专利名称：待移动载荷的驱动和导向复合系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于待移动载荷的驱动和导向复合系统，带一个无活塞杆的压力介质缸，特别是气动缸，至少一个活塞可以在它的缸体内纵向移动，活塞穿过缸体的一个单独密封的纵向槽与待移动的载荷共同作用，此载荷通过滚轮在压力介质缸的纵向可移动地支承。
例如由EP0645544已知一个这种类型的系统，其中承载滚轮的导轨做在压力介质缸的同一个型材上并在它的下方加工出来。从气缸本身内的无活塞杆活塞出发穿过一个单独密封的纵向槽伸出一个传递力的元件，它作用在支承滚轮的托架上，载荷同样也挂在它上面。但是与常用的、带有与压力介质缸分开制造的、在安装时装在它上面的承受力的滚轮导轨结构不同的略为紧凑的结构和系统构件数量的减少换来的是很结实和沉重的气缸管-导轨复合型材非常昂贵的制造费用。按WO94/27017的门操作装置的无活塞杆结构原理上也一样，它也具有同样的缺点。
因此本发明的目的是设计一种开头所述这一类型的系统，它在结构尽可能紧凑和简单的同时结构较轻。
按照本发明这个目的这样来解决，滚轮位于压力介质缸的内部，它的内壁用作滚轮的导轨。因此压力介质缸外形尺寸本身便确定了驱动和导向系统的结构尺寸，它由于取消了在它外侧上的承载滚轮的导轨可以比迄今为止的系统小许多，当然如果承受的载荷比较大在这种情况下压力介质缸必要时必须做得比通常厚一些。但是在任何情况下，即使厚一些，单独的不带外部导轨的压力介质缸的制造要比气缸和导轨复合型材(不管是一体的还是装配的结合)的制造简便、快捷和经济得多。
如果按照本发明的另一个特征滚轮固定或者支承在活塞上，这展现出一种结构简单和功能可靠的方案，在这种方案中导向和驱动元件也可以一起安装和拆卸。但是对于一定的应用场合载荷安装在压力介质缸内在活塞前后运动的带滚轮的托架上，而移动作用则通过活塞在托架上直接或间接的作用或者载荷本身引起，是有好处的。
滚轮位于活塞密封的末端之间这种优良的结构在制造、装配和维护时特别方便。特别是在滚轮直接装在活塞本身上时，活塞和滚轮可以作为一个单独的、紧凑的构件安装以及必要时进行更换。这种结构形式也允许压力介质缸相对于活塞的工作行程最好地充分利用其结构长度。但是当然也可以想象这样的结构，其中一部分或者全部滚轮位于活塞之外。
为了避免气缸内壁表面还有滚轮的导轨面过大的应力，并最佳地充分利用用作支承作用的表面，滚轮的导轨面基本上做成它在压力介质缸内壁上的支承区的互补面。这意味着，滚轮在其整个宽度上最好贴合在圆柱形内壁上并把力分摊在尽可能大的表面上。这里通过压力介质缸内壁的弯曲同时也对活塞或一般来说支承滚轮的构件作用一个回复到中间位置的力。
滚轮装置相对于压力介质缸-载荷布局的纵向中间平面对称分布是有利的，这样不会出现改变圆柱形管上纵向槽宽度的力矩。最好滚轮装置的对称平面就是那个力的方向所在的纵向中心平面，由于载荷通过滚轮可移动地支承，力作用在这些滚轮上。在载荷垂直悬挂在压力介质缸之下时在这种特殊情况下这是一个通过滚轮装置中心的垂直平面。
为了避免由于作用力之间的距离而出现的在圆柱形管内部妨碍活塞运动轻便性的歪斜(Verkanten)最好考虑滚轮装置对称于活塞的纵向中心线。
按照本发明一个附加的特征滚轮相对于活塞横向中心平面以上的一部分以及在中心平面以下的另一滚轮部分贴合在压力介质缸内壁上，还可以加强这种优良的效果。由此使活塞或滚轮装置轴线准确地平行于压力介质缸移动，这对于活塞的密封也是有利的。
按本发明的用于双驱动、例如双门的系统可以特别优良地用在这样一种结构形式中，其中压力介质缸通过至少一个中间盖板分为至少两个缸腔，其中每个缸腔做成按上述各章节内容的至少一种的系统。
在下面的叙述中参照优选实施例的附图对本发明作较详细的说明。
其中
图1表示用于按本发明的驱动和导向系统的活塞沿载荷方向的顶视图；图2是图1活塞的一个侧视图；图3表示通过活塞的、基本上沿纵向中心平面的、高度为图1中III-III线的纵剖面；图4a和图4b表示通过按本发明的具有图1至3的活塞的驱动和导向系统在图3的a-a或b-b线高度处的横截面。图5表示按本发明的用于双门的系统的一种扩展的结构形式的纵剖面。
在图1的沿载荷方向的顶视图中所示的活塞K主要由一个纵向的基体1和各一个前后端头2组成，基体1同心地安装在压力介质缸的内部并可以在里面纵向移动，在装配状态下端头2至少带一个用来封闭位于活塞K前后的工作腔的密封件。活塞K的凸台3穿过压力介质缸的在一般情况下、也就是在活塞K的前后密封的纵向槽向外伸出并与待移动的载荷相连接，或者可以与载荷进行连接。用来使纵向槽的密封件通过活塞K抬起并且通行的装置没有清楚地画出来。
如图2中活塞K的侧视图所示，滚轮4a、4b最好装在基体1上，滚轮超出基体K的边界并与压力介质缸的内壁相接触，从而使活塞K即使通过凸台3承受或支承载荷，但是仍然可以在压力介质缸内部自由移动。滚轮装置4a、4b最好分别是成对滚轮，它们相对于活塞K的中心平面对称分布。但是每个位置分别带一个滚轮的结构也是可以想象的。
这对于悬挂的或者压在上面的载荷都是一样的，即其中由载荷施加在压力介质缸内壁上的力大部分分配在滚轮4a上，而支承的和起稳定作用的滚轮4b上只有一小部分是有好处的。对于压力载荷，滚轮4a或4b的位置对调这种结构有好处。这意味着，为此滚轮4a承受与圆柱形管的纵向槽相对的支承载荷，除纵向槽以外滚轮4b直接起稳定作用。如在所示的例子中那样为了避免活塞K在压力介质缸中的歪斜(Verkanten)滚轮装置4对称于活塞K的纵向中心设置，在纵向中心的每一侧至少各设有一个滚轮4a，这也保证了密封作用，并避免密封元件的应力过大。承载滚轮4a相互之间离开较远，并与活塞K的纵向中心离开一定距离有好处，以便活塞K可以很好地承受倾侧力矩。在图2中也可以看出，在最简单的结构形式中基本上位于活塞K基体1中心的一个支承滚轮4b就足够了，但是这里在相应地位置充裕的情况下装在活塞K纵向中心前后的多个最好是对称于纵向中心的支承滚轮4b是有利的。
在所示实施例中最好由非金属，尤其是硬橡胶材料制成的滚轮4a、4b的轴相互平行，并通常垂直于(normal)力的作用方向定向。为了达到超过由于压力介质缸的内壁的弯曲而产生的到中心平面的回复的侧向导向和活塞K在压力介质缸内的最佳定心，可以设置至少一个或最好是两个对称于活塞K纵向中心平面的、具有垂直于(normal)在承载滚轮4a的轴向的轴线的滚轮。也可以设置其它具有不同轴线方向的滚轮。
图3的通过活塞K的纵剖面除了上面已经提到的特征以外还可以看到，活塞K的端头2具有特别是朝向外的开口2′，它可以撞上压力介质缸内的相应的终点阻尼器，以便制动活塞K的行程挡块。其次可以看到连接两个端头2的纵托架5，它具有滚轮4a、4b轴的轴承。在所示结构中纵托架5作为一个例子做成带有元件1和3的整体元件。最后在端头2处可以看到滑动元件6，压力介质缸纵向槽的抬起的密封件在它上面移动。这个滑动元件6同时具有容纳活塞密封件的功能、压力介质缸纵向槽密封件的导向和容纳气动终点阻尼装置密封件的功能。滑动元件6也可以承担外界载荷的支承功能，其中外界载荷主要应该由滚轮4a和4b承受。
最后图4a和图4b的两个横截面表示图1至3的活塞K安装在压力介质缸Z内的状态。活塞K的凸台3伸出现在用7表示的纵向槽，以便和载荷相连接或者可以间接或直接地带动载荷。
最好成对地对称于活塞K的特别的纵向中心平面设置的滚轮4a利用压力介质缸Z的内壁作为滚道，中心平面也包含由载荷施加的力的方向，同时滚轮将由载荷所施加的力传递到内壁上。为了使这个力尽可能均匀地分布在尽可能大的面积上，从而避免内壁表面过大的负荷和应力，正如在图4b中可以看到的那样，滚轮4a还有4b的滚动面在横截面内做得与压力介质缸Z的内壁的曲率互补。这种结构既对于所示的基本上圆弧形的活塞横截面也对于所有其他横截面形式，例如椭圆形或削平的(圆弧形)有好处。但是活塞在横截面内也可以是矩形或正方形的，这样其中滚轮可以设置平的运动面。
压力介质以及信号的管道和/或控制导线可以穿过压力介质缸Z缸壁内的纵向通道8，压力介质缸的外表面可以做得用来安装附加设施或构件，和/或使压力介质缸Z本身安装在支承元件上更方便。
对于例如双门的应用场合可以在同一个压力介质缸内优良地设置两个上面所述的这种活塞。其中每个活塞在自己的缸腔内移动，缸腔通过一个最好是插入压力介质缸内的中间盖板分隔开。中间盖板从外面垂直于轴线方向用螺纹拧上，两个缸腔内的空气输入通过内部的空气通道进行，空气通道在中间盖板区域内垂直于移动方向通过一个孔与缸腔相连，但是向外是封闭的。
图5的用来操纵和引导双门的两扇门扉Fa和Fb的驱动和导向系统具有一个压力介质缸Z，它通过一个中间盖板9分隔成两个顺序排列的缸腔10和11，压力介质缸Z在两个端头用端盖12和13封闭。在每个缸腔10、11内各自可通过压力介质移动地安装两个活塞K1和K2或者K3和K4，活塞K1至K4按上面的说明设计，并支承门扉Fa和Fb。
为了打开双门，门扉Fa和Fb必须移动到压力介质缸Z的较外面的端头，为此通过中间盖板9的两侧输入压力介质。与端盖12和13相配的工作腔排气。在关门时中间的工作腔排气，并通过外面的端盖12和13输入压力介质，使得门扉Fa和Fb重新移动到中间。
权利要求
1.用于待带动载荷的驱动和导向复合系统，具有一个无活塞杆的压力介质缸，尤其是气动缸，在它的缸体内至少一个活塞(K)可以纵向移动，活塞穿过缸体单独密封的纵向槽与待带动的载荷共同作用，载荷通过滚轮在压力介质缸的纵向可移动地支承，其特征在于滚轮(4a、4b)位于压力介质缸(Z)的内部，且其内壁用作滚轮的运动滚道。
2.按权利要求1的系统，其特征在于滚轮(4a、4b)固定或支承在活塞(K)上。
3.按权利要求1或2的系统，其特征在于滚轮(4a、4b)位于活塞(K)密封的端头(2)之间。
4.按上述权利要求之任一项的系统，其特征在于滚轮(4a、4b)的滚动面做得基本上互补于压力介质缸(Z)内壁上滚轮的支承区。
5.按上述权利要求之任一项的系统，其特征在于滚轮装置对称于压力介质缸-载荷布局的纵向中心平面分布。
6.按上述权利要求之任一项的系统，其特征在于滚轮装置(4a、4b)对称于活塞(K)纵向中心分布。
7.按上述权利要求之任一项的系统，其特征在于滚轮(4a)的一部分相对于活塞(K)横向中心平面贴合在压力介质缸(Z)内壁的上部，滚轮(4b)的另一部分贴合在压力介质缸内壁的下部。
8.按上述权利要求之任一项的系统，其特征在于压力介质缸(Z)通过至少一个中间盖板(9)分隔成至少两个缸腔(10，11)，其中每个缸腔做成按上述权利要求之至少一项的、至少带一个活塞(K1至K4)的系统。
全文摘要
用于待移动载荷的驱动和导向复合系统包含一个无活塞杆的压力介质缸(Z),尤其是气动缸,在它的缸体内至少一个活塞(K)可纵向移动,活塞穿过缸体的一个单独密封的纵向槽(7)与待带动的载荷共同作用,载荷通过滚轮(4a,4b)沿压力介质缸纵向可移动地支承。为了创造这样一种尽可能紧凑的和结构简单的以及尽管这样结构仍较轻的系统,设想滚轮(4a,4b)位于压力介质缸的内部,压力介质缸的内壁用作滚轮(4a,4b)的滚道。
文档编号F15B15/00GK1262398SQ00101640
公开日2000年8月9日 申请日期2000年1月21日 优先权日1999年1月22日
发明者罗伯特·埃施曼 申请人:西格拉玛公司