24、25)借助于自身 共同的焊接连接（33、34)固定地与驱动活塞（15)以及活塞杆（12)连接。
3. 根据权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于，所述驱动活塞（15)在面对缓冲 套（24、25)的端侧上具有与活塞杆（12)同心的轴向的固定突起（37)，相邻的缓冲套（24、 25)沿轴向抵靠在该固定突起上，其中共同的焊接连接（33、34)构造在固定突起（37)与缓 冲套（24、25)之间的过渡区域中，并且在这两个组件（37、24、25)之间延伸通过直至进入活 塞杆（12)中，其中固定突起（37)的外直径适宜地相应于缓冲套（24、25)的面对固定突起的 轴向端部段（27)的外直径。
4. 根据权利要求1到3中任一项所述的驱动单元，其特征在于，所述共同的焊接连接 (33、34)具有与活塞杆（12)同心的流体密封的焊缝（35)，通过该焊缝不仅将驱动活塞（15) 与缓冲套（24、25)进行焊接，而且还同时将这两个组件（15、24、25)与活塞杆（12)进行焊 接。
5. 根据权利要求1到4中任一项所述的驱动单元，其特征在于，所述共同的焊接连接 (33、34)是激光束焊接连接或者电子束焊接连接。
6. 根据权利要求1到5中任一项所述的驱动单元，其特征在于，所述共同的焊接连接 (33、34)在没有额外材料的情况下直接构造在焊接的组件（12、15、24、25)之间。
7. 根据权利要求1到6中任一项所述的驱动单元，其特征在于，通过共同的焊接连接 (33、34)相互固定的组件（12、15、24、25)至少在参与焊接连接的区域内由金属制成。
8. 根据权利要求1到7中任一项所述的驱动单元，其特征在于，至少所述活塞杆（12) 和/或每个缓冲套（24、25)由金属制成。
9. 根据权利要求1到8中任一项所述的驱动单元，其特征在于，所述驱动活塞（15)具 有单件或多件地由金属制成的活塞体（36)，该活塞体参与共同的焊接连接（33、34)并且适 宜地承载至少一个密封元件（18)。
10. 根据权利要求1到9中任一项所述的驱动单元，其特征在于，所述活塞杆（12)构造 成管状的。
11. 流体操作的线性驱动装置，具有驱动壳体（2)以及关于所述驱动壳体能轴向运动 的根据权利要求1到10中任一项所述的驱动单元（10)，其中所述驱动活塞（15)能线性移 动地布置在驱动壳体（2)中。
12. 用于制造流体操作的线性驱动装置（1)的驱动单元（10)的方法，所述驱动单元具 有活塞杆（12)、同轴地位于活塞杆（12)上的环形的驱动活塞（15)以及沿轴向连接到驱动 活塞（15)上的同样同轴地位于活塞杆（12)上的用于终端位置缓冲目的的缓冲套（24)，其 中这些组件（12、15、24)在焊接连接的共同作用下相互固定，其特征在于，将所述驱动活塞 (15)以及缓冲套（24)推动到事先提供的活塞杆（12)上，并且随后在构造共同的焊接连接 (33)的情况下相互焊接并且此外还与活塞杆（12)进行焊接。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将两个缓冲套（24、25)推动到活塞杆 (12)上，使得所述缓冲套将驱动活塞（15)侧接在相互轴向反向的侧面上，其中每个缓冲套 (24、25)与驱动活塞（15)以及活塞杆（12)在构造自身共同的焊接连接（33、34)的情况下 进行焊接。
14. 根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，共同的焊接连接（33、34)借助于 与活塞杆（12)同心的流体密封的焊缝（35)实现，借助于该焊缝不仅将驱动活塞（15)与缓 冲套（24、25)进行焊接，而且同时也将所述两个组件（15、24、25)与活塞杆（12)进行焊接。
15. 根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其特征在于，所述共同的焊接连接 (33、34 )实施为激光束焊接连接或者电子束焊接连接。
【文档编号】B23K26/24GK104507629SQ201480001369
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】耶内 T., 绍尔 W., 布赫海特 C. 申请人:费斯托股份有限两合公司