EP3164610A1 - Kolben und damit ausgestattete stellvorrichtung - Google Patents

Kolben und damit ausgestattete stellvorrichtung

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EP3164610A1
EP3164610A1 EP14796715.2A EP14796715A EP3164610A1 EP 3164610 A1 EP3164610 A1 EP 3164610A1 EP 14796715 A EP14796715 A EP 14796715A EP 3164610 A1 EP3164610 A1 EP 3164610A1
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EP
European Patent Office
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piston
clamping
receiving groove
groove
magnetic tape
Prior art date
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Application number
EP14796715.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3164610B1 (de
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Jörg BESELER
Klaus Reichert
Daniela KLESMANN
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Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Festo SE and Co KG filed Critical Festo SE and Co KG
Publication of EP3164610A1 publication Critical patent/EP3164610A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3164610B1 publication Critical patent/EP3164610B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2892—Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2807—Position switches, i.e. means for sensing of discrete positions only, e.g. limit switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means

Definitions

  • the invention relates to a piston for a fluid operated actuator, in particular for a fluidbetätigten linear actuator, having a one-piece piston body having in the region of its radial outer circumference coaxial to the longitudinal axis of the piston annular receiving groove with two mutually facing side groove flanks, in a used for position detection usable permanent magnet assembly is added.
  • the invention further relates to a fluid operable adjusting device, which is in particular a fluid-operated linear drive and which is provided with a housing in which a piston is arranged linearly displaceable.
  • a equipped with a piston of the aforementioned type actuator is known from DE 20 2005 005 508 Ul and is designed for example as a linear drive or shock absorber.
  • the piston moves relative to a housing of the actuator, wherein the integrated into the piston permanent magnet assembly is available to allow by cooperating with external position detection means, a position detection of the piston.
  • the piston In order to produce the piston inexpensively, it contains a one-piece piston body with a peripheral receiving groove into which the permanent magnet assembly is inserted.
  • the latter consists of several curved shaped magnet segments, which are used during assembly of the piston from radially outward into the receiving groove.
  • the production and assembly of the magnet segments is relatively expensive.
  • the piston described in the aforementioned DE 20 2005 005 508 U1 is additionally equipped with a guide band having a ring structure, which is inserted into an annular retaining recess formed on the outer circumference of the piston body.
  • the guide band is formed as a hollow cylindrical guide ring, which is interrupted at one point of its circumference, so that it can be temporarily expanded due to its elasticity during assembly.
  • the radially outer surface of the guide band defines a guide surface which slidably engages the inner peripheral surface of the housing housing the piston so that the piston can perform a precisely guided linear movement relative to the housing.
  • a piston for a working cylinder which is equipped for position detection with an annular permanent magnet.
  • a multi-part construction of the piston body is provided.
  • the piston body consists of two mutually attached to form the receiving groove piston elements which are coated in the region of the receiving groove with an elastomeric material to clamp the permanent magnet and to fix it in a gentle manner.
  • EP 0 307 569 A2 describes a piston-cylinder assembly whose piston has a one-piece piston body on which a peripheral guide band interrupted at one point of its circumference is placed peripherally.
  • the guide band has elastic properties and is in one on the outer circumference the piston body formed annular groove spring-like snapped.
  • the piston body has at one point of its outer circumference via a recess in which a permanent magnet piece is inserted, which is covered by the guide band.
  • the invention has for its object to provide measures that allow a cost-effective equipment of a piston with a usable for position detection permanent magnet assembly.
  • the permanent magnet assembly consists of a bent into a ring structure elastic permanent magnetic magnetic tape having two in the circumferential direction of the receiving groove facing each other Bandendabitese and whose width is less than the distance between the two groove flanks of the receiving groove, wherein each of the two Bandendabitese is held by clamping in one of two adjacent to each other in the circumferential direction of the receiving groove clamping zones of the receiving groove, in which the piston body in each case at least one local narrowing of the receiving groove with respect to one of the groove flanks above and on the Side surface of the magnetic tape and Wegenden clamping projection has.
  • the invention is further achieved in an operable with fluid actuator of the type mentioned in that it is equipped with a trained in the aforementioned sense piston.
  • the permanent magnet arrangement used is an elastically bendable magnetic tape having permanent-magnetic properties, which is placed around the piston body for mounting on the piston body and thereby inserted into the receiving groove.
  • the magnetic tape is positioned so that its two mutually facing Bandendabterrorisme come to rest in a clamping region of the piston body, in which the receiving groove has two adjacent clamping zones in the circumferential direction of the receiving groove.
  • Each of the two band end sections is placed in one of the two clamping zones.
  • Each clamping zone is characterized in that at least one of the two groove flanks of the receiving groove is provided with a clamping projection which projects beyond the associated groove flank.
  • the width of the receiving groove in the region of each clamping projection is less than the clear distance between the two mutually facing groove flanks, which is greater than the width of the magnetic tape. Consequently, the magnetic tape can be easily inserted into the receiving groove by lying around or bending around the piston body in the areas outside of the clamping area, while the two Bandendabitese are pushed into the receiving groove with slight pressure during insertion into the respective associated clamping zone.
  • the magnetic tape is applied laterally and clamped in the receiving groove. If the magnetic tape is fixed in this way in the receiving groove, the band end sections can no longer be unfolded, so that the piston can then be easily inserted into the housing of an associated adjusting device.
  • the piston body is equipped with a plurality of clamping projections acting on the respectively assigned band end section.
  • Clamping projections has. Per clamping zone so several, in the circumferential direction of the receiving groove spaced from each other arranged clamping projections are present. Particularly advantageous is an embodiment is considered in which in each clamping zone at least two and in particular exactly two in the circumferential direction of the receiving groove at a distance adjacent to each other arranged KlemmvorSprünge are provided, which are assigned to different groove flanks. Thus, if a first clamping projection is arranged on the one groove flank, the clamping projection spaced in the circumferential direction of the receiving groove in this respect is located on the opposite groove flank. It is very advantageous if none of these KlemmvorSprünge one opposite to the other groove edge associated clamping projection.
  • the projected clear distance, measured in the longitudinal direction of the piston, between the two projections which are spaced apart in the circumferential direction of the receiving groove is smaller than the width of the magnetic tape.
  • the band end section can be relatively easily threaded or pushed into the receiving groove from radially outward.
  • the clear distance between each clamping projection and the opposite groove flank of the receiving groove is equal to or greater than the width of the magnetic tape.
  • each clamping zone the distance measured in the circumferential direction of the receiving groove between the clamping projections arranged on different groove flanks is at least as great as the width of the magnetic tape, but at most twice the width of the magnetic tape. In this way one obtains a particularly reliable clamping effect.
  • the clamping projections can be designed arbitrarily and can be structured, for example, knob-shaped. It is considered particularly expedient if the clamping projections are each formed rib-shaped with an elongated shape and each extending starting from the region of the groove base in the direction of the radial groove opening of the receiving groove.
  • clamping projections are chamfered at their end facing the radial groove opening end to the associated groove flank. In this way, the clamped Bandendabites can very comfortably push into the receiving groove.
  • the magnetic strip is preferably a strand body bent to the desired ring shape, the two strip end sections of which either rest loosely against one another or are arranged at a small distance from one another.
  • the magnetic tape consists of a strand-shaped band body of an elastically deformable Kunststoffmateri- al, which is provided with permanent magnet means.
  • the permanent magnet means are preferably ferromagnetic particles which are integrated in the band body and magnetized as required.
  • the one-piece piston body is preferably made of a rigid material. This then applies correspondingly for the one-piece component of the piston body performing clamping projections.
  • the piston body is made of metal, ceramic, glass or a hard plastic material.
  • the piston body not only has a single clamping area provided with two adjacent clamping zones, but has two such clamping areas which are assigned to diametrically opposite circumferential areas of the piston body. In this way, there is a greater variability in the insertion of the magnetic tape in the receiving groove.
  • the piston is equipped with a guide strip suitable for the linear guidance of the piston in a housing of an actuating device.
  • the guide band is like the magnetic tape arranged coaxially to the piston body.
  • the guide strip is expediently located in an annular holding recess formed in the piston body, which concentrically surrounds the annular receiving groove and which has a greater axial width than the receiving groove.
  • the receiving groove opens with its radially outer groove opening in the recess bottom of the holding recess.
  • a mounted in the retaining recess, annular structured guide tape encloses the magnetic tape radially outside and covers the magnetic tape expediently.
  • the guide band is particularly easy to install on the piston body when it is inserted into a longitudinal axis of the piston koaxi ale annular retaining recess and is positively held in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the piston direction in the retaining recess.
  • the guide band has a ring structure in the assembled state, but overall is a finite, over two opposite Bandendab songse disposal strand body, which can be put around the piston body for mounting in the retaining recess simply.
  • the two mutually facing recess flanks of the holding recess each have an undercut profiling, wherein they each have a radial retaining projection projecting in the direction of the opposing recess flank in the direction of the recess recess at a radial distance from the recess recess.
  • the two holding projections are able to engage in a form-fitting manner with the facing side edge of the guide strip pressed into the holding recess and thereby hold the guide strip in a form-fitting manner in the radial direction of the piston.
  • the guide band has elastically deformable properties, so that the holding projections can press under local deformation de guide band and to form a positive engagement in the respective associated side edge of the guide band.
  • the guide band expediently has a rechtecki gene cross-section.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a preferred embodiment of the adjusting device according to the invention, which is equipped with a likewise advantageous embodiment of the piston according to the invention
  • FIG. 3 shows a cross section through the piston according to section line III-III of Figure 1, wherein the remaining components of the adjusting device are not shown and wherein both the guide tape and the magnetic tape are indicated only by dashed lines,
  • Figure 4 is a side view of the piston with a view in the radial direction according to arrow IV of Figure 2, wherein the dash-dotted framed neckline is also shown enlarged and enlarged and the guide band is not shown for clarity, and
  • Figure 5 in a representation corresponding to Figure 4 representation, a further radial view of the piston with Viewing direction according to arrow IV, wherein here the guide band is shown in the assembled state.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an actuating device 1 that can be operated with fluid in an embodiment as a fluid-operated linear drive 1a.
  • actuating device 1 that can be operated with fluid in an embodiment as a fluid-operated linear drive 1a.
  • the scope of the invention is not limited to linear actuators, but also extends to all other types of usable in connection with fluid applications actuators, such as for use in Stoßdäm far away.
  • the adjusting device 1 has a housing 2 which defines a housing chamber 3 extending in a linear manner and preferably having a circular cross-section, in which a piston 4 is arranged to be linearly displaceable back and forth.
  • the longitudinal axis 5 of the piston 4 extends in the direction of movement of the piston 4 and preferably coincides with the longitudinal axis 6 of the housing chamber 3.
  • the housing chamber 3 is closed at both end sides by a respective end wall 7a, 7b of the housing 2.
  • the peripheral, radially outer boundary of the housing chamber 3 takes over a one-piece or multi-part tubular body 8 extending between the two end walls 7a, 7b, the inner surface of which defines a cylindrical piston running surface 9.
  • the end walls 7a, 7b are expediently designed as a housing cover which is separate relative to the tubular body 8 and connected to the tubular body 8 by fastening means. However, it is also possible to form at least one of the end walls 7a, 7b in one piece with the tubular body 8.
  • the radial outer contour of the piston 4 is adapted to the inner contour of the housing chamber 3, so that it slides along the piston running surface 9 during its linear movement.
  • the piston 4 is provided at its radially outer circumference with a preferably cylindrical guide surface 10 which slidably rests against the piston running surface 9, so that the piston 4 undergoes a linear guide with respect to the housing 2 during its linear movement by the interaction between the guide surface 10 and the piston running surface 9 ,
  • the housing chamber 3 is axially divided into two working spaces 12a, 12b, in each of which a lying outside the sectional plane of Figure 1 fluid channel opens, so that a controlled fluid admission of the two working spaces 12a, 12b is possible.
  • the piston 4 can be driven to a linear movement relative to the housing 2 in the axial direction of the longitudinal axis 6.
  • the fluid used for the operation of the adjusting device 1 is preferably compressed air.
  • the use of another gaseous medium or a hydraulic medium is possible.
  • the linear movement of the piston 4 can be tapped outside of the housing 2 on a force-tapping part 14 coupled in a motion-coupled manner to the piston 4.
  • the latter is in the embodiment of a piston rod 15, which passes through at least one of the end walls 7b slidable under sealing and which is fixed with its lying within the housing chamber section 3 on the piston 4.
  • the piston 4 and the piston rod 5 thus form a moving unit.
  • the linear drive la is a rodless linear drive, wherein the piston 4, for example, magnetically with an outside of the Housing 2 slidably mounted Kraftabgriffsteil is motion coupled.
  • the piston 4 has a preferably disk-shaped piston body 16.
  • the piston body 16 has a piston body radial plane 16 a that is perpendicular to the longitudinal axis 5 of the piston 4.
  • About the piston body 16 of the piston 4 is fixed to the piston rod 15 in the embodiment.
  • the piston body 16 is circular-disk-shaped and is penetrated by a central fastening hole 17, with which it is plugged onto the piston rod 15.
  • the piston body 16 is expediently a one-piece component. It is preferably made of a rigid material and is made in the embodiment of metal, in particular die-cast aluminum. As alternative materials for the piston body 16, for example, ceramic, glass or hard plastic may be mentioned, with composite materials are also possible.
  • the piston body 16 carries in the region of its outer periphery to the longitudinal axis 5 concentric sealing means 18, which rest in the built-in adjusting device 1 state of the piston 4 on the piston running surface 9 slidably. They prevent a fluid transfer between the two working spaces 12a, 12b.
  • the sealing means 18 consist of two sealing rings 18a, 18b which are fixed to the piston body 16 at an axial distance from each other.
  • each sealing ring 18a, 18b held in a radially outwardly open mounting groove 19a, 19b, which are formed in the piston body 16 at its radially outer periphery.
  • Each attachment groove 19a, 19b is arranged coaxially with the longitudinal axis 5.
  • the guide surface 10 is expediently formed by the radially outwardly oriented outer circumferential surface of a guide band 22 having a ring structure which is fixed to the piston body 16 in the region of the radial outer circumference.
  • the piston body 16 has in the region of its radial outer circumference via a coaxial to the longitudinal axis 5 annular retaining recess 23 into which the guide belt 22 dips radially and in which the guide belt 22 is held.
  • the piston 4 is equipped with a permanent magnet arrangement 24, which can be used to detect the position of the piston 4.
  • the permanent magnet assembly 24 is fixed in place on the piston 4 and makes its linear movement with.
  • position detection means responsive to the magnetic field of the permanent magnet assembly 24 can be in operation of the actuator 1, the current axial position of the permanent magnet assembly 24 supporting Determine piston 4.
  • the position detection means comprise, for example, one or more sensors, for example Hall sensors, and / or they belong to a displacement measuring system.
  • the permanent magnet arrangement 24 expediently has an annular structure and is arranged coaxially to the longitudinal axis 5 on the piston body 16.
  • the permanent magnet arrangement 24 is received in an annular receiving groove 25 of the piston body 16 formed in the region of the radial outer circumference of the piston body 16.
  • This receiving groove 25 has a radially outwardly oriented, extending around the piston body 16 around extending slot-shaped groove opening 26 which is narrower in the axial direction of the piston 4 than the retaining recess 23.
  • the receiving groove 25 is surrounded by the retaining recess 23 radially outside, wherein it opens with its groove opening 26 in the recess bottom 27 of the retaining recess 23.
  • the recess base 27 is the radial base of the retaining recess 23.
  • the radially oriented groove opening 26 of the receiving groove 25 opens into the holding recess 23 in the axially central region.
  • an annular recess base section 27a, 27b which is preferably contoured in a cylindrical manner, adjoins axially on both sides of the slot opening 26.
  • the arranged in the holding recess 23 guide belt 22 covers the slot opening 26 and consequently also arranged in the receiving groove 25 permanent magnet assembly 24th
  • the retaining recess 23 for the guide strip 22 has two lateral recess flanks 28a, 28b facing each other in the axial direction of the longitudinal axis 5 of the piston 4 and facing one another. Each of these depression flanks 28 adjoins the depression base 27, with each depression being illustrated by way of example. Be flank 28a, 28b merges into one of the two recess base sections 27a, 27b.
  • the holding recess 23 is open at the recess bottom 27 opposite radial side, ie radially outward.
  • the receiving groove 25 for the permanent magnet arrangement 24 has a groove base 32, radially outwardly facing groove base surface, which lies opposite the groove opening 26 radially outward.
  • the diameter of the groove bottom 32 is smaller than the diameter of the recess bottom 27.
  • the receiving groove 25 has two in the axial direction of the longitudinal axis 5 spaced apart and at the same time facing each other lateral groove flanks 33a, 33b, which are hereinafter referred to better distinction as the first groove flank 33a and second groove flank 33b.
  • the two groove flanks 33a, 33b go in the embodiment radially inward into the recess bottom 27 of the retaining recess 23 via.
  • the clear distance between the two groove flanks 33a, 33b is smaller than the clear distance between the two recess flanks 28a, 28b.
  • the receiving groove 25 preferably has an at least substantially rectangular cross-section.
  • the guide band 22 has a ring structure in the state fixed in the holding recess 23. However, the ring structure is not completely self-contained, but has an interruption 34.
  • the guide band 22 is a strand body of finite length, which has two mutually opposite Bandendabête 22a, 22b.
  • the guide band is made as a linear extruded body, which is then bent, during assembly on the piston body 16, to the annular shape. This is facilitated by the fact that the guide band 22 has elastically deformable properties.
  • the guide band 22 When assembled, the guide band 22 is wound around the piston body 16 coaxially and inserted into the holding recess 23, with its two band end portions 22a, 22b facing each other in the circumferential direction 23a of the holding recess 23.
  • the circumferential direction 23a of the holding recess 23 is the direction about the longitudinal axis 5 and is indicated in Figure 3 by a double arrow.
  • the facing each other in the circumferential direction of the holding recess 23 faces of the guide belt 22 are preferably chamfered across the entire width of the guide belt 22 away.
  • the mutually facing beveled end faces of the two Bandendabitese 22a, 22b are preferably parallel to each other.
  • the permanent magnet assembly 24 preferably consists of an elastic permanent magnetic magnetic tape 35 bent into a ring structure.
  • the magnetic tape 35 is expediently of finite length and has two mutually opposite band end portions 35a, 35b.
  • the magnetic tape 35 is made as a linear strand body, which is bent to the ring structure when it is mounted in the receiving groove 25.
  • the magnetic tape 35 is thus bent around in its mounting on the piston body 16 expediently with simultaneous radial insertion into the receiving groove 25 to the piston body 16.
  • This type of assembly suitably corresponds to that of the guide band 22nd
  • This type of assembly is facilitated by the fact that the magnetic tape 35 has elastically deformable properties.
  • the strand-shaped band body of an elastically deformable plastic material which is provided with permanent magnet means, which are responsible for the permanent magnetic properties of the magnetic tape 35.
  • the permanent magnet means are, for example, ferromagnetic particles which are embedded in the strand-shaped band body in fine distribution during the production of the magnetic tape and subsequently magnetized.
  • the circumferential direction 25a of the receiving groove 25 is the direction about the longitudinal axis 5 around and is indicated in Figure 3 by a double arrow. Between the two Bandendabitesen 35a, 35b is an interruption 36 of the ring structure of the magnetic tape 35, which manifests itself in particular in a small gap, so that the two Bandendabchae 35a, 35b in the circumferential direction 25a of the receiving groove 25 are opposed with a small distance.
  • the circumferential direction 25a of the receiving groove 25 is the direction around the longitudinal axis 5 of the piston 4 around.
  • the magnetic tape 35 has two longitudinal side surfaces 39a, 39b which, in the state mounted in the receiving groove 25, respectively face one of the groove flanks 33a, 33b.
  • the guide band 22 in the inserted into the retaining recess 23 due to its elastic properties has the tendency to open in the region of the two Bandendabitese 22a, 22b and from the Garvertie- Fung 23 to solve, the guide belt 22 is held together due to appropriate fixation measures solely by the piston body 16 so that it retains its ring structure in which it is fixed in the retaining recess 23 over its entire length.
  • the piston body 16 is formed in the region of the receiving groove 25 so that it holds the inserted into the receiving groove 25 magnetic tape 35 so that, despite the based on its elasticity widening tendency is arranged over its full length in the receiving groove 25 and in the region of the two Bandendabête 35a, 35b does not open.
  • the presently described effect is achieved in the guide band 22 in that the two recess flanks 28a, 28b of the holding recess 23 in cross-section each have an undercut profiling, so that each recess flank 28a, 28b form-fitting with the respectively facing side edge 37a, 37b of the two in the axial direction the longitudinal axis 5 oriented side edges 37a, 37b of the guide belt 22 is engaged.
  • the form-fit acts in a radial direction with respect to the longitudinal axis 5, so that the guide band 22 is held in the retaining recess 23 over its entire length by the profiled recess flanks 28a, 28b. It is expediently a releasable positive engagement to allow replacement of the guide band in case of need.
  • the undercut profiling of the recess flanks 28a, 28b manifests itself per recess flank 28a, 28b, in particular in a holding projection 38a, 38b projecting in the direction of the respectively opposite recess flank 28b, 28a is arranged concentrically to the longitudinal axis 5 of the piston 4 and extends continuously in the circumferential direction of the retaining recess 23.
  • Each of the two holding projections 38a, 38b is arranged with a radial distance with respect to the recess base 27 of the holding recess 23 with respect to the longitudinal axis 5, so that in the region of a respective recess flank 28a lying radially between a respective holding projection 38a, 38b and the recess base 27, 28b results in an annular self-contained retaining recess 43a, 43b, in which the guide strip 22 can engage and which is also arranged concentrically to the longitudinal axis 5 of the piston 4.
  • the guide belt 22 preferably has a rectangular cross-section in the initial state not yet inserted into the holding recess 23.
  • the width of the guide belt 22 is slightly larger in this initial state than the measured in the axial direction of the longitudinal axis 5 clear distance between the opposing retaining projections 38a, 38b. In this way it is achieved that the holding projections 38a, 38b are pressed in the inserted into the holding recess 23 state of the guide belt 22 under local deformation of the guide belt 22 in the respective associated side edge 37a, 37b.
  • the displaced by the impressing material of the guide strip 22 engages in the retaining recesses 43 a, 43 b.
  • the radial force is applied to the guide belt with radial force relative to the longitudinal axis 5. acts so that it is pressed in between the two holding projections 38a, 38b and clamped therein.
  • the magnetic tape 35 is advantageously a clamping principle is used, in which the magnetic tape 35 is not clamped over its entire length away by the piston body 16, but only in some areas, and in particular at its two Bandendabêten 35a, 35b.
  • the clamping fixation of the two band end sections 35a, 35b takes place independently of one another.
  • the two band end portions 35a, 35b are not fixed to each other, but only on the piston body 16th
  • the piston body 16 has at least one point of its peripheral outer circumference via a clamping region 44, on which the piston body 16 is formed so that it can hold the two Bandendabête 35a, 35b independently clamped in the receiving groove 25.
  • the piston body 16 has two clamping zones 45a, 45b which are adjacent to one another in the circumferential direction 25a of the receiving groove 25 and which are designed to positively hold one of the band end sections 35a, 35b in each case.
  • the magnetic tape 35 expediently has a constant width "B" over its entire length. This width B is in the axial direction of the longitudinal axis 5 of the piston 4 and between the both side surfaces 39a, 39b measured.
  • the magnetic tape 35 desirably has a rectangular cross-sectional shape.
  • the width B of the magnetic tape 35 is less than the clear distance AI between the two groove flanks 33a, 33b of the receiving groove 25. Consequently, the magnetic tape 35 in those areas of the receiving groove 25, in which opposite portions of the groove flanks 33a, 33b , with a slight play afflicted in the receiving groove 25 added.
  • the piston body 16 has at least one clamping projection 46a, 47a protruding with respect to one of the two groove flanks 33a, 33b in the direction of the opposite groove flank 33b, 33a; 46b, 47b, which causes a local narrowing of the receiving groove 25.
  • the local constriction ensures that the magnetic tape 35 is clamped in one or more places in the region of its two band end sections 35a, 35b in the receiving groove 25 and can not open.
  • the constriction areas which can also be referred to as bottlenecks, are marked by arrows at 48.
  • each clamping zone 45a, 45b only a single clamping projection whose distance to the opposite groove flank is slightly smaller than the width B of the magnetic tape 35, so that the clamping essentially results from the fact that the single clamping projection in the facing side surface 39a , 39b of the magnetic tape 35 is pressed.
  • each clamping zone 45a, 45b it is also possible in each clamping zone 45a, 45b to arrange a plurality of clamping projections in the circumferential direction 25a of the receiving groove 25 at a distance from each other. For example can this multiple clamping projections on only one and thereby be formed on the same groove flank 33a, 33b.
  • clamping zones 45a, 45b it is also possible, in one or both clamping zones 45a, 45b, to provide two clamping projections opposite to one another in the axial direction of the longitudinal axis 5 of the piston 4 on the two groove flanks 33a, 33b, which project towards each other and a constriction 48 for clamping the associated band end section 35a, Define 35b. In this case, only one or more pairs of such opposing clamping projections may be present per clamping zone 45a, 45b.
  • the piston body 16 in each of the two clamping zones 45a, 45b has a plurality of clamping projections 46a, 47a, which are spaced apart from one another in the circumferential direction 25a of the receiving groove 25; 46b, 47b, ie via a plurality of clamping projections, which are arranged offset in the circumferential direction of the receiving groove 25 to each other.
  • the clamping projections 46a, 47a; 46b, 47b in the respective clamping zone 45a, 45b are not each on the same groove flank 33a, 33b, but are arranged on different groove flanks 33a, 33b.
  • a first clamping projection 46a, 46b is integrally formed on the first groove flank 33a and a second clamping projection 47a, 47b spaced therefrom in the circumferential direction 25a of the receiving groove 25 on the second groove flank 33b.
  • a respective clamping projection 46a, 47a; 46b, 47b opposite region of the respective other groove flank 33a, 33b is preferably no clamping projection, where the respective groove flank 33a, 33b is designed as a clip projection-less.
  • each band end portion 35a, 35b pressed into a pinching zone 45a, 45b has a slight wavy line in the circumferential direction 25a of the receiving groove 25 through the respective pinching zone 45a, 45b
  • each clamping projection 46a, 47a; 46b, 47b and the opposite groove flank 33a, 33b measured clear distance A2 is smaller than the width B of the magnetic tape 35.
  • This clear distance A2 is suitably the same size as the width B magnetic tape 35 or even in this regard may be slightly larger.
  • the clamping effect results mainly from the fact that the magnetic tape 35 is meander-like deformed in each clamping zone 45a, 45b, that in particular in the clamping projections 46a, 47a; 46b, 47b adjacent areas with the groove flanks 33a, 33b is clamped.
  • the clamping effect is based here essentially on the fact that the Bandendabitese 35a, 35b in the clamping portions 45a, 45b are forced by the alternately located on different groove flanks 33a, 33b KlemmvorSprünge in a meandering or wavy or at least curved longitudinal shape and due to the elasticity of the magnetic tape 35 the Have a tendency to deform back into their linear initial shape, so that they clamp in the receiving groove 25 transversely to its circumferential direction 25a. It has proved to be advantageous if, in the respective clamping zone 45a, 45b, the projected clear distance A3, measured in the longitudinal direction of the piston 4, between the two clamping projections 46a, 47a; 46b, 47b is smaller than the width B of the magnetic tape.
  • each clamping zone 45a, 45b to measure the distance A4 measured in the circumferential direction of the receiving groove between the clamping projections 46a, 47a arranged on different groove flanks 33a, 33b; 46b, 47b so that it is at least as large as the width B of the magnetic tape and at most twice the width B of the magnetic tape.
  • a further clamping region 44a of the described structure at at least one location spaced apart from the clamping region 44 in the circumferential direction of the piston body 16.
  • This further clamping region 44a may then alternatively to the described clamping region 44 be used for fixing the two band portions 35a, 35b, when the magnetic tape 35 is inserted with a corresponding position in the receiving groove 25.
  • even more such clamping regions can be present distributed along the circumference of the piston body 16, but the number of clamping regions will be kept as low as possible because they fundamentally complicate the insertion of the magnetic tape 35 due to the achieved clamping effect.
  • the clamping projections 46a, 47a; 46b, 47b can basically be designed arbitrarily. It is important that they cause a local narrowing in the course of the receiving groove 25.
  • each clamping projection 46a, 47a; 46b, 47b is formed according to Figures 2 and 3 rib-shaped with elongated shape and each extending from the region of the groove bottom 32 of the receiving groove 25 in the direction of the radial groove opening 26 of the receiving groove 25.
  • the clamping projections 46a, 47a; 46b, 47b have at their radial slot opening 26 facing end portion a radially outward and to the associated groove flank 33a, 33b extending chamfer 49.
  • the chamfers 49 form oblique guide surfaces which guide the respective band end section 35a, 35b into the receiving groove 25 in a targeted manner when the same is subjected to a pressing force during assembly from the radially outside.

Abstract

Es wird ein Kolben (4) für eine mit Fluid betreibbare Stellvorrichtung vorgeschlagen, der über einen einstückigen Kolbenkörper (16) verfügt, in dem eine zur Längsachse (5) des Kolbens (4) koaxiale ringförmige Aufnahmenut (25) ausgebildet ist, die zwei einander zugewandte seitliche Nutflanken (33a, 33b) aufweist. In der Aufnahmenut (25) befindet sich eine Permanentmagnetanordnung (24), die aus einem zu einer Ringstruktur gebogenen elastischen permanentmagnetischen Magnetband (35) besteht, das zwei einander zugewandte Bandendabschnitte (35a, 35b) aufweist. Das Magnetband (35) hat eine geringere Breite als die Aufnahmenut (25), wobei jeder ihrer beiden Bandendabschnitte (35a, 35b) in der Aufnahmenut (25) festgeklemmt ist. Für die Klemmung verantwortlich ist mindestens ein von einer der Nutflanken (33a, 33b) vorstehender Klemmvorsprung (46a, 47a; 46b, 47b).

Description

Kolben und damit ausgestattete Stellvorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine mit Fluid betreibbare Stellvorrichtung, insbesondere für einen fluidbe- tätigten Linearantrieb, mit einem einstückigen Kolbenkörper, der im Bereich seines radialen Außenumfanges eine zur Längsachse des Kolbens koaxiale ringförmige Aufnahmenut mit zwei einander zugewandten seitlichen Nutflanken aufweist, in der eine zur Positionserfassung nutzbare Permanentmagnetanordnung aufgenommen ist. Die Erfindung betrifft ferner eine mit Fluid betreibbare Stellvorrichtung, bei der es sich insbesondere um einen fluidbetätigten Linearantrieb handelt und die mit einem Gehäuse versehen ist, in dem ein Kolben linear verschiebbar angeordnet ist.
Eine mit einem Kolben der vorgenannten Art ausgestattete Stellvorrichtung ist aus der DE 20 2005 005 508 Ul bekannt und ist beispielsweise als Linearantrieb oder Stoßdämpfer ausgebildet. Während des Betriebes der Stellvorrichtung bewegt sich der Kolben relativ zu einem Gehäuse der Stellvorrichtung, wobei die in den Kolben integrierte Permanentmagnetanordnung nutzbar ist, um durch Zusammenwirken mit externen Positionserfassungsmitteln eine Positionserfassung des Kolbens zu ermöglichen. Um den Kolben kostengünstig herstellen zu können, enthält er einen einstückigen Kolbenkörper mit einer peripheren Aufnahmenut, in die die Permanentmagnetanordnung eingesetzt ist. Letztere besteht aus mehreren bogen- förmigen MagnetSegmenten, die beim Zusammenbau des Kolbens von radial außen her in die Aufnahmenut eingesetzt werden. Die Herstellung und die Montage der Magnetsegmente ist allerdings relativ aufwendig.
Der in der vorgenannten DE 20 2005 005 508 Ul beschriebene Kolben ist zusätzlich mit einem eine Ringstruktur aufweisenden Führungsband ausgestattet, das in eine am Außenumfang des Kolbenkörpers ausgebildete ringförmige Haltevertiefung eingesetzt ist. Das Führungsband ist als ein hohlzylindrischer Führungsring ausgebildet, der an einer Stelle seines Umfanges unterbrochen ist, sodass er aufgrund seiner Elastizität bei der Montage vorübergehend aufgeweitet werden kann. Die radiale Außenfläche des Führungsbandes definiert eine Führungsfläche, die gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche des den Kolben aufnehmenden Gehäuses anliegt, sodass der Kolben relativ zu dem Gehäuse eine präzise geführte Linearbewegung ausführen kann.
Aus der DE 19715858 AI ist ein Kolben für einen Arbeitszylinder bekannt, der zur Positionserfassung mit einem ringförmigen Permanentmagnet ausgestattet ist . Um die Montage dieses Ringmagneten zu ermöglichen, ist ein mehrteiliger Aufbau des Kolbenkörpers vorgesehen. Der Kolbenkörper besteht aus zwei unter Bildung der Aufnahmenut aneinander angesetzten Kolbenelementen, die im Bereich der Aufnahmenut mit einem Elastomermaterial beschichtet sind, um den Permanentmagnet einzuspannen und auf schonende Weise zu fixieren.
Die EP 0 307 569 A2 beschreibt ein Kolben-Zylinder-Aggregat, dessen Kolben über einen einstückigen Kolbenkörper verfügt, auf den peripher ein an einer Stelle seines Umfanges unterbrochenes Führungsband aufgesetzt ist. Das Führungsband hat federelastische Eigenschaften und ist in eine am Außenumfang des Kolbenkörpers ausgebildete Ringnut federähnlich eingeschnappt. Um eine Positionserfassung des Kolbens zu ermöglichen, verfügt der Kolbenkörper an einer Stelle seines Außen- umfanges über eine Vertiefung, in die ein Permanentmagnet - stück eingesetzt ist, das von dem Führungsband abgedeckt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die eine kostengünstige Ausstattung eines Kolbens mit einer zur Positionserfassung nutzbaren Permanentmagnetanordnung ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kolben der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Permanentmagnetanordnung aus einem zu einer Ringstruktur gebogenen elastischen permanentmagnetischen Magnetband besteht, das zwei in der Umfangs- richtung der Aufnahmenut einander zugewandte Bandendabschnitte aufweist und dessen Breite geringer ist als der Abstand zwischen den beiden Nutflanken der Aufnahmenut, wobei jeder der beiden Bandendabschnitte durch Klemmung in einer von zwei in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut zueinander benachbarten Klemmzonen der Aufnahmenut gehalten ist, in denen der Kolbenkörper jeweils mindestens einen unter lokaler Verengung der Aufnahmenut bezüglich einer der Nutflanken vorstehenden und an die Seitenfläche des Magnetbandes andrückenden Klemmvorsprung aufweist.
Die Erfindung wird ferner bei einer mit Fluid betreibbaren Stellvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie mit einem in dem vorgenannten Sinne ausgebildeten Kolben ausgestattet ist.
Auf diese Weise lässt sich ein kostengünstig herstellbarer einstückiger Kolbenkörper sehr einfach mit einer beispiels- weise zur Positionserfassung nutzbaren Permanentmagnetanord- nung ausstatten. Als Permanentmagnetanordnung wird ein elastisch biegbares, über permanentmagnetische Eigenschaften verfügendes Magnetband herangezogen, das zur Montage am Kolbenkörper um den Kolbenkörper herumgelegt und dabei in die Auf- nahmenut eingelegt wird. Das Magnetband ist dabei so positioniert, dass seine beiden einander zugewandten Bandendabschnitte in einem Klemmbereich des Kolbenkörpers zu liegen kommen, in dem die Aufnahmenut zwei in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut zueinander benachbarte Klemmzonen aufweist. Jeder der beiden Bandendabschnitte ist dabei in einer der beiden Klemmzonen platziert. Jede Klemmzone zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine der beiden Nutflanken der Aufnahmenut mit einem Klemmvorsprung versehen ist, der über die zugeordnete Nutflanke vorsteht. Auf diese Weise ist die Breite der Aufnahmenut im Bereich jedes Klemmvorsprunges geringer als der lichte Abstand zwischen den beiden einander zugewandten Nutflanken, der größer ist als die Breite des Magnetbandes. Folglich kann das Magnetband durch Herumlegen oder Herumbiegen um den Kolbenkörper in den außerhalb des Klemmbereiches liegenden Bereichen mühelos in die Aufnahmenut eingelegt werden, während die beiden Bandendabschnitte beim Einführen in die jeweils zugeordnete Klemmzone mit leichtem Druck in die Aufnahmenut hineinzudrücken sind. Durch den mindestens einen in der Klemmzone befindlichen Klemmvorsprung wird das Magnetband seitlich beaufschlagt und in der Aufnahmenut festgeklemmt. Ist das Magnetband auf diese Weise in der Aufnahmenut fixiert, können die Bandendabschnitte nicht mehr auseinanderklappen, sodass der Kolben anschließend sehr einfach in das Gehäuse einer zugeordneten Stellvorrichtung eingeführt werden kann. Es ist dabei nicht erforderlich, das Magnetband händisch oder mittels einer Montagevorrichtung so lange festzuhalten, bis der Kolben in das Gehäuse einer Stellvorrichtung eingeführt ist. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bestehen darin, dass die relevanten Komponenten auf Wunsch kostengünstig durch spanlose Formgebung hergestellt werden können. Durch eine gezielte Formgebung kann außerdem über einen großen Toleranzbereich hinweg ein Toleranzausgleich geschaffen werden, der ein sicheres Festhalten des Magnetbandes in der Aufnahmenut gewährleistet. Da die Montage des Magnetbandes sehr einfach ist, lassen sich die erforderlichen Montageschritte bei Bedarf auch automatisieren, was die Herstellungskosten für den Kolben noch weiter absinken lässt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Vorzugsweise ist der Kolbenkörper in jeder Klemmzone der Auf- nahmenut mit mehreren, den jeweils zugeordneten Bandendabschnitt beaufschlagenden Klemmvorsprüngen ausgestattet.
Es ist eine Ausführungsform möglich, bei der sich pro Klemmzone mindestens ein Paar von Klemmvorsprüngen in der Achs- richtung des Kolbens direkt gegenüberliegt. Auf diese Weise wird der zugeordnete Bandendabschnitt zwischen sich unmittelbar gegenüberliegenden KlemmvorSprüngen eingespannt. Da eine solche Maßnahme allerdings hinsichtlich der Sicherheit des Festklemmens relativ stark toleranzbehaftet ist, wird es als vorteilhafter angesehen, wenn der Kolbenkörper in jeder
Klemmzone der Aufnahmenut über mehrere, in der Umfangsrich- tung der Aufnahmenut mit Abstand zueinander angeordnete
Klemmvorsprünge aufweist. Pro Klemmzone sind also mehrere, in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut mit Abstand versetzt zueinander angeordnete Klemmvorsprünge vorhanden. Als besonders vorteilhaft wird eine Ausführungsform angesehen, bei der in jeder Klemmzone wenigstens zwei und insbesondere genau zwei in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut mit Abstand benachbart zueinander angeordnete KlemmvorSprünge vorhanden sind, die unterschiedlichen Nutflanken zugeordnet sind. Wenn also ein erster Klemmvorsprung an der einen Nut- flanke angeordnet ist, befindet sich der in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut diesbezüglich beabstandete Klemmvorsprung an der gegenüberliegenden Nutflanke. Dabei ist es sehr vorteilhaft, wenn keinem dieser KlemmvorSprünge ein der jeweils anderen Nutflanke zugeordneter Klemmvorsprung gegenüberliegt. Im Bereich jedes KlemmvorSprunges wird daher der zugeordnete Bandendabschnitt jeweils zwischen einerseits einem der Klemmvorsprünge und andererseits der gegenüberliegenden Nutflanke eingespannt. Die abwechselnde Anordnung der Klemmvorsprünge an den beiden Nutflanken hat zur Folge, dass der Bandendabschnitt sich durch die Klemmzone quasi
hindurchschlängelt beziehungsweise einen leicht wellenförmigen Längsverlauf hat. Eine derartige Ausgestaltung der Klemmzone ist für Toleranzen extrem unempfindlich und sorgt für ein sicheres Festklemmen jedes Bandendabschnittes auch bei einem großen Toleranzbereich, was die Herstellungskosten besonders gering ausfallen lässt.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn in der jeweiligen Klemmzone der in der Längsrichtung des Kolbens gemessene projizierte lichte Abstand zwischen den beiden in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut zueinander beabstandeten Vorsprüngen kleiner ist als die Breite des Magnetbandes. Da die Klemmvorsprünge zueinander beabstandet sind, lässt sich der Bandendabschnitt gleichwohl relativ einfach von radial außen her in die Aufnahmenut einfädeln beziehungsweise hineindrücken. Vorzugsweise ist der lichte Abstand zwischen jedem Klemmvorsprung und der gegenüberliegenden Nutflanke der Aufnahmenut gleichgroß oder größer als die Breite des Magnetbandes.
Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in jeder Klemmzone der in der Umfangsriehtung der Aufnahmenut gemessene Abstand zwischen den an unterschiedlichen Nutflanken angeordneten KlemmvorSprüngen mindestens so groß ist wie die Breite des Magnetbandes, maximal aber die doppelte Breite des Magnetbandes beträgt. Auf diese Weise erhält man einen besonders zuverlässigen Klemmeffekt.
Die Klemmvorsprünge können beliebig gestaltet sein und können beispielsweise noppenförmig strukturiert sein. Als besonders zweckmäßig wird es angesehen, wenn die Klemmvorsprünge jeweils rippenförmig mit einer länglichen Gestalt ausgebildet sind und sich jeweils ausgehend vom Bereich des Nutgrundes in Richtung zur radialen Nutöffnung der Aufnahmenut erstrecken.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Klemmvorsprünge an ihrem der radialen Nutöffnung zugewandten Endbereich zur zugeordneten Nutflanke hin abgeschrägt sind. Auf diese Weise lässt sich der festzuklemmende Bandendabschnitt sehr bequem in die Aufnahmenut hineindrücken.
Für das Magnetband empfiehlt sich ein kostengünstig herstellbarer rechteckiger Querschnitt. Es handelt sich bei dem Magnetband vorzugsweise um einen zu der gewünschten Ringform gebogenen Strangkörper, dessen beide Bandendabschnitte entweder lose aneinander anliegen oder mit einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind.
Vorzugsweise besteht das Magnetband aus einem strangförmigen Bandkörper aus einem elastisch verformbaren Kunststoffmateri- al, der mit Permanentmagnetmitteln versehen ist. Bei den Permanentmagnetmitteln handelt es sich vorzugsweise um ferromag- netische Partikel, die in den Bandkörper integriert und nach Bedarf magnetisiert sind.
Der einstückige Kolbenkörper besteht vorzugsweise aus einem starren Material. Dies gilt dann entsprechend für die einen einstückigen Bestandteil des Kolbenkörpers darstellenden Klemmvorsprünge . Beispielsweise besteht der Kolbenkörper aus Metall, aus Keramik, aus Glas oder aus einem harten Kunst - stoffmaterial .
Es ist vorteilhaft, wenn der Kolbenkörper nicht nur einen einzigen mit zwei benachbarten Klemmzonen ausgestatteten Klemmbereich aufweist, sondern über zwei solche Klemmbereiche verfügt, die einander diametral entgegengesetzten Umfangsbe- reichen des Kolbenkörpers zugeordnet sind. Auf diese Weise besteht eine größere Variabilität beim Einsetzen des Magnetbandes in die Aufnahmenut .
Es ist von Vorteil, wenn der Kolben zusätzlich zu dem Magnetband mit einem zur Linearführung des Kolbens in einem Gehäuse einer Stellvorrichtung geeigneten Führungsband ausgestattet ist. Das Führungsband ist wie das Magnetband koaxial zu dem Kolbenkörper angeordnet .
Das Führungsband sitzt zweckmäßigerweise in einer in dem Kol- benkörper ausgebildeten ringförmigen Haltevertiefung, die die ringförmige Aufnahmenut konzentrisch umschließt und die über eine größere axiale Breite verfügt als die Aufnahmenut . Auf diese Weise mündet die Aufnahmenut mit ihrer radial außen liegenden Nutöffnung in den Vertiefungsgrund der Haltevertiefung ein. Ein in der Haltevertiefung montiertes, ringförmig strukturiertes Führungsband umschließt das Magnetband radial außen und deckt das Magnetband zweckmäßigerweise ab.
Das Führungsband ist besonders einfach am Kolbenkörper montierbar, wenn es in eine zur Längsachse des Kolbens koaxi ale ringförmige Haltevertiefung eingesetzt wird und dabei in der bezüglich der Längsachse des Kolbens radialen Richtung formschlüssig in der Haltevertiefung festgehalten wird. Das Führungsband hat zwar im montierten Zustand eine Ringstruktur, ist aber insgesamt ein endlicher, über zwei einander entgegengesetzte Bandendabschnitte verfügender Strangkörper, der sich zur Montage in der Haltevertiefung einfach um den Kolbenkörper herumlegen lässt. Die beiden einander zugewandten Vertiefungsflanken der Haltevertiefung haben im Querschnitt betrachtet jeweils eine hinterschnittene Profilierung, wobei sie jeweils mit radialem Abstand zum Vertiefungs grund der Haltevertiefung einen in Richtung zur gegenüberlie genden Vertiefungsflanke vorstehenden ringförmigen Haltevor- sprung aufweisen. Die beiden Haltevorsprünge sind in der Lage, formschlüssig mit dem zugewandten Seitenrand des in die Haltevertiefung hineingedrückten Führungsbandes in Eingriff zu gelangen und dadurch das Führungsband in der radialen Richtung des Kolbens formschlüssig festzuhalten.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der das Führungsband über elastisch verformbare Eigenschaften verfügt, sodass die Haltevorsprünge unter lokaler Verformung de Führungsbandes und unter Ausbildung eines formschlüssigen Eingriffes in den jeweils zugeordneten Seitenrand des Führungsbandes eindrücken können. Im nicht montierten Zustand hat das Führungsband dabei zweckmäßigerweise einen rechtecki gen Querschnitt . Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Seitenränder des Führungsbandes derart mit einer Eingriffsstruktur auszuführen, dass das Führungsband in die Haltevertiefung einrastbar oder einclipsbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, die mit einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbens bestückt ist,
Figur 2 den in Figur 1 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt
II des Kolbens in einer vergrößerten Darstellung, wobei die Schnittebene den in den Figuren 4 und 5 eingezeichneten Schnittlinien II-II entspricht,
Figur 3 einen Querschnitt durch den Kolben gemäß Schnittlinie III-III aus Figur 1, wobei die übrigen Bestandteile der Stellvorrichtung nicht abgebildet sind und wobei sowohl das Führungsband als auch das Magnetband nur gestrichelt angedeutet sind,
Figur 4 eine Seitenansicht des Kolbens mit Blick in der radialen Richtung gemäß Pfeil IV aus Figur 2, wobei der strichpunktiert umrahmte Ausschnitt zusätzlich vergrößert abgebildet ist und wobei das Führungs- band der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt ist, und
Figur 5 in einer der Figur 4 entsprechenden Darstellungsweise eine weitere radiale Ansicht des Kolbens mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV, wobei hier das Führungsband im montierten Zustand gezeigt ist.
Die Figur 1 zeigt im Längsschnitt eine mit Fluid betreibbare Stellvorrichtung 1 in einer Ausführungsform als fluidbetätig- ter Linearantrieb la. Der Einsatzbereich der Erfindung beschränkt sich allerdings nicht auf Linearantriebe, sondern erstreckt sich auch auf alle anderen Arten von im Zusammenhang mit Fluidanwendungen einsetzbaren Stellvorrichtungen, so beispielsweise auch zur Verwendung bei Stoßdäm fern.
Die Stellvorrichtung 1 verfügt über ein Gehäuse 2, das eine sich linear erstreckende und vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Gehäusekammer 3 definiert, in der ein Kolben 4 linear hin und her verschiebbar angeordnet ist. Die Längsachse 5 des Kolbens 4 verläuft in der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 und fällt vorzugsweise mit der Längsachse 6 der Gehäusekammer 3 zusammen.
Die Gehäusekammer 3 ist an beiden Stirnseiten durch je eine Abschlusswand 7a, 7b des Gehäuses 2 verschlossen. Die periphere, radial äußere Begrenzung der Gehäusekammer 3 übernimmt ein sich zwischen den beiden Abschlusswänden 7a, 7b erstreckender ein- oder mehrteiliger Rohrkörper 8, dessen Innenfläche eine zylindrische Kolbenlauffläche 9 definiert. Die Abschlusswände 7a, 7b sind zweckmäßigerweise als bezüglich des Rohrkörpers 8 gesonderte Gehäusedeckel ausgebildet und durch Befestigungsmittel mit dem Rohrkörper 8 verbunden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, mindestens eine der Abschlusswände 7a, 7b einstückig mit dem Rohrkörper 8 auszubilden.
Die radiale Außenkontur des Kolbens 4 ist an die Innenkontur der Gehäusekammer 3 angepasst, sodass er bei seiner Linearbewegung an der Kolbenlauffläche 9 entlanggleitet. Vorzugsweise ist der Kolben 4 an seinem radial orientierten Außenumfang mit einer bevorzugt zylindrischen Führungsfläche 10 ausgestattet, die gleitverschieblich an der Kolbenlauffläche 9 anliegt, sodass der Kolben 4 bei seiner Linearbewegung durch das Zusammenwirken zwischen der Führungsfläche 10 und der Kolbenlauffläche 9 eine Linearführung bezüglich des Gehäuses 2 erfährt .
Durch den Kolben 4 wird die Gehäusekammer 3 axial in zwei Arbeitsräume 12a, 12b unterteilt, in die jeweils ein außerhalb der Schnittebene der Figur 1 liegender Fluidkanal einmündet, sodass eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung der beiden Arbeitsräume 12a, 12b möglich ist. Auf diese Weise kann der Kolben 4 zu einer Linearbewegung relativ zum Gehäuse 2 in Achsrichtung der Längsachse 6 angetrieben werden.
Bei dem für den Betrieb der Stellvorrichtung 1 verwendeten Fluid handelt es sich vorzugsweise um Druckluft. Allerdings ist auch der Einsatz eines anderen gasförmigen Mediums oder eines hydraulischen Mediums möglich.
Die Linearbewegung des Kolbens 4 lässt sich außerhalb des Gehäuses 2 an einem mit dem Kolben 4 bewegungsgekoppelten Kraftabgriffsteil 14 abgreifen. Letzteres ist beim Ausführungsbeispiel eine Kolbenstange 15, die mindestens eine der Abschlusswände 7b unter Abdichtung gleitverschieblich durchsetzt und die mit ihrem innerhalb der Gehäusekammer 3 liegenden Abschnitt an dem Kolben 4 befestigt ist. Der Kolben 4 und die Kolbenstange 5 bilden mithin eine Bewegungseinheit.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Linearantrieb la ein kolbenstangenloser Linearantrieb, bei dem der Kolben 4 beispielsweise magnetisch mit einem außerhalb des Gehäuses 2 verschiebbar gelagerten Kraftabgriffsteil bewegungsgekoppelt ist.
Der Kolben 4 verfügt über einen bevorzugt scheibenförmigen Kolbenkörper 16. Der Kolbenkörper 16 hat eine zur Längsachse 5 des Kolbens 4 rechtwinkelige Kolbenkörper-Radialebene 16a. Über den Kolbenkörper 16 ist der Kolben 4 beim Ausführungsbeispiel an der Kolbenstange 15 befestigt. Exemplarisch ist der Kolbenkörper 16 kreisscheibenförmig ausgebildet und ist von einem zentralen Befestigungsloch 17 durchsetzt, mit dem er auf die Kolbenstange 15 aufgesteckt ist.
Der Kolbenkörper 16 ist zweckmäßigerweise ein einstückiges Bauteil. Er besteht vorzugsweise aus einem starren Material und ist beim Ausführungsbeispiel aus Metall, insbesondere aus Aluminiumdruckguss gefertigt. Als alternative Materialien für den Kolbenkörper 16 können beispielsweise Keramik, Glas oder Hartkunststoff erwähnt werden, wobei auch Verbundmaterialien möglich sind.
Der Kolbenkörper 16 trägt im Bereich seines Außenumfanges zu der Längsachse 5 konzentrische Dichtungsmittel 18, die im in die Stellvorrichtung 1 eingebauten Zustand des Kolbens 4 an der Kolbenlauffläche 9 gleitverschieblich anliegen. Sie verhindern einen Fluidübertritt zwischen den beiden Arbeitsräumen 12a, 12b. Exemplarisch bestehen die Dichtungsmittel 18 aus zwei Dichtungsringen 18a, 18b, die mit axialem Abstand zueinander am Kolbenkörper 16 fixiert sind. Vorzugsweise ist jeder Dichtungsring 18a, 18b in einer nach radial außen offenen Befestigungsnut 19a, 19b gehalten, die in dem Kolbenkörper 16 an dessen radialem Außenumfang ausgebildet sind. Jede Befestigungsnut 19a, 19b ist koaxial zu der Längsachse 5 angeordnet . Die Führungsfläche 10 ist zweckmäßigerweise von der radial nach außen orientierten Außenumfangsfläche eines eine Ringstruktur aufweisenden Führungsbandes 22 gebildet, das im Bereich des radialen Außenumfanges an dem Kolbenkörper 16 fixiert ist. Der Kolbenkörper 16 verfügt im Bereich seines radialen Außenumfanges über eine zu der Längsachse 5 koaxiale ringförmige Haltevertiefung 23, in die das Führungsband 22 radial eintaucht und in der das Führungsband 22 gehalten ist.
Zweckmäßigerweise ist der Kolben 4 mit einer Permanentmagnet - anordnung 24 ausgestattet, die zur Positionserfassung des Kolbens 4 nutzbar ist. Die Permanentmagnetanordnung 24 ist ortsfest am Kolben 4 fixiert und macht dessen Linearbewegung mit. Mit Hilfe von neben der Bewegungsbahn der Permanentmagnetanordnung 24 und dabei insbesondere außerhalb der Gehäusekammer 3 angeordneten, in der Zeichnung nicht weiter abgebildeten Positionserfassungsmitteln, die auf das Magnetfeld der Permanentmagnetanordnung 24 ansprechen, lässt sich im Betrieb der Stellvorrichtung 1 die aktuelle Axialposition des die Permanentmagnetanordnung 24 tragenden Kolbens 4 bestimmen. Die Positionserfassungsmittel enthalten beispielsweise einen oder mehrere Sensoren, beispielsweise Hall-Sensoren, und/oder sie gehören zu einem Wegmesssystem.
Die Permanentmagnetanordnung 24 hat zweckmäßigerweise eine ringförmige Struktur und ist koaxial zur Längsachse 5 am Kol- benkörper 16 angeordnet.
In Kombination mit mindestens einem Führungsband 22 wäre es bei entsprechender Ausgestaltung des Kolbenkörpers 16 möglich, das Führungsband 22 und die Permanentmagnetanordnung 24 axial nebeneinander am Kolbenkörper 16 anzubringen. Zu Gunsten einer schmalen Bauweise des Kolbens 4 ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Permanentmagnetanordnung 24 auf gleicher axialer Höhe mit dem Führungsband 22 angeordnet ist, und zwar in einer Weise, dass die Permanentmagnetanordnung 24 von dem Führungsband 22 konzentrisch umschlossen ist. Letzteres trifft auf das Ausführungsbeispiel zu.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Permanentmagnetanordnung 24 in einer im Bereich des radialen Außenumfanges des Kolbenkörpers 16 ausgebildeten ringförmigen Aufnahmenut 25 des Kolbenkörpers 16 aufgenommen. Diese Aufnahmenut 25 hat eine nach radial außen orientierte, sich rings um den Kolbenkörper 16 herum erstreckende schlitzförmige Nutöffnung 26, die in der axialen Richtung des Kolbens 4 schmäler ist als die Haltevertiefung 23. Die Aufnahmenut 25 ist von der Haltevertiefung 23 radial außen umschlossen, wobei sie mit ihrer Nutöffnung 26 in den Vertiefungsgrund 27 der Haltevertiefung 23 einmündet. Bei dem Vertiefungsgrund 27 handelt es sich um die radiale Grundfläche der Haltevertiefung 23.
Vorzugsweise mündet die radial orientierte Nutöffnung 26 der Aufnahmenut 25 im axial mittigen Bereich in die Haltevertiefung 23 ein. Auf diese Weise schließt sich axial beidseits der Nutöffnung 26 jeweils ein ringförmiger Vertiefungsgrundabschnitt 27a, 27b an, der vorzugsweise zylindrisch kontu- riert ist .
Das in der Haltevertiefung 23 angeordnete Führungsband 22 überdeckt die Nutöffnung 26 und folglich auch die in der Aufnahmenut 25 angeordnete Permanentmagnetanordnung 24.
Die Haltevertiefung 23 für das Führungsband 22 hat zwei in Achsrichtung der Längsachse 5 des Kolbens 4 zueinander beabs- tandete und einander zugewandte seitliche Vertiefungsflanken 28a, 28b. Jede dieser Vertiefungsflanken 28 schließt sich an den Vertiefungsgrund 27 an, wobei exemplarisch jede Vertie- fungsflanke 28a, 28b in einen der beiden Vertiefungsgrundabschnitte 27a, 27b übergeht. Die Haltevertiefung 23 ist an der dem Vertiefungsgrund 27 entgegengesetzten Radialseite, also radial außen, offen.
Die Aufnahmenut 25 für die Permanentmagnetanordnung 24 hat eine als Nutgrund 32 bezeichnete, nach radial außen weisende Nutgrundfläche, der die Nutöffnung 26 radial außen gegenüberliegt.
Der Durchmesser des Nutgrundes 32 ist kleiner als der Durchmesser des Vertiefungsgrundes 27.
Die Aufnahmenut 25 hat zwei in Achsrichtung der Längsachse 5 zueinander beabstandete und zugleich einander zugewandte seitliche Nutflanken 33a, 33b, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als erste Nutflanke 33a und zweite Nutflanke 33b bezeichnet seien. Die beiden Nutflanken 33a, 33b gehen beim Ausführungsbeispiel radial innen in den Vertiefungsgrund 27 der Haltevertiefung 23 über. Der lichte Abstand zwischen den beiden Nutflanken 33a, 33b ist kleiner als der lichte Abstand zwischen den beiden Vertiefungsflanken 28a, 28b. Die Aufnahmenut 25 hat vorzugsweise einen zumindest im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt.
Das Führungsband 22 hat im in der Haltevertiefung 23 fixierten Zustand eine Ringstruktur. Die Ringstruktur ist allerdings nicht komplett in sich geschlossen, sondern verfügt über eine Unterbrechung 34. Bevorzugt handelt es sich bei dem Führungsband 22 um einen Strangkörper mit endlicher Länge, der über zwei einander entgegengesetzte Bandendabschnitte 22a, 22b verfügt. Bevorzugt wird das Führungsband als ein linearer Strangkörper gefertigt, der erst anschließend, bei der Montage am Kolbenkörper 16, zu der Ringform gebogen wird. Dies wird dadurch begünstigt, dass das Führungsband 22 über elastisch verformbare Eigenschaften verfügt.
Im montierten Zustand ist das Führungsband 22 koaxial um den Kolbenkörper 16 herumgeschlungen und in die Haltevertiefung 23 eingesetzt, wobei seine beiden Bandendabschnitte 22a, 22b einander in der Umfangsrichtung 23a der Haltevertiefung 23 zugewandt sind. Die Umfangsrichtung 23a der Haltevertiefung 23 ist die Richtung um die Längsachse 5 herum und ist in Figur 3 durch einen Doppelpfeil angedeutet.
Zweckmäßigerweise liegt zwischen den beiden Bandendabschnitten 22a, 22b ein zumindest kleiner, die Unterbrechung 34 definierender Abstand vor.
Die einander in der Umfangsrichtung der Haltevertiefung 23 zugewandten Stirnflächen des Führungsbandes 22 sind vorzugsweise über die gesamte Breite des Führungsbandes 22 hinweg abgeschrägt. Dabei verlaufen die einander zugewandten abgeschrägten Stirnflächen der beiden Bandendabschnitte 22a, 22b vorzugsweise parallel zueinander.
Die Permanentmagnetanordnung 24 besteht vorzugsweise aus einem zu einer Ringstruktur gebogenen elastischen permanentmagnetischen Magnetband 35. Das Magnetband 35 hat zweckmäßigerweise eine endliche Länge und verfügt über zwei einander entgegengesetzte Bandendabschnitte 35a, 35b. Bevorzugt wird das Magnetband 35 als ein linearer Strangkörper gefertigt, der zu der Ringstruktur gebogen wird, wenn er in der Aufnahmenut 25 montiert wird. Das Magnetband 35 wird also bei seiner Montage am Kolbenkörper 16 zweckmäßigerweise unter gleichzeitigem radialem Einführen in die Aufnahmenut 25 um den Kolbenkörper 16 herumgebogen. Diese Art der Montage entspricht zweckmäßigerweise derjenigen des Führungsbandes 22. Diese Art der Montage wird dadurch begünstigt, dass das Magnetband 35 über elastisch verformbare Eigenschaften verfügt. Vorzugsweise besteht es aus einem strangförmigen Bandkörper aus einem elastisch verformbaren Kunststoffmaterial , der mit Permanentmagnetmitteln versehen ist, die für die permanent - magnetischen Eigenschaften des Magnetbandes 35 verantwortlich sind. Bei den Permanentmagnetmitteln handelt es sich beispielsweise um ferromagnetische Partikel, die bei der Herstellung des Magnetbandes in den strangförmigen Bandkörper in feiner Verteilung eingebettet und anschließend magnetisiert werden.
Wenn das Magnetband 35 gebrauchsfertig in die Aufnahmenut 25 eingelegt ist, sind die beiden Bandendabschnitte 35a, 35b einander in der Umfangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 zugewandt. Die Umfangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 ist die Richtung um die Längsachse 5 herum und ist in Figur 3 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Zwischen den beiden Bandendabschnitten 35a, 35b befindet sich eine Unterbrechung 36 der Ringstruktur des Magnetbandes 35, die sich insbesondere in einem kleinen Zwischenraum äußert, sodass sich die beiden Bandendabschnitte 35a, 35b in der Umfangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 mit einem geringen Abstand gegenüberliegen. Die Umfangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 ist die Richtung rings um die Längsachse 5 des Kolbens 4 herum.
Das Magnetband 35 hat zwei längsseitige Seitenflächen 39a, 39b, die im in der Aufnahmenut 25 montierten Zustand jeweils einer der Nutflanken 33a, 33b zugewandt sind.
Obgleich das Führungsband 22 im in die Haltevertiefung 23 eingelegten Zustand aufgrund seiner federelastischen Eigenschaften die Tendenz hat, im Bereich der beiden Bandendabschnitte 22a, 22b aufzuklappen und sich aus der Haltevertie- fung 23 zu lösen, wird das Führungsband 22 aufgrund zweckmäßiger Fixierungsmaßnahmen allein durch den Kolbenkörper 16 zusammengehalten, sodass es seine Ringstruktur beibehält, in der es über seine gesamte Länge hinweg in der Haltevertiefung 23 fixiert ist.
Entsprechendes gilt zweckmäßigerweise für das Magnetband 35 in Bezug auf die Aufnahmenut 25. Der Kolbenkörper 16 ist im Bereich der Aufnahmenut 25 so ausgebildet, dass er das in die Aufnahmenut 25 eingelegte Magnetband 35 so festhält, dass es trotz der auf seiner Elastizität basierenden Aufweitungsten- denz über seine volle Länge hinweg in der Aufnahmenut 25 angeordnet ist und im Bereich der beiden Bandendabschnitte 35a, 35b nicht aufklappt.
Der vorliegend beschriebene Effekt wird bei dem Führungsband 22 dadurch erzielt, dass die beiden Vertiefungsflanken 28a, 28b der Haltevertiefung 23 im Querschnitt betrachtet jeweils eine hinterschnittene Profilierung haben, sodass jede Vertiefungsflanke 28a, 28b formschlüssig mit dem jeweils zugewandten Seitenrand 37a, 37b der beiden in Achsrichtung der Längsachse 5 orientierten Seitenränder 37a, 37b des Führungsbandes 22 in Eingriff steht. Der Formschluss wirkt in bezüglich der Längsachse 5 radialer Richtung, sodass das Führungsband 22 durch die profilierten Vertiefungsflanken 28a, 28b über seine gesamte Länge hinweg in der Haltevertiefung 23 festgehalten wird. Es handelt sich zweckmäßigerweise um einen lösbaren formschlüssigen Eingriff, um im Bedarfsfalle einen Austausch des Führungsbandes zu ermöglichen.
Die hinterschnittene Profilierung der Vertiefungsflanken 28a, 28b äußert sich pro Vertiefungsflanke 28a, 28b insbesondere in einem in Richtung zur jeweils gegenüberliegenden Vertiefungsflanke 28b, 28a ragenden Haltevorsprung 38a, 38b, der konzentrisch zur Längsachse 5 des Kolbens 4 angeordnet ist und sich ununterbrochen in der Umfangsrichtung der Haltevertiefung 23 erstreckt. Jeder der beiden Haltevorsprünge 38a, 38b ist mit einem mit Bezug zur Längsachse 5 radialen Abstand zum Vertiefungsgrund 27 der Haltevertiefung 23 angeordnet, sodass sich in dem radial zwischen einem jeweiligen Haltevor- sprung 38a, 38b und dem Vertiefungsgrund 27 liegenden Bereich einer jeweiligen Vertiefungsflanke 28a, 28b eine ringförmig in sich geschlossene Haltevertiefung 43a, 43b ergibt, in die das Führungsband 22 eingreifen kann und die auch konzentrisch zur Längsachse 5 des Kolbens 4 angeordnet ist.
Bevorzugt hat das Führungsband 22 im noch nicht in die Haltevertiefung 23 eingesetzten Ausgangszustand einen rechteckigen Querschnitt. Die Breite des Führungsbandes 22 ist in diesem Ausgangszustand etwas größer als der in Achsrichtung der Längsachse 5 gemessene lichte Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Haltevorsprüngen 38a, 38b. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Haltevorsprünge 38a, 38b im in die Haltevertiefung 23 eingesetzten Zustand des Führungsbandes 22 unter lokaler Verformung des Führungsbandes 22 in den jeweils zugeordneten Seitenrand 37a, 37b eingedrückt sind. Das durch das Eindrücken verdrängte Material des Führungsbandes 22 greift in die Haltevertiefungen 43a, 43b ein. Auf diese Weise ergibt sich ein in der radialen Richtung des Kolbens 4 wirksamer Formschluss zwischen dem Kolbenkörper 16 und dem Führungsband 22, der dafür sorgt, dass das Führungsband 22 über seine gesamte Länge hinweg an beiden Seitenrändern 37a, 37b durch die hinterschnittene Profilierung der Vertiefungsflanken 28a, 28b festgehalten wird.
Bei der Montage des Führungsbandes 22 wird auf das Führungs- band mit bezüglich der Längsachse 5 radialer Kraft einge- wirkt, sodass es zwischen die beiden Haltevorsprünge 38a, 38b hineingedrückt und darin festgeklemmt wird.
Es besteht die Möglichkeit, die Formschlusswirkung zu intensivieren, indem das Führungsband 22 an seinen beiden Seitenrändern 37a, 37b über eine vorgeformte Eingriffskontur verfügt, die eine zu der profilierten Vertiefungsflanke 28a, 28b komplementäre Profilierung aufweist, sodass das Führungsband 22 über seine gesamte Länge hinweg in die Haltevertiefung 23 einrastbar beziehungsweise einclipsbar ist.
Zur Fixierung des Magnetbandes 35 kommt zweckmäßigerweise ein Klemmprinzip zum Einsatz, bei dem das Magnetband 35 nicht über seine gesamte Länge hinweg durch den Kolbenkörper 16 festgeklemmt wird, sondern nur in einigen Bereichen und dabei insbesondere an seinen beiden Bandendabschnitten 35a, 35b. Die Klemmfixierung der beiden Bandendabschnitte 35a, 35b erfolgt unabhängig voneinander. Die beiden Bandendabschnitte 35a, 35b sind nicht aneinander fixiert, sondern jeweils nur am Kolbenkörper 16.
Der Kolbenkörper 16 verfügt an mindestens einer Stelle seines peripheren Außenumfanges über einen Klemmbereich 44, an dem der Kolbenkörper 16 so ausgebildet ist, dass er die beiden Bandendabschnitte 35a, 35b unabhängig voneinander klemmend in der Aufnahmenut 25 festhalten kann. Dabei verfügt der Kolbenkörper 16 in dem Klemmbereich 44 über zwei in der Umfangs- richtung 25a der Aufnahmenut 25 zueinander benachbarte Klemmzonen 45a, 45b, die ausgebildet ist, um jeweils einen der Bandendabschnitte 35a, 35b kraftschlüssig festzuhalten.
Das Magnetband 35 hat über seine gesamte Länge hinweg zweckmäßigerweise eine konstante Breite "B" . Diese Breite B ist in Achsrichtung der Längsachse 5 des Kolbens 4 bzw. zwischen den beiden Seitenflächen 39a, 39b gemessen. Das Magnetband 35 hat im Übrigen zweckmäßigerweise eine rechteckige Querschnittsform.
Die Breite B des Magnetbandes 35 ist geringer als der lichte Abstand AI zwischen den beiden Nutflanken 33a, 33b der Auf- nahmenut 25. Folglich ist das Magnetband 35 in denjenigen Bereichen der Aufnahmenut 25, in denen sich Abschnitte der Nut- flanken 33a, 33b gegenüberliegen, mit einem geringen Spiel behaftet in der Aufnahmenut 25 aufgenommen.
Im Bereich der beiden Klemmzonen 45a, 45b verfügt der Kolbenkörper 16 hingegen über jeweils mindestens einen bezüglich einer der beiden Nutflanken 33a, 33b in Richtung zur gegenüberliegenden Nutflanke 33b, 33a vorstehenden Klemmvorsprung 46a, 47a; 46b, 47b, der eine lokale Verengung der Aufnahmenut 25 hervorruft. Durch die lokale Verengung wird erreicht, dass das Magnetband 35 an einer oder mehreren Stellen im Bereich seiner beiden Bandendabschnitte 35a, 35b in der Aufnahmenut 25 festgeklemmt ist und nicht aufklappen kann. Die Verengungsbereiche, die auch als Engstellen bezeichnet werden können, sind bei 48 durch Pfeile markiert.
Es besteht die Möglichkeit, in jeder Klemmzone 45a, 45b nur einen einzigen Klemmvorsprung vorzusehen, dessen Abstand zur gegenüberliegenden Nutflanke etwas geringer ist als die Breite B des Magnetbandes 35, sodass die Klemmung im Wesentlichen daraus resultiert, dass der einzige Klemmvorsprung in die zugewandte Seitenfläche 39a, 39b des Magnetbandes 35 eingedrückt wird.
Es besteht auch die Möglichkeit, in jeder Klemmzone 45a, 45b mehrere Klemmvorsprunge in der Umfangsrichtung 25a der Auf- nahmenut 25 mit Abstand zueinander anzuordnen. Beispielsweise können dabei diese mehreren Klemmvorsprünge an nur einer und dabei an der gleichen Nutflanke 33a, 33b ausgebildet sein.
Es besteht ferner die Möglichkeit, in einer oder in beiden Klemmzonen 45a, 45b zwei sich in Achsrichtung der Längsachse 5 des Kolbens 4 gegenüberliegende Klemmvorsprünge an den beiden Nutflanken 33a, 33b vorzusehen, die zueinander ragen und eine Engstelle 48 zum Einklemmen des zugeordneten Bandendabschnittes 35a, 35b definieren. Dabei können pro Klemmzone 45a, 45b nur ein Paar oder mehrere Paare solcher sich gegenüberliegender Klemmvorsprünge vorhanden sein.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der beiden Klemmzonen 45a, 45b ist beim Ausführungsbeispiel» realisiert und in der Zeichnung illustriert. Demnach verfügt der Kolbenkörper 16 in jeder der beiden Klemmzonen 45a, 45b über mehrere, in der Um- fangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 mit Abstand zueinander angeordnete KlemmvorSprünge 46a, 47a; 46b, 47b, also über mehrere Klemmvorsprünge , die in der Umfangsrichtung der Auf- nahmenut 25 versetzt zueinander angeordnet sind. Allerdings befinden sich die Klemmvorsprünge 46a, 47a; 46b, 47b in der jeweiligen Klemmzone 45a, 45b nicht jeweils an der gleichen Nutflanke 33a, 33b, sondern sind an unterschiedlichen Nutflanken 33a, 33b angeordnet. Exemplarisch ist in jeder Klemmzone 45a, 45b ein erster Klemmvorsprung 46a, 46b an der ersten Nutflanke 33a angeformt und ein diesbezüglich in der Um- fangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 beabstandeter zweiter Klemmvorsprung 47a, 47b an der zweiten Nutflanke 33b. In dem einem jeweiligen Klemmvorsprung 46a, 47a; 46b, 47b gegenüberliegenden Bereich der jeweils anderen Nutflanke 33a, 33b befindet sich vorzugsweise kein Klemmvorsprung, dort ist die betreffende Nutflanke 33a, 33b als klemmvorsprunglos gestal- Auf diese Weise ergeben sich pro Klemmzone 45a, 45b mehrere, in der Umfangsriehtung der Aufnahmenut 25 zueinander beabs- tandete Engstellen oder Verengungsbereiche 48 innerhalb der Aufnahmenut 25, die durch von einander entgegengesetzten Nut- flanken 33a, 33b her in die Aufnahmenut 25 hineinragenden Klemmvorsprüngen 46a, 47a; 46b, 47b hervorgerufen werden.
Aus dieser Anordnung ergibt es sich, dass sich jeder in eine Klemmzone 45a, 45b hineingedrückter Bandendabschnitt 35a, 35b mit einer leichten Wellenlinie in der Umfangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 durch die jeweilige Klemmzone 45a, 45b
hindurchschlängelt und dadurch wirksam festgeklemmt ist. Bei dieser Art der Klemmung ist es nicht erforderlich, dass der zwischen jedem Klemmvorsprung 46a, 47a; 46b, 47b und der gegenüberliegenden Nutflanke 33a, 33b gemessene lichte Abstand A2 kleiner ist als die Breite B des Magnetbandes 35. Dieser lichte Abstand A2 ist zweckmäßigerweise gleichgroß wie die Breite B Magnetbandes 35 oder kann sogar diesbezüglich etwas größer sein. Der klemmende Effekt resultiert hauptsächlich aus dem Umstand, dass das Magnetband 35 in jeder Klemmzone 45a, 45b derart mäanderartig verformt wird, dass es insbesondere auch in den zu den Klemmvorsprüngen 46a, 47a; 46b, 47b benachbarten Bereichen mit den Nutflanken 33a, 33b verspannt wird.
Der klemmende Effekt beruht hier maßgeblich darauf, dass die Bandendabschnitte 35a, 35b in den Klemmabschnitten 45a, 45b durch die alternierend an unterschiedlichen Nutflanken 33a, 33b befindlichen KlemmvorSprünge in eine mäanderformige oder wellenförmige oder zumindest gebogene Längsgestalt gezwungen werden und aufgrund der Elastizität des Magnetbandes 35 die Tendenz haben, sich in ihre lineare Ausgangsgestalt zurück zu verformen, sodass sie sich in der Aufnahmenut 25 quer zu deren Umfangsrichtung 25a verspannen. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn in der jeweiligen Klemmzone 45a, 45b der in der Längsrichtung des Kolbens 4 gemessene projizierte lichte Abstand A3 zwischen den beiden in der Umfangsrichtung 25a der Aufnahmenut 25 zueinander beabs- tandeten Klemmvorsprüngen 46a, 47a; 46b, 47b kleiner ist als die Breite B des Magnetbandes.
Um eine optimale Klemmung zu generieren, hat es sich außerdem als zweckmäßig erwiesen, in jeder Klemmzone 45a, 45b den in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut gemessenen Abstand A4 zwischen den an unterschiedlichen Nutflanken 33a, 33b angeordneten KlemmvorSprüngen 46a, 47a; 46b, 47b so zu wählen, dass er mindestens so groß ist wie die Breite B des Magnetbandes und maximal die doppelte Breite B des Magnetbandes beträgt.
Es hat sich gezeigt, dass bereits zwei Klemmvorsprünge 46a, 47a; 46b, 47b pro Klemmzone 45a, 45b ausreichen, um den zugeordneten Bandendabschnitt 35a, 35b zuverlässig klemmend festzuhalten. Es können aber auch mehr als zwei Klemmvorsprünge pro Klemmzone vorgesehen werden.
Es genügt völlig, entlang des Umfanges der Aufnahmenut 25 nur einen einzigen Klemmbereich 44 der beschriebenen Art vorzusehen. Das Magnetband 35 ist bereits dann sicher in der Aufnahmenut 25 gehalten, wenn es lediglich an seinen beiden Bandendabschnitten 35a, 35b fixiert wird.
Für die Geschwindigkeit bei der Montage des Kolbens 4 kann es allerdings vorteilhaft sein, an mindestens einer in der Um- fangsrichtung des Kolbenkörpers 16 zu dem Klemmbereich 44 be- abstandeten Stelle einen weiteren Klemmbereich 44a des geschilderten Aufbaus vorzusehen. Dieser weitere Klemmbereich 44a kann dann alternativ zu dem erläuterten Klemmbereich 44 zur Fixierung der beiden Bandabschnitte 35a, 35b genutzt werden, wenn das Magnetband 35 mit entsprechender Position in die Aufnahmenut 25 eingelegt wird. Prinzipiell können auch noch mehr solcher Klemmbereiche entlang des Umfanges des Kol- benkörpers 16 verteilt vorhanden sein, jedoch wird man die Anzahl der Klemmbereiche möglichst gering halten, da sie das Einführen des Magnetbandes 35 aufgrund der erzielten Klemmwirkung grundsätzlich erschweren.
Die Klemmvorsprünge 46a, 47a; 46b, 47b können grundsätzlich beliebig gestaltet sein. Wichtig ist, dass sie eine lokale Verengung im Verlauf der Aufnahmenut 25 hervorrufen. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Formgebung herausgestellt, bei der jeder Klemmvorsprung 46a, 47a; 46b, 47b gemäß Figuren 2 und 3 rippenförmig mit länglicher Gestalt ausgebildet ist und sich jeweils ausgehend vom Bereich des Nutgrundes 32 der Aufnahmenut 25 in Richtung zur radialen Nutöffnung 26 der Aufnahmenut 25 erstreckt. Vor allem in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Klemmvorsprünge 46a, 47a; 46b, 47b an ihrem der radialen Nutöffnung 26 zugewandten Endbereich eine nach radial außen und zur zugeordneten Nutflanke 33a, 33b hin verlaufende Abschrägung 49 aufweisen. Die Abschrägungen 49 bilden schräge Führungsflächen, die den jeweiligen Bandendabschnitt 35a, 35b zielsicher in die Aufnahmenut 25 hineinleiten, wenn selbiger bei der Montage von radial außen her mit einer drückenden Kraft beaufschlagt wird.

Claims

Ansprüche
1. Kolben für eine mit Fluid betreibbare Stellvorrichtung, insbesondere für einen fluidbetätigten Linearantrieb, mit einem einstückigen Kolbenkörper (16) , der im Bereich seines radialen Außenumfanges eine zur Längsachse (5) des Kolbens (4) koaxiale ringförmige Aufnahmenut (25) mit zwei einander zugewandten seitlichen Nutflanken (33a, 33b) aufweist, in der eine zur Positionserfassung nutzbare Permanentmagnetanordnung (24) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (24) aus einem zu einer Ringstruktur gebogenen elastischen permanentmagnetischen Magnetband (35) besteht, das zwei in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut (25) einander zugewandte Bandendabschnitte (35a, 35b) aufweist und dessen Breite geringer ist als der Abstand zwischen den beiden Nutflanken (33a, 33b) der Aufnahmenut (25) , wobei jeder der beiden Bandendabschnitte (35a, 35b) durch Klemmung in einer von zwei in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut (25) zueinander benachbarten Klemmzonen (45a, 45b) der Aufnahmenut
(25) gehalten ist, in denen der Kolbenkörper (16) jeweils mindestens einen unter lokaler Verengung der Aufnahmenut (25) bezüglich einer der Nutflanken (33a, 33b) vorstehenden - und an die Seitenfläche (39a, 39b) des Magnetbandes (35) andrückenden Klemmvorsprung (46a, 47a; 46b, 47b) aufweist.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (16) in jeder Klemmzone (45a, 45b) der Aufnahmenut (25) mehrere KlemmvorSprünge (46a, 47a; 46b, 47b) auf¬ weist.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (16) in jeder Klemmzone (45a, 45b) der Aufnahmenut (25) mehrere, in der Umfangsrichtung der Aufnah- menut (25) mit Abstand zueinander angeordnete Klemmvorsprünge (46a, 47a; 46b, 47b) aufweist.
4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Klemmzone (45a, 45b) wenigstens zwei in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut (25) mit Abstand benachbart zueinander angeordnete KlemmvorSprünge (46a, 47a; 46b, 47b) an unterschiedlichen Nutflanken (33a, 33b) angeordnet sind, wobei diesen KlemmvorSprüngen (46a, 47a; 46b, 47b) jeweils kein
Klemmvorsprung an der anderen Nutflanke (33b, 33a) gegenüberliegt.
5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Klemmzone (45a, 45b) der in der Längsrichtung des Kolbens (4) gemessene projizierte lichte Abstand (A3) zwischen den beiden in der Umfangsrichtung der Aufnahmenut (25) zueinander beabstandeten KlemmvorSprüngen (46a, 47a;
46b, 47b) kleiner ist als die Breite (B) des Magnetbandes (35) .
6. Kolben nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Abstand zwischen jedem Klemmvorsprung (46a, 47a; 46b, 47b) und der gegenüberliegenden Nutflanke (33a, 33b) der Aufnahmenut (25) gleichgroß oder größer ist als die Breite (B) des Magnetbandes (35) .
7. Kolben nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Klemmzone (45a, 45b) der in der Um- fangsrichtung der Aufnahmenut (25) gemessene Abstand (A4) zwischen den an unterschiedlichen Nutflanken angeordneten Klemmvorsprüngen (46a, 47a; 46b, 47b) mindestens so groß ist wie die Breite (B) des Magnetbandes (35) und maximal die doppelte Breite (B) des Magnetbandes (35) beträgt.
8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der beiden Klemmzonen (45a, 45b) genau zwei Klemmvorsprünge (46a, 47a; 46b, 47b) angeordnet sind.
9. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorsprünge (46a, 47a; 46b, 47b) jeweils rippenförmig mit länglicher Gestalt ausgebildet sind und sich jeweils ausgehend vom Bereich des Nutgrundes (32) der Aufnahmenut (25) in Richtung zur radialen Nutöffnung (26) der Aufnahmenut (25) erstrecken und/oder dass die Klemmvorsprünge (46a, 47a; 46b, 47b) in ihrem der radialen Nutöffnung (26) zugewandten Endbereich zur zugeordneten Nutflanke (33a, 33b) hin abgeschrägt sind.
10. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetband (35) einen rechteckigen Querschnitt hat und/oder dass das Magnetband (35) einen strang- förmigen Bandkörper aus elastisch verformbarem Kunststoffma- terial aufweist, der mit Permanentmagnetmitteln versehen ist.
11. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (16) aus einem starren Material besteht, zweckmäßigerweise aus Metall.
12. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (16) an zwei einander diametral entgegengesetzten Umfangsbereichen jeweils einen über zwei zueinander benachbarte Klemmzonen (45a, 45b) verfügenden Klemmbereich (44, 44a) für das Magnetband (35) aufweist, wo- bei die beiden Klemmbereiche (44, 44a) alternativ zur Klemmung der beiden Bandendabschnitte (35a, 35b) nutzbar sind.
13. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Aufnahmenut (25) konzentrisch von einer in dem Kolbenkörper (16) ausgebildeten ringförmigen Haltevertiefung (23) umschlossen ist, wobei sie schmäler ist als die Haltevertiefung (23) und mit ihrer radial außen liegenden Nutöffnung (26) in den Vertiefungsgrund (27) der Haltevertiefung (23) einmündet, wobei in der Haltevertiefung (23) ein das Magnetband (35) radial außen abdeckendes, ringförmig strukturiertes Führungsband (22) gehalten ist.
14. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des radialen Außenumfanges des Kolbenkörpers (16) eine zur Längsachse (5) des Kolbens (4) koaxiale ringförmige Haltevertiefung (23) mit zwei einander zugewandten seitlichen Vertiefungsflanken (28a, 28b) ausgebildet ist, in der ein eine Ringstruktur aufweisendes Führungsband (22) gehalten ist, das zwei in der Umfangsrichtung der Haltevertiefung (23) einander zugewandte Bahdendabschnit - te (22a, 22b) aufweist, wobei die beiden Vertiefungsflanken (28a, 28b) der Haltevertiefung (23) im Querschnitt betrachtet jeweils eine hinterschnittene Profilierung haben und jeweils mit radialem Abstand zum Vertiefungsgrund (27) der Haltevertiefung (23) einen in Richtung zur gegenüberliegenden Vertiefungsflanke (28b, 28a) ragenden ringförmigen Haltevorsprung (38a, 38b) aufweisen, der formschlüssig mit dem zugewandten Seitenrand (37a, 37b) des Führungsbandes (22) in Eingriff steht .
15. Kolben nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorsprünge (38a, 38b) unter lokaler Verformung des Führungsbandes (22) und unter Ausbildung eines formschlüssigen Eingriffes in den jeweils zugeordneten Seitenrand (37a, 37b) des Führungsbandes (22) eingedrückt sind, wobei das Führungsband (22) im noch nicht in der Haltevertiefung (23) mon- tierten Ausgangszustand zweckmäßigerweise einen rechteckigen Querschnitt hat.
16. Mit Fluid betreibbare Stellvorrichtung, insbesondere fluidbetätigter Linearantrieb, mit einem Gehäuse (2), in dem ein Kolben (4) linear verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist.
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