FR2522083A1

FR2522083A1 - JACK PROVIDED WITH A PISTON ROD, FOR PNEUMATIC OR HYDRAULIC PRESSURE FLUIDS, AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A PISTON ROD

Info

Publication number: FR2522083A1
Application number: FR8303290A
Authority: FR
Inventors: Kurt Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1982-02-23
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1983-08-26
Also published as: JPS58160605A; DE3206432C2; FR2522083B1; DE3206432A1

Abstract

A working cylinder for pneumatic or hydraulic pressure media, with a cylinder liner which is closed off at the ends by cylinder end walls or so-called cylinder lids and in which a reciprocating piston passing through one of the cylinder lids in a gas-tight manner and connected to a piston rod guided to the outside is mounted, a wiper ring and/or a sealing ring being arranged between the piston rod and this cylinder lid. Provision is made for at least the part of the piston rod (16) which is contained between the point which reaches approximately up to the cylinder lid (12) in the cylinder interior when the piston rod is fully extended and in any case lies in front of the sealing ring (28) and the point which reaches approximately up to the cylinder lid (12) outside the cylinder when the piston rod (16) is fully retracted and in any case lies in front of the wiper ring (33) to be sheathed by a protective casing (68) which is intimately connected to the piston rod and is made of a substance whose melting point is higher than the melting point of the welding spatter developing during the welding and can preferably consist of a chromium oxide or ceramic material.

Description

"v'ERIN MUNI D'UNE TIGE DE PISTON, POUR FLUIDES SOUS
PRESSION PNEUMATIQUE5 OU HYDRAULIQUES, ET PROCEDE
DE FABRICATION D'UNE TELLE TIGE DE PISTON''
L'invention concerne un vérin pour fluides sous pression pneumatiques ou hydrauliques, comprenant un cylindre qui est fermé à ses extrémités par des parois terminales ou fonds et dans lequel est monte un piston mobile en translation alternative, et muni d'une tige de piston qui traverse l'un des fonds à joint étanche aux gaz et se prolonge à l'extérieur, une bague racleuse et/ou une bague de joint d'étanchéité étant interposée entre la tige de piston et ce fond."V'ERIN PROVIDED WITH A PISTON ROD, FOR FLUIDS UNDER
PNEUMATIC5 OR HYDRAULIC PRESSURE, AND METHOD
FOR MANUFACTURING SUCH A PISTON ROD ''
The invention relates to a cylinder for pneumatic or hydraulic pressurized fluids, comprising a cylinder which is closed at its ends by end walls or bottoms and in which is mounted a piston movable in alternating translation, and provided with a piston rod which passes through one of the gas-tight seal bottoms and extends outside, a scraper ring and / or a seal ring being interposed between the piston rod and this bottom.

Les vérins du genre cité au début sont utilisés, par exemple également dans ce qu'on. appelle les chaines de soudage, par exemple, pour commander les mouvements d'avance des machines à souder et des appareils ou installations de soudage. Toutefois, ici, il se présente un inconvénient consistant en ce que la surface de la partie de la tige de piston qui se trouve à I'extérieur du vérin au cours des mouvements se détériore et devient rugueuse. En effet, ainsi qu'il est bien connu, lors du soudage, il se produit des projections de soudure qui se dispersent dans toutes les directions, dont la température correspond à peu près à la température de soudage des pièces soudées et dont la taille peut atteindre plusieurs millimètres.Etant
donné que le vérin peut être placé à proximité de la pièce soudée, il n'est pas possible d'exclure que les projections de soudure ne tombent également sur la tige de piston mobile en translation alternative et que, en raison de leur haute température, elles n'endommagent la surface de la tige du piston qui possède normalement une rugosité de surface de 0,4 à 0,6 microns. Par ailleurs, les projections de soudure peuvent adhérer à la surface de la tige de piston. Dans les deux cas, il se produit inévitablement une usure rapide des bagues racleuses ou des bagues à gorge qui sont montées dans la paroi terminale du cylindre. On doit chercher à éviter cet inconvé nient.Pour cette raison, il a déjà été proposé d'enfermer la tige de piston dans une manchette à soufflet dont une extrémité est reliée à la paroi de fond du cylindre et dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité de la tige de piston située à I'extérieur pour protéger la tige de piston des projections de soudure. Toutefois, ceci entraine des inconvénients relatifs à la manipulation et aux possibilités d'utilisation du vérin. Par ailleurs, cet artifice est coûteux.The cylinders of the kind mentioned at the beginning are used, for example also in what. calls the welding chains, for example, to control the feed movements of welding machines and welding devices or installations. However, here there is a drawback that the surface of the part of the piston rod which is outside the cylinder during movements deteriorates and becomes rough. Indeed, as is well known, during welding, weld spatter occurs which disperses in all directions, the temperature of which roughly corresponds to the welding temperature of the welded parts and the size of which can reach several millimeters.
given that the jack can be placed close to the welded part, it is not possible to exclude that the weld projections also fall on the piston rod movable in alternative translation and that, due to their high temperature, they do not damage the surface of the piston rod which normally has a surface roughness of 0.4 to 0.6 microns. Furthermore, the weld spatter can adhere to the surface of the piston rod. In both cases, there is inevitably rapid wear of the scraper rings or grooved rings which are mounted in the end wall of the cylinder. We must try to avoid this inconvenience. For this reason, it has already been proposed to enclose the piston rod in a bellows cuff, one end of which is connected to the bottom wall of the cylinder and the other end of which is connected. at the end of the piston rod located outside to protect the piston rod from welding projections. However, this leads to drawbacks relating to the handling and the possibilities of using the jack. Furthermore, this device is expensive.

En prenant pour base l'état de la technique décrit plus haut, l'invention a pour but de perfectionner un vérin du genre précité de manière que les projections de soudure qui se produisent pendant le soudage n'endommagent pas la tige de piston et qu'il ne puisse pas se produire de liaison solide entre les projections de soudure et la tige de piston, sans qu'il soit nécessaire pour cela de recourir à des dispositifs de protection coûteux qui pourraient entre préjudiciables à la manipulation et à la mise en oeuvre du vérin. Par ailleurs, l'invention s'est donné pour but de proposer un procédé de fabrication d'un vérin dans lequel la tige de piston ne puisse pas être endommagée par les projections de soudure. Taking as a basis the state of the art described above, the invention aims to improve a cylinder of the aforementioned kind so that the weld splashes which occur during welding do not damage the piston rod and that '' there can not be a solid bond between the weld splashes and the piston rod, without it being necessary for that to resort to expensive protective devices which could be detrimental to the handling and the implementation of the cylinder. Furthermore, the invention has set itself the aim of proposing a method of manufacturing a jack in which the piston rod cannot be damaged by weld spatter.

Le problème posé est résolu par un vérin du genre précité, par le fait qu'au moins la partie de la tige de piston qui est comprise entre la zone qui, lorsque la tige de piston est entièrement en extension, s'étend, à l'intérieur du cylindre, à peu près jusqu'au fond du cylindre et se trouve dans tous les cas en avant de la bague d'étanchéité et la zone qui, lorsque la tige du piston est entièrement rétractée, étend, à l'extérieur du cylindre, à peu près jusqu'au fond du cylindre et se trouve dans tous les cas en avant de la bague racleuse, est enveloppée d'une gaine protectrice étroitement solidaire de la tige de piston, qui est composée d'une matière dont le point de fusion est supérieur au point de fusion des projections qui se produisent lors du soudage. The problem posed is solved by a jack of the aforementioned kind, by the fact that at least the part of the piston rod which is between the zone which, when the piston rod is fully extended, extends, to the inside the cylinder, approximately to the bottom of the cylinder and is in any case in front of the sealing ring and the area which, when the piston rod is fully retracted, extends, outside the cylinder, approximately to the bottom of the cylinder and is in any case in front of the scraper ring, is wrapped in a protective sheath tightly secured to the piston rod, which is composed of a material whose point is greater than the melting point of the projections that occur during welding.

Le procédé suivant l'invention de fabrication d'une tige de piston pour vérin consiste en ce que, tout d'abord la tige de piston est fabriques aux cotes désirées d'une fanon connue en soi, ensuite, dans la région de la gaine protectrice à mettre en place, on enlève de la matière de la périphérie de la tige de pistan sur une épaisseur qui correspond à l'épaisseur de la gaine protectrice, on met ensuite la couche de la gaine protectrice en place dansile région où la matière a été enlevé, par exemple, par projection ou éventuellement également par pressage et, finalement, on procède à un usinage de finition par meulage sur la surface externe de la gaine protectrice et, éventuellement,également sur celle de la partie restante de ladite tige de piston. The method according to the invention for manufacturing a piston rod for an actuator consists in that, first of all the piston rod is manufactured at the desired dimensions from a baleen known per se, then in the region of the sheath protective sheath to be put in place, material is removed from the periphery of the pistan rod to a thickness which corresponds to the thickness of the protective sheath, then the layer of the protective sheath is put in place in the region where the material has has been removed, for example, by projection or possibly also by pressing and, finally, a finishing machining is carried out by grinding on the external surface of the protective sheath and, possibly, also on that of the remaining part of said piston rod .

On obtient donc un vérin qui ne comporte pas de pièces ni de composants supplémentaires tels que des manchettes à soufflet, qui seraient préjudiciables à son utilisation, dont la tige de piston est réalisée en une matière appropriée pour exclure toute liaison solide entre les projections de soudure et la tige de piston, puisque la température des projections de soudure, qui est dZenvi- ron 1300 à 14000C est "trop basse", comparativement au point de fusion de la matière qui forme la surface de la tige de piston, point de fusion qui est avantageusement choisi à un niveau supérieur de plusieurs centaines de degrés Cslsius à cette température. A cylinder is therefore obtained which does not comprise any additional parts or components such as bellows cuffs, which would be detrimental to its use, the piston rod of which is made of a suitable material to exclude any solid connection between the weld projections. and the piston rod, since the temperature of the weld spatter, which is about 1300 to 14000C, is "too low", compared to the melting point of the material which forms the surface of the piston rod, the melting point which is advantageously chosen at a level several hundred degrees Cslsius higher than this temperature.

Le principe de l'invention offre plusieurs possibilités de réalisation en ce sens que la partie considérée est réalisée sous la forme d'une gaine protectrice de la tige de piston, l'épaisseur de la gaine protectrice de la tige de piston pouvant atteindre environ 0,2 à 3 mm. Ici, la gaine protectrice peut être réalisée sous la forme d'une couche déposée sur la tige de piston, qui peut être fabri quée, par exemple par pressage ou par projection : toutefois, elle peut également être réalisée par le fait qu'elle est constituée par un fourreau tubuiaire cylindrique qui entoure la tige de piston sans jeu. The principle of the invention offers several possibilities of implementation in the sense that the part considered is produced in the form of a protective sheath of the piston rod, the thickness of the protective sheath of the piston rod possibly reaching approximately 0 , 2 to 3 mm. Here, the protective sheath can be produced in the form of a layer deposited on the piston rod, which can be produced, for example by pressing or by projection: however, it can also be produced by the fact that it is constituted by a cylindrical tubular sheath which surrounds the piston rod without play.

Il s'est révèlé avantageux de réaliser la gaine
protectrice en oxyde de chrome ou en céramique que l'on
polit après son application sur la tige de piston, pour
atteindre une rugosité de surface de la gaine protectrice
d'environ 0,3 à 0,9 microns, de préférence de 0,5 microns,
comme celle qui est habituelle dans le cas des tiges de
pistons non revêtues.It has proven advantageous to make the sheath
protective chromium oxide or ceramic that we
polishes after application to the piston rod, to
achieve a surface roughness of the protective sheath
approximately 0.3 to 0.9 microns, preferably 0.5 microns,
as usual in the case of the stems of
uncoated pistons.

Dans la fabrication de la gaine protectrice de la
tige de piston dont le point de fusion est beaucoup plus
élevé que le point de fusion des tiges de piston connues,
on peut procéder de la façon suivante : on fabrique tout
d'abord la tige de piston aux cotes désirées de façon
connue en soi ; ensuite, dans la région de la gaine protectrice à déposer, on enlève de la matière sur la périphé
rie de la tige de piston, sur une épaisseur qui correspond
à l'épaisseur de la gaine protectrice et, ensuite, on
applique la couche de matière protectrice, par exemple
par projection ou, éventuellement aussi, par pressage,
dans la région où la matière a été enlevée et, finalement,
on procède à un usinage de finition par meulage sur la
surface externe de la gaine protectrice et, éventuellement,
également sur celle de la partie restante de la tige de
piston.In the manufacture of the protective sheath of the
piston rod with a much higher melting point
higher than the melting point of known piston rods,
we can proceed as follows: we make everything
first the piston rod at the desired dimensions so
known per se; then, in the region of the protective sheath to be deposited, material is removed on the periphery
rie of the piston rod, on a thickness which corresponds
to the thickness of the protective sheath and then
applies the layer of protective material, for example
by projection or, possibly also, by pressing,
in the area where the material was removed and ultimately
we carry out a finishing machining by grinding on the
outer surface of the protective sheath and, optionally,
also on that of the remaining part of the rod
piston.

L'invention sera décrite de façon plus détaillée dans
la suite, à propos d'un exemple de réalisation et en réfé
rence au dessin annexé dont la figure unique est une vue
en coupe axiale d'un vérin à double effet dont la tige de
piston possède une gaine protectrice faite d'une matière qui possède un point de fusion élevé.The invention will be described in more detail in
below, about an example of implementation and refer
reference to the accompanying drawing, the single figure of which is a view
in axial section of a double-acting cylinder whose rod
piston has a protective sheath made of a material which has a high melting point.

Le dessin montre un vérin à double effet pour fluides
sous pression pneumatiques ou hydrauliques, qui est essen
tiellement composé d'un cylindre (10) qui est fermé à ses
extrémités par des parois terminales ou fonds (12,14),
Dans le cylindre (10) est monté un piston mobile en trans
lation alternative et relié à une tige de piston (16).The drawing shows a double-acting cylinder for fluids
under pneumatic or hydraulic pressure, which is essen
partly composed of a cylinder (10) which is closed at its
ends by end walls or bottoms (12,14),
In the cylinder (10) is mounted a piston movable in trans
alternative lation and connected to a piston rod (16).

Dans le fond (12) est ménagée une ouverture axiale (24)
dans laquelle la tige de piston est montée mobile en trans
lation dans la direction de la double flèche (22). L'ouver ture axiale (24) du fond (12) présente, vers l'extérieur, un élargissement de diamètre (26) dans lequel sont disposées une bague d'étanchéité (28), une bague de guidage (30) et, dans la région de l'extrémité axiale du fond (12), une bague racleuse (32). De cette façon, il est garanti que la tige de piston (16) traverse le fond (12) à joint étanche aux gaz. Ce résultat est assuré par la bague d'étanchéité (28), réalisée sous la forme d'une garniture d'étanchéité à double lèvre. La bague de guidage (30) est prévue pour guider la tige de piston (16) dans le fond (12) et la bague racleuse (32) est destinée à maintenir la tige de piston (16) suffisamment propre lors de sa rentrée dans le fond (12).De cette façon, la bague d'étanchéité (28) est protégée des détériorations qui pourraient résulter d'un défaut de propreté de la tige du piston. Les deux fonds (12,14) du cylindre comportent des raccords d'air comprimé (36,38) et des soupapes de décharge (40,42), connus en soi. L'extrémité de gauche de la tige de piston (16) qui est représentée sur le dessin présents une -réduc- tion de diamètre et est garnie d'un manchon (54) qui porte des bagues d'étanchéité (48,50) connues en soi, de sorte qu'on peut obtenir un amortissement réglable du piston (18). Ce mode de construction est également connu, de sorte qu'on ne rentrera pas davantage dans les détails.In the bottom (12) is formed an axial opening (24)
in which the piston rod is mounted movable in trans
lation in the direction of the double arrow (22). The axial opening (24) of the bottom (12) has, towards the outside, a diameter enlargement (26) in which are arranged a sealing ring (28), a guide ring (30) and, in the region of the axial end of the bottom (12), a scraper ring (32). In this way, it is guaranteed that the piston rod (16) passes through the bottom (12) with gas-tight seal. This result is ensured by the sealing ring (28), produced in the form of a double lip seal. The guide ring (30) is provided to guide the piston rod (16) in the bottom (12) and the scraper ring (32) is intended to keep the piston rod (16) sufficiently clean when it enters the In this way, the sealing ring (28) is protected from deterioration which could result from a lack of cleanliness of the piston rod. The two bottoms (12,14) of the cylinder have compressed air connections (36,38) and relief valves (40,42), known per se. The left end of the piston rod (16) which is shown in the drawing has a reduction in diameter and is provided with a sleeve (54) which carries known sealing rings (48.50) per se, so that an adjustable damping of the piston (18) can be obtained. This construction method is also known, so that we will not go into more detail.

L'extrémité de droite de la tige de piston (16) représen tée sur le dessin présente un élément de raccordement (60) qui est prévu pour établir la liaison avec le dispositif de soudage non représenté ou avec les composants à souder.The right end of the piston rod (16) shown in the drawing has a connecting element (60) which is intended to establish the connection with the welding device not shown or with the components to be welded.

La partie (64) de la tige de piston (16)qui pénètre dans le fond (12) et en sort, est revêtue par une gaine protectrice (68), composée d'une matière dont le point de fusion est plus élevé que le point de fusion des projections de soudure qui se forment lors du soudage. De cette façon, le point de fusion de cette partie (64) est plus élevé que le point de fusion des tiges de pistons traditionnelles. Dans cet exemple de réalisation, la partie (64) de la tige de piston (16) qui est revêtue de la gaine protectrice (68) est réalisée par une couche qui peut être formée par pressage ou par projection. Elle est épaisse d'environ Imm. En général, l'épaisseur de la gaine protectrice (68) est déterminée par le diamètre de la tige de piston (16) ; elle peut posséder une valeur comprise entre 0,2 et 3 mm. The part (64) of the piston rod (16) which penetrates into the bottom (12) and leaves it, is coated by a protective sheath (68), composed of a material whose melting point is higher than the melting point of the weld spatter formed during welding. In this way, the melting point of this part (64) is higher than the melting point of traditional piston rods. In this exemplary embodiment, the part (64) of the piston rod (16) which is coated with the protective sheath (68) is produced by a layer which can be formed by pressing or by projection. It is approximately Imm. In general, the thickness of the protective sheath (68) is determined by the diameter of the piston rod (16); it can have a value between 0.2 and 3 mm.

Pour la confection de la gaine protectrice (68), on procède de la façon suivante : on fabrique tout d'abord la tige de piston (16) aux cotes désirées, d'une façon connue en soi ; ensuite, dans la région de la gaine protectrice à mettre en place, on enlève la matière de la périphérie de la tige de piston, sur une épaisseur qui correspond ô' l'épaisseur de la gaine protectrice ; ensuite, on met en place la couche de la gaine protectrice, par exemple par projection ou encore, éventuellement, par pressage, dans la région où la matière a été enlevée et, finalement, on procède à un usinage de finition par meulage sur la surface externe de la gaine protectrice et, éventuellement, également sur celle' due la partie restante de la tige de piston (16). On peut utiliser comme matière appropriée pour cette application l'oxyde de chrome ou une matière céramique
Dans le cas de tiges de pistons dont le diamètre n'atteint que quelques millimètres, la gaine protectrice (68) peut être fabriquée à partir d'un fourreau tubulaire cylindrique préfabriqué ; dans ces cas, on peut meme fabriquer la totalité de la partie (64) en une matière dont le point de fusion possède le niveau élevé désiré.For the production of the protective sheath (68), the procedure is as follows: first of all, the piston rod (16) is manufactured at the desired dimensions, in a manner known per se; then, in the region of the protective sheath to be put in place, the material is removed from the periphery of the piston rod, to a thickness which corresponds to the thickness of the protective sheath; then, the layer of the protective sheath is put in place, for example by projection or, possibly, by pressing, in the region where the material has been removed and, finally, a finishing machining is carried out by grinding on the surface external of the protective sheath and, possibly, also on that 'due the remaining part of the piston rod (16). As the suitable material for this application, chromium oxide or a ceramic material can be used.
In the case of piston rods whose diameter reaches only a few millimeters, the protective sheath (68) can be manufactured from a prefabricated cylindrical tubular sheath; in these cases, the entire part (64) can even be made of a material whose melting point has the desired high level.

Une tige de piston (16) munie d'une gaine protectrice (68) ne se distingue pas d'une tige de piston connue. A piston rod (16) provided with a protective sheath (68) is indistinguishable from a known piston rod.

Pour l'utilisation du vérin suivant l'invention, on établit une liaison entre le vérin et le dispositif de soudage ou bien entre le vérin et l'élément à souder, au moyen de l'élément de raccordement (60). On actionne la tige de piston (16) en envoyant de l'air comprimé dans les deux raccords (36,38). Lors de l'opération de soudage, les projections de soudure qui tombent sur la tige de piston (16) rebondissent sur cette tige de piston (16), de sorte qu'il ne peut pas s'établir de liaison solide entre les projections de soudure et la tige de piston (16). Ceci résulte du fait que la température des projections de soudure est trop faible pour échauffer la gaine protectrice (68) de la tige de piston (16), à un niveau suffisant pour permettre l'établissement d'une fixation due à sa fusion, cette gaine étant, par exemple, constituée par une matière céramique. La température des projections de soudure est également trop basse pour endommager la surface d'une tige de piston revêtue. De cette façon, lorsqu'elle pénètre à travers le fond (12) ou en sort, la tige de piston suivant l'invention se comporte de la même façon que si aucune projection de soudure n'était tombés sur cette tige. For the use of the cylinder according to the invention, a connection is established between the cylinder and the welding device or else between the cylinder and the element to be welded, by means of the connection element (60). The piston rod (16) is actuated by sending compressed air into the two fittings (36,38). During the welding operation, the weld splashes which fall on the piston rod (16) rebound on this piston rod (16), so that no solid bond can be established between the splashes of weld and the piston rod (16). This results from the fact that the temperature of the weld projections is too low to heat the protective sheath (68) of the piston rod (16), to a level sufficient to allow the establishment of a fixing due to its melting, this sheath being, for example, constituted by a ceramic material. The temperature of the weld spatter is also too low to damage the surface of a coated piston rod. In this way, when it penetrates through the bottom (12) or leaves it, the piston rod according to the invention behaves in the same way as if no weld projection had fallen on this rod.

Claims

1. Cylinder for pneumatic or hydraulic pressurized fluids, comprising a cylinder which is closed at its ends by end walls or bottoms and in which is mounted, movable in alternative translation, a piston integral with a piston rod which crosses the bottom with watertight seal and extends outside, a scraper ring and / or a sealing ring being interposed between the piston rod and the base considered, characterized in that at least the part of the piston rod (16 ) 'what is between the zone which, when the piston rod is fully extended, extends inside the cylinder, approximately to the bottom (12) and is in any case in front of the sealing ring (28) and the area which, when the piston rod (16) is fully retracted, extends outside the cylinder, approximately to the bottom (12) and is located in all the cases in front of the scraper ring (32), is surrounded by a protective sheath (68) tightly secured piston rod, which is made of a material whose melting point is higher than the melting point of the weld spatter produced during welding.

2. Uterine according to claim 1, characterized in that the thickness of the protective sheath (68) of the piston rod (16) is approximately 0.2 to 3 mm.

3. Cylinder according to one of claims 1 and 2, charac terized in that the surface roughness of the protective sheath (68) is about 0.3 to 0.9 microns, preferably 0.5 microns.

4. Cylinder according to any one of claims 7 to 3, characterized in that the protective sheath (68) is composed of chromium oxide.

5. Cylinder according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the protective sheath (68) is made of a ceramic material.

6. Cylinder according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the protective sheath (68) is a cylindrical tubular sheath which surrounds the piston rod (16) without play.

7 uterine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the sheath (68) is a layer deposited on the piston rod (16), which can be made by pressing or spraying.

8. A method of manufacturing a piston rod for a cylinder according to any one of claims 1 to 7, characterized in that, first of all, the piston rod is manufactured at the desired dimensions in a manner known in itself, then, in the region of the protective sheath to be put in place, material is removed from the periphery of the piston rod, to a thickness which corresponds to the thickness of the protective sheath, then the layer of the protective sheath in place in the region where the material has been removed, for example by projection or, optionally, by pressing and, finally, nn performs a finishing machining by grinding on the external surface of the protective sheath and, possibly also on that of the remaining part of the piston rod.