Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ACTUATOR AND A METHOD AND DEVICE FOR CONNECTING HOUSING ELEMENTS OF AN ACTUATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/006046
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pneumatic actuator (101) comprising at least one first housing element (103) and at least one second housing element (107) that can be connected to said first housing element by means of at least one connecting device (113). In at least one connecting region (114), a connecting force may be built up between the first housing element and the second housing element, using the connecting device, and at least one membrane (109, 119) can be mounted at least in some sections between the first housing element and the second housing element. The second housing element comprises at least one stop element (111) that limits a movement of the first housing element in the direction of the membrane and the second housing element and that comes into direct contact with the first housing element when the first housing element is connected to the second housing element, said stop element being arranged outside the connecting region in at least some sections. The invention also relates to a method and a device for connecting at least two housing elements of a pneumatic actuator regulator.

Inventors:
RUEBSAM, Florian (Josef-Schuchardt-Strasse 24, Burghaun/Steinbach, 36151, DE)
VAHALIK, Jan (Nádrazni 207, Valasské Mezifici, 75701, CZ)
SCHREPFER, Jürgen (Am Berghang 14a, Hünstetten, 65510, DE)
BRULIN, Franz Josef (Waldschulstrasse 7, Bad Soden - Salmünster, 63628, DE)
Application Number:
EP2013/063939
Publication Date:
January 09, 2014
Filing Date:
July 02, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WOCO INDUSTRIETECHNIK GMBH (Hanauer Landstrasse 16, Bad Soden - Salmünster, 63628, DE)
International Classes:
F16J3/02; F15B15/10; F15B19/00
Foreign References:
DE3883921T2
US20060102232A1
FR1121507A
DE10254692A1
DE102010032871A1
DE2312921A1
DE3102382C2
DE102006048084A1
Attorney, Agent or Firm:
HOLZWARTH-ROCHFORD, Andreas (Jones Day, NextowerThurn-und-Taxis-Platz 6, Frankfurt, 60313, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

Pneumatischer Aktuator (101), umfassend zumindest ein erstes Gehäuseelement (103) und zumindest ein mit dem ersten Gehäuseelement (103) mittels zumindest einer

Verbindungseinrichtung (113) verbindbares zweites Gehäuseelement (107), wobei mittels der Verbindungseinrichtung (113) in zumindest einem Verbindungsbereich (114) eine Verbindungskraft zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten

Gehäuseelement (107) aufbaubar ist, zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107) zumindest eine Membran (109, 119) zumindest bereichsweise einspannbar ist und das zweite Gehäuseelement (107) zumindest ein Anschlagelement (111) umfasst, welches eine Bewegung des ersten Gehäuseelements (103) in Richtung der Membran (109) und des zweiten Gehäuseelements (107) begrenzt und welches bei Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten

Gehäuseelement (107) in direkten Kontakt mit dem ersten Gehäuseelement (103) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass

das Anschlagelement (11 1) zumindest bereichsweise außerhalb des

Verbindungsbereiches (114) angeordnet ist.

Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

das Anschlagelement (11 1) nach Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) in direktem Kontakt mit dem ersten Gehäuseelement (103) steht und/oder durch das Anschlagelement (111) im verbundenem Zustand des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) ein direkter Kraftschluss zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107) bereitgestellt ist.

Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Gehäuseelement ein Gehäuse des Aktuators und das zweite Gehäuseelement einen Deckel des Aktuators umfasst oder das erste Gehäuseelement einen Deckel (103) des Aktuators (101) und das zweite Gehäuseelement ein Gehäuse (107) des Aktuators (101) umfasst, wobei insbesondere der Deckel (103) zumindest bereichsweise einen Steuerraum des Aktuators und/oder das Gehäuse (107) zumindest bereichsweise einen Antriebsraum des Aktuators begrenzt und/oder innerhalb des Deckels (103) zumindest eine Antriebsvorrichtung, zumindest eine Positionserfassungseinrichtung und/oder zumindest ein Rückstellelement, wie eine Feder, angeordnet ist bzw. sind.

4. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Membran (109) zumindest bereichsweise in einem Randbereich eine Verdickung (119) aufweist, wobei die Verdickung (119) in zumindest einer Vertiefung (121) des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107) anordbar ist, insbesondere nach Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) und des zweiten Gehäuseelements (107) in der Vertiefung (121) angeordnet ist und/oder die Vertiefung (121) zumindest bereichsweise in Form eines Hinterschnitts in dem ersten

Gehäuseelement (103) und/oder dem zweiten Gehäuseelement (107) ausgebildet ist.

5. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Gehäuseelement (103) zumindest eine erste Symmetrieachse (Sl) aufweist und das zweite Gehäuseelement (107) zumindest eine zweite Symmetrieachse (S2) aufweist, wobei vorzugsweise eine von der Membran (109) aufgespannte Membranfläche im wesentlichen senkrecht zu der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten

Symmetrieachse (S2) verläuft und/oder bei einer Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) die erste Symmetrieachse (Sl) parallel zu der zweiten Symmetrieachse (S2) verläuft und/oder mit der zweiten Symmetrieachse (S2) zusammenfällt.

6. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Gehäuseelement (103) und/oder das zweite Gehäuseelement (107) zumindest ein Einspannelement (117) und/oder zumindest einen ersten Kontaktbereich (115) umfasst, wobei mittels des Einspannelements (117) und/oder des ersten Kontaktbereichs (115) eine Einspannkraft zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107) auf die Membran (109) ausübbar ist.

7. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (111) auf einer bezüglich der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) radial äußeren Seite der Verdickung (119) liegt und/oder das Einspannelement (117) und/oder der erste Kontaktbereich (115) auf einer bezüglich der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) radial inneren Seite der Verdickung (119) liegt, wobei vorzugsweise die Vertiefung (121) zumindest bereichsweise von dem Anschlagelement (111), dem ersten Kontaktbereich (115) und/oder dem Einspannelement (117) begrenzt ist.

8. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Anschlagelement (111) im wesentlichen parallel zu der zweiten Symmetrieachse (S2) verläuft und das Anschlagelement (111) in dem ersten Kontaktbereich (115) des ersten Gehäuseelements (103) mit dem ersten Gehäuseelement (103) bei einer Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) in Kontakt kommt, wobei der erste Kontaktbereich vorzugsweise von zumindest einer sich insbesondere außerhalb des Verbindungsbereichs (114) bezüglich der ersten Symmetrieachse (Sl) radial nach außen erstreckenden

Erweiterung (115) gebildet ist.

9. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (114) einen Umfangsbereich, insbesondere einen Umfang bezüglich der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2), des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107) nur teilweise abdeckt und/oder die Verbindungseinrichtung zumindest eine Umbördelung (113), zumindest ein Clipselement, zumindest ein Spannelement und/oder zumindest ein Klemmelement umfasst.

10. Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass

die Umbördelung zumindest eine, vorzugsweise von dem zweiten Gehäuseelement (107) umfasste, Bördellasche (113) aufweist, wobei sich die Bördellasche (113) zumindest bereichsweise parallel zu der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten

Symmetrieachse (S2) erstreckt.

11. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Vielzahl von Anschlagelementen (111), Verbindungseinrichtungen (113),

Verbindungsbereichen (114), ersten Kontaktbereichen und/oder Erweiterungen (115) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Bördellasche (113), vorzugsweise ein Vielzahl von Bördellaschen (113), insbesondere alle Bördellaschen (113), der

Verbindungseinrichtungen jeweils zumindest bereichsweise zwischen zwei

Erweiterungen (115) angeordnet ist bzw. sind.

12. Aktuator nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass

die Bördellasche (113) zumindest bereichsweise eine zu der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) geneigt verlaufende Seitenfläche (116) und/oder eine abgerundete Außenkante aufweist, insbesondere zur Ausbildung einer Einführhilfe und/oder Einführschräge für die Erweiterungen (115) des ersten

Gehäuseelements (103).

13. Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Verbindungsbereich (114) aller Verbindungseinrichtungen weniger als 50%, bevorzugter 50% bis 40%>, noch mehr bevorzugt 40%> bis 35% , noch bevorzugter 35% bis 30%) und am bevorzugtesten weniger als 30%> des Umfangs des ersten

Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107) in einer Ebene senkrecht zu der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) abdeckt, vorzugsweise das Verhältnis zwischen einer Erstreckung des

Verbindungsbereichs (b2), insbesondere der Bördellasche (113), und einer Erstreckung (bl) der Erweiterung (115) in einer Ebene senkrecht zu der ersten Symmetrieachse (Sl) und/oder der zweiten Symmetrieachse (S2) im wesentlichen 1 : 1, bevorzugter 1 : 1 bis

1 : 1.5, noch mehr bevorzugt 1 : 1.5 bis 1 : 1.6, noch bevorzugter 1 : 1.6 bis 1 : 1.7 und am bevorzugtesten weniger als 1 :2 beträgt.

14. Verfahren zur Verbindung zumindest eines ersten Gehäuseelements (103) und zumindest eines zweiten Gehäuseelements (107) eines pneumatischen Aktuators (101), insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, unter zumindest bereichsweiser Einspannung zumindest einer Membran (109) zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107), umfassend das Anordnen der Membran (109) in dem zweiten Gehäuseelement (107), das Aufsetzen des ersten Gehäuseelements (103) auf dem zweite Gehäuseelement (107) bis zur Entstehung eines Kontakts des ersten

Gehäuseelements (103) mit zumindest einem Bereich der Membran (109), das Bewegen des ersten Gehäuseelements (103) in Richtung des zweiten Gehäuseelements (107) und/oder der Membran (109) unter Aufnahme einer Ist-Kraft- Weg-Kennlinie (202, 204) für die Bewegung bis zu einem Kontakt eines Anschlagelements (1 11) des zweiten Gehäuseelements (107) mit dem ersten Gehäuseelement (103) und die Auswertung der Ist-Kraft- Weg-Kennlinie (202, 204) zur Detektierung einer vorbestimmten Lage der Membran (109) bezüglich des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass

das Bewegen des ersten Gehäuseelements (103) mittels zumindest einer

Niederhalteeinrichtung erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass

als Ist-Kraft- Weg-Kennlinie (202, 204) die für die Bewegung des ersten

Gehäuseelements (103) in Richtung des zweiten Gehäuseelements (107) und/oder der Membran (109) aufbringende Kraft in Abhängigkeit vom Weg dieser Bewegung aufgenommen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass

die Auswertung der Ist-Kraft- Weg-Kennlinie (202, 204) einen Vergleich der Ist-Rraft- Weg-Kennlinie (202, 204) mit zumindest einer Soll-Rraft-Weg-Kennlinie (200) umfasst und/oder durch die Auswertung die Detektierung einer vorbestimmte Lage eines Bereichs der Membran (109), wie einer Verdickung (119), erreicht wird, insbesondere eine Detektierung durchgeführt wird, dass der Bereich (119) der Membran (109) zumindest teilweise außerhalb eines Sollbereichs, insbesondere einer, vorzugsweise zumindest bereichsweise durch das erste Gehäuseelement (103) und/oder das zweite

Gehäuseelement (107) begrenzten, Vertiefung (121) und/oder zwischen zumindest einem Einspannelement (117) und/oder zumindest einem ersten Kontaktbereich (115) einerseits und dem ersten Gehäuseelement (103) und/oder dem zweiten Gehäuseelement (107) andererseits angeordnet ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass

durch die Auswertung, insbesondere zur Erkennung einer Abweichung der

vorbestimmten Lage der Membran (109), erkannt wird, dass im Vergleich zur Soll-Kraft- Weg-Kennlinie (200) bei einer geringeren Strecke der Bewegung und/oder zu einem früheren Zeitpunkt der Bewegung ein Kraftanstieg detektiert wird und/oder nach Beginn des Kraftanstiegs ein längerer Weg bis zu einem Kontakt des ersten Gehäuseelements (103) mit dem Anschlagelement (111) detektiert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass

bei Detektierung der vorbestimmten Lage der Membran (109) und/oder des

Membranbereichs (119) eine Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement (107) mittels zumindest einer Verbindungseinrichtung (113) hergestellt wird, vorzugsweise mittels Herstellung einer Umbördelung, insbesondere durch Verformen zumindest einer Bördellasche (113), vorzugsweise mittels zumindest einer Bördelvorrichtung, vorzugsweise zumindest eines, beispielsweise in axialer

Richtung angreifenden, Bördelrings der Bördelvorrichtung und/oder mittels zumindest einer Verstemmeinrichtung, beispielsweise mittels radial angreifender Schieber.

20. Vorrichtung zur Verbindung zumindest eines ersten Gehäuseelements (103) und

zumindest eines zweiten Gehäuseelements (107) eines pneumatischen Aktuators (101), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, unter zumindest bereichsweiser

Einspannung zumindest einer Membran (109) zwischen dem ersten Gehäuseelement (103) und dem zweiten Gehäuseelement (107), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 19, umfassend zumindest eine Niederhalteeinrichtung zur Bewegung des ersten Gehäuseelements (103) in Richtung des zweiten Gehäuseelements (107) und/oder der Membran (109), zumindest eine Sensiereinrichtung zur Aufnahme zumindest einer Ist-Kraft- Weg-Kennlinie (202, 204) für die Bewegung bis zu einem Kontakt eines Anschlagelements (11 1) des zweiten Gehäuseelements (107) mit dem ersten Gehäuseelement (103) und zumindest eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der Ist-Kraft- Weg-Kennlinie (202, 204) zur Detektierung einer vorbestimmten Lage der Membran (109) bezüglich des ersten Gehäuseelements (103) und/oder des zweiten Gehäuseelements (107).

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung ferner zumindest eine Verbindungsvorrichtung zur Verbindung des ersten Gehäuseelements (103) mit dem zweiten Gehäuseelement(107), insbesondere mittels zumindest einer Verbindungseinrichtung, umfasst, vorzugsweise enthaltend zumindest eine, insbesondere zumindest einen Bördelring umfassende, Bördelvorrichtung und/oder zumindest eine Verstemmeinrichtung.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass

die Niederhalteeinrichtung, die Bördelvorrichtung und/oder die Verstemmeinrichtung zumindest bereichsweise in einem ausgebildet sind, insbesondere zumindest eine gemeinsame Antriebseinrichtung, vorzugsweise zumindest eine pneumatisch und/oder elektromotorisch arbeitende Antriebseinrichtung, umfassen.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass

die Sensiereinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung zumindest bereichsweise von der Niederhalteeinrichtung, der Verbindungsvorrichtung, insbesondere der

Bördelvorrichtung und/oder Verstemmeinrichtung, und/oder der Antriebseinrichtung umfasst ist bzw. sind.

Description:
Aktuator sowie Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung

von Gehäuseelementen eines Aktuators

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Aktuator, umfassend zumindest ein erstes Gehäuseelement und zumindest ein mit dem ersten Gehäuseelement mittels zumindest einer Verbindungseinrichtung verbindbares zweites Gehäuseelement, wobei mittels der Verbindungseinrichtung in zumindest einem Verbindungsbereich eine Verbindungskraft zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement aufbaubar ist, zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement zumindest eine Membran zumindest bereichsweise einspannbar ist und das zweite Gehäuseelement zumindest ein Anschlagelement umfasst, welches eine Bewegung des ersten Gehäuseelements in Richtung der Membran und des zweiten Gehäuseelements begrenzt und welches bei Verbindung des ersten Gehäuseelements mit dem zweiten Gehäuseelement in direkten Kontakt mit dem ersten Gehäuseelement gelangt, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbindung zumindest eines ersten Gehäuseelements und zumindest eines zweiten Gehäuseelements einer Steuerdose eines pneumatischen Aktuators.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zwei Gehäuseelemente eines pneumatischen Aktuators, der oft auch als„Steuerdose" bezeichnet wird, insbesondere derartig zu verbinden, dass ein Bördelverbund zwischen einem Deckel und einem Gehäuse des Aktuators hergestellt wird.

In Figur la ist eine Querschnittsansicht eines solchen aus dem Stand der Technik bekannten Aktuators 1 dargestellt. Ein Deckel 3 des Aktuators 1 ist mittels einer Umbördelung 5 mit einem Gehäuse 7 verbunden. In Figur lb ist eine Vergrößerung gemäß dem Ausschnitt A in Figur la während eines Umbördelungvorganges dargestellt, während in den Figuren lc und ld jeweils eine Ansicht gemäß dem Ausschnitt A der Figur la dargestellt ist.

Wie Figur lb zu entnehmen ist, ist bei einer Verbindung des Deckels 3 mit dem Gehäuse 7 des Aktuators 1 eine Membran 9 zumindest bereichsweise zwischen dem Deckel 3 und dem Gehäuse 7 angeordnet. Nach Einlegen der Membran 9 in das Gehäuse 7 wird der Deckel 3 in der in Figur lb dargestellten Weise aufgesetzt und anschließend mittels eines Bördelrings 11, der über eine nicht dargestellte Hydraulikpresse angetrieben wird, eine an dem Gehäuse 7 ausgebildete Bördellasche 13 zur Herstellung der in der Figur lc dargestellten Umbördelung 5 verformt. Dazu wird eine Kraft zwischen dem Bördelring 11 und einer Bördelmatritze 15 aufgebaut und der Bördelring 11 solange in Richtung der Bördelmatrize 15 bewegt, bis der Bördelring 11 auf einem von der Bördelvorrichtung umfassten Endanschlag 17 aufliegt.

Dadurch wird die in der Figur lc detaillierter dargestellte Umbördelung 5 hergestellt.

Der aus dem Stand der Technik bekannte Aktuator weist jedoch den Nachteil auf, dass eine definierte Membranverpressung zwischen Deckel 3 und Gehäuse 7 nicht möglich ist, da diese ausschließlich durch den Umlege- bzw. Bördelprozess des Gehäuserandes bzw. der Bördellasche 13 unvorhersehbar bestimmt wird. So ist die Membranverpressung in dem Bördelverbund derartig Undefiniert, dass sie trotz definierter Bördelrandhöhe bzw. Bördellaschenhöhe und definiertem Verfahrweg des Bördelrings 11 nicht exakt vorab bestimmbar ist und im Herstellungsprozess des Aktuators nicht in ausreichendem Maße reproduzierbar ist. So kann es beispielsweise zu einer Fehlpositionierung der Membran, wie sie in Figur ld dargestellt ist, kommen.

Trotz gleichem äußerem Bördelmaß variieren die Membranverpressungen, so dass eine Idealverpressung nicht reproduzierbar einstellbar ist. So ist die Membranverpressung je nach Geometrie der Bördellasche, der Baugröße der Materialpaarung Deckel/Gehäuse, der Geometrie des Bördelbereichs oder der jeweiligen Materialchargen der Gehäusebereiche bzw. der Membran unterschiedlich. Bei grundsätzlich baugleichen Elementen bestehen insbesondere Prozessschwankungen. So kommt es auch ohne Veränderungen der Geometrie der Elemente zu Schwankungen. Beispielsweise variieren die aufgebauten Kräfte und damit die Endgeometrie des Aktuators aufgrund Verschleiß, beispielsweise der Bördelvorrichtung, oder variierenden Reibungskräfte beispielsweise bei unterschiedlichen Fettungen von beweglichen Teilen. Auch existieren neben Prozessschwankungen beispielsweise unterschiedliche geometrische Formen für das Gehäuse, beispielsweise gerade oder schräge Auflageflächen, mit Vertiefungen, Radien etc., und für den Deckel, beispielsweise gerade oder schräge Auflageflächen, Hinterschnitte, Vertiefungen bzw. Radien, oder für die Membran 9, insbesondere einer Membranwulst 19, beispielsweise eine Keilform oder gerade Flächen oder unter Ausbildung von Rillen oder verschiedene Wulstformen. Alle diese Parameter beeinflussen stark die Verpressung der Membran durch den Verbindungsprozess, insbesondere einen Umlegeprozess eines Gehäuserandes während einer Umbördelung.

Dies kann dazu führen, dass es zu einer zu hohen Membranverpressung kommen kann, die zu einer sofortigen Rissbildung oder einer früheren Rissbildung über die Lebensdauer der Membran führen kann, was dann zu einem Ausfall des Aktuators führt. Hingegen kann es bei einer zu geringen Membranverpressung zu einem Herausrutschen der Membran, insbesondere der Membranwulst, aus dem Bereich zwischen dem Deckel und dem Gehäuse im Bereich der Umbördelung kommen, was ebenfalls zu einem Ausfall des Aktuators führt. Ein solches Herausrutschen ist in Figur ld dargestellt. Eine solche Lage der Membran wird auch als niO- Lage bezeichnet.

Schließlich ermöglicht es das aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungsverfahren nicht, die korrekte Lage der Membran, insbesondere eines Membranbereichs, wie einer umlaufenden Verdickung oder Wulst, vor, während und nach dem Verbindungsprozess zu kontrollieren bzw. zu überwachsen.

Bei dem bisher eingesetzten Verfahren zur Verbindung des Deckels und des Gehäuses werden zur Prozessvalidierung und Überwachung Einzelproben der Serienproduktion des Aktuators entnommen und in einer Schnittbildanalyse die Membranverpressungsparameter und die Lage der Membran stichprobenartig kontrolliert. Dies führt jedoch zu einem aufwändigen Herstellungs- und Überwachungsprozess, insbesondere zu Durchführung einer exakten Membranverpressungskontrolle . Auch wird versucht, durch die Überprüfung von Funktionsparametern, wie die Bewegungsparameter einer mit der Membran verbundenen Antriebstange bei Drehung der Antriebstange oder Dichtigkeitsparameter bei Vakuumverfahren, den produzierten Aktuator zu prüfen, was den Herstellungsprozess jedoch verzögert und keine absolute Ausfallsicherheit liefert.

Darüber hinaus macht der aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungsprozess den Einsatz von wartungs-, arbeitsraum- und kostenintensiven und vergleichsweise umweltbelastenden hydraulischen Pressen zum Antrieb des Bördelrings notwendig, um ausreichende Kräfte für eine Verformung der Umbördelungslasche bzw. für eine ausreichende Membranverpressung aufzubauen.

Aus der DE 2 312 921 ist darüber hinaus eine Anordnung zum Einspannen einer Membran bekannt. Die dort dargestellte Membran wird in einem Wasserschalter von wasserstromgesteuerten Gaswasserheizern oder in Druckausdehnungsgefäßen von Zentralheizungsanlagen eingesetzt. Es wird vorgeschlagen, dass zwei Teile, zwischen denen die Membran eingespannt wird, mit Sicken versehen sind, wobei die Sicke eines Teils sowohl die Membran als auch den zum Umfassen eines Membranrandes hochgestellten Randes des anderen Teils umgibt. Auch diese Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass sehr hohe Kräfte für eine Umbördelung, die insbesondere lediglich mit sehr starken und damit kostenintensiven, zum Beispiel hydraulischen, Pressen aufgebaut werden können, zur Erreichung einer ausreichenden Membranverpressung notwendig sind. Auch ist für die Umbördelung ein großer Bauraum notwendig und aufgrund der Tatsache, dass eine große Anzahl von Einzelteilen vorhanden ist, sich die Schwankungen aufgrund der Einzeltoleranzen vergleichsweise groß. Schließlich wird keine Lageüberwachung der Membran, also eine Prüfung der korrekten Lage der Membran ermöglicht.

Weiterhin ist aus dem Stand der Technik in Form der DE 31 02 382 C2 ein Servomotor zur pneumatischen Betätigung von Stellelementen in Kraftfahrzeugen bekannt. Dieser Servomotor weist ein topfförmiges Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil auf. Diese können über einen Schnapphacken miteinander verbunden werden. Dabei wird zwischen den Gehäuseteilen eine Gummimembran angeordnet und verpresst. Zur Ausrichtung der Gehäuseteile aneinander ist im Bereich einer Vertiefung zur Aufnahme einer Dichtwulst der Gummimembran ein Zentrierelement vorgesehen. Auch diese Verbindung weist jedoch den Nachteil auf, dass es zu einer übermäßigen Verpressung der Membran und damit zu einer Beeinträchtigung der Struktur der Membran kommen kann, die zu einer sofortigen oder einer späteren Rissbildung in der Gummimembran führen kann.

Darüber hinaus offenbart die DE 10 2006 048 084 AI einen Linearsensor. Dieser Linearsensor wird insbesondere in einer Stelleinrichtung, die einen pneumatischen Aktuator aufweist, eingesetzt. Dabei ist vorgesehen, dass eine von einem Druckteller umfasste Membran randseitig in einem Gehäuse gehalten wird. Zur Erreichung dieses Haltens der Membran ist vorgesehen, dass ein Gehäuse mittels einer Umbördelung mit einer weiteren Gehäusekomponente verbunden wird, wobei die Membran in einem Zwischenbereich zwischen Gehäuse und der Gehäusekomponente angeordnet wird. Auch für diese Verbindung des Gehäuses mit der Gehäusekomponente ist aufgrund der notwendigen großen Kräfte der Einsatz von sehr starken und kostenintensiven Pressen notwendig. Unter Kosten-Nutzen-Gesichtpunkten ist zumeist der Einsatz von hydraulischen Pressen notwendig.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den aus dem Stand der Technik bekannten Aktuator, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Verbindung von Gehäuseelementen eines Aktuators sowie die Vorrichtung zur Verbindung der Gehäuseelemente eines Aktuators derartig weiter zu entwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine definierte Membranverpressung erreicht wird, ein geringer Bauraum für die Fixierung der Membran notwendig ist, eine automatische Erkennung einer Fehlpositionierung der Membran erreicht wird und der Einsatz von kostengünstigen pneumatischen oder elektromotorischen Pressen ermöglicht wird.

Die den Aktuator betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Anschlagelement zumindest bereichsweise außerhalb des Verbindungsbereiches angeordnet ist.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Anschlagelement nach Verbindung des ersten Gehäuseelements mit dem zweiten Gehäuseelement in direktem Kontakt mit dem ersten Gehäuseelement steht und/oder durch das Anschlagelement im verbundenen Zustand des ersten Gehäuseelements mit dem zweiten Gehäuseelement ein direkter Kraftschluss zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement bereitgestellt ist.

Bevorzugt ist ferner, dass das erste Gehäuseelement ein Gehäuse des Aktuators und das zweite Gehäuseelement einen Deckel des Aktuators umfasst oder das erste Gehäuseelement einen Deckel des Aktuators und das zweite Gehäuseelement ein Gehäuse des Aktuators umfasst, wobei insbesondere der Deckel zumindest bereichsweise einen Steuerraum des Aktuators und/oder das Gehäuse zumindest bereichsweise einen Antriebsraum des Aktuators begrenzt, und/oder innerhalb des Deckels zumindest eine Antriebsvorrichtung, zumindest eine Positionserfassungseinrichtung und/oder zumindest ein Rückstellelement, wie eine Feder, angeordnet ist bzw. sind.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Membran zumindest bereichsweise in einem Randbereich eine Verdickung aufweist, wobei die Verdickung in zumindest einer Vertiefung des ersten Gehäuseelements und/oder des zweiten Gehäuseelements anordbar ist, insbesondere nach Verbindung des ersten Gehäuseelements und des zweiten Gehäuseelements in der Vertiefung angeordnet ist und/oder die Vertiefung zumindest bereichsweise in Form eines Hinterschnitts in dem ersten Gehäuseelement und/oder dem zweiten Gehäuseelement ausgebildet ist.

Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass das erste Gehäuseelement zumindest eine erste Symmetrieachse aufweist und das zweite Gehäuseelement zumindest eine zweite Symmetrieachse aufweist, wobei vorzugsweise eine von der Membran aufgespannte Membranfläche im wesentlichen senkrecht zu der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse verläuft und/oder bei einer Verbindung des ersten Gehäuseelements mit dem zweiten Gehäuseelement die erste Symmetrieachse parallel zu der zweiten Symmetrieachse verläuft und/oder mit der zweiten Symmetrieachse zusammenfällt.

Weiterhin kann ein erfindungsgemäßer Aktuator dadurch gekennzeichnet sein, dass das erste Gehäuseelement und/oder das zweite Gehäuseelement zumindest ein Einspannelement und/oder zumindest einen ersten Kontaktbereich umfasst, wobei mittels des Einspannelements und/oder des ersten Kontaktbereichs eine Einspannkraft zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement auf die Membran ausübbar ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Anschlagelement auf einer bezüglich der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse radial äußeren Seite der Verdickung liegt und/oder das Einspannelement und/oder der erste Kontaktbereich auf einer bezüglich der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse radial inneren Seite der Verdickung liegt, wobei vorzugsweise die Vertiefung zumindest bereichsweise von dem Anschlagelement, dem ersten Kontaktbereich und/oder dem Einspannelement begrenzt ist.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass das Anschlagelement im wesentlichen parallel zu der zweiten Symmetrieachse verläuft und das Anschlagelement in dem ersten Kontaktbereich des ersten Gehäuseelements mit dem ersten Gehäuseelement bei einer Verbindung des ersten Gehäuseelements in Kontakt kommt, wobei der erste Kontaktbereich vorzugsweise von zumindest einer sich insbesondere außerhalb des Verbindungsbereichs bezüglich der ersten Symmetrieachse radial nach außen erstreckenden Erweiterung gebildet ist.

Auch ist besonders bevorzugt, dass der Verbindungsbereich einen Umfangsbereich, insbesondere einen Umfang bezüglich der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse, des ersten Gehäuseelements und/oder des zweiten Gehäuseelements nur teilweise abdeckt und/oder die Verbindungseinrichtung zumindest eine Umbördelung, zumindest ein Clipselement, zumindest ein Spannelement und/oder zumindest ein Klemmelement umfasst.

Bei der vorgenannten Ausführungsform ist besonders bevorzugt, dass die Umbördelung zumindest eine, vorzugsweise von dem zweiten Gehäuseelement umfasste, Bördellasche aufweist, wobei sich die Bördellasche zumindest bereichsweise parallel zu der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse erstreckt.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass eine Vielzahl von Anschlagelementen, Verbindungseinrichtungen, Verbindungsbereichen, ersten Kontaktbereichen und/oder Erweiterungen vorgesehen ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Bördellasche, vorzugsweise ein Vielzahl von Bördellaschen, insbesondere alle Bördellaschen, der Verbindungseinrichtungen jeweils zumindest bereichsweise zwischen zwei Erweiterungen angeordnet ist bzw. sind.

Bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen ist besonders bevorzugt, dass die Bördellasche zumindest bereichsweise eine zu der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse geneigt verlaufende Seitenfläche und/oder eine abgerundete Außenkante aufweist, insbesondere zur Ausbildung einer Einführhilfe und/oder Einführschräge für die Erweiterungen des ersten Gehäuseelements.

Weiterhin kann ein Aktuator dadurch gekennzeichnet sein, dass der Verbindungsbereich aller Verbindungseinrichtungen weniger als 50%, bevorzugter 50%> bis 40%>, noch mehr bevorzugt 40%) bis 35%o , noch bevorzugter 35% bis 30%> und am bevorzugtesten weniger als 30%> des Umfangs des ersten Gehäuseelements und/oder des zweiten Gehäuseelements in einer Ebene senkrecht zu der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse abdeckt, vorzugsweise das Verhältnis zwischen einer Erstreckung des Verbindungsbereichs, insbesondere der Bördellasche, und einer Erstreckung der Erweiterung in einer Ebene senkrecht zu der ersten Symmetrieachse und/oder der zweiten Symmetrieachse im wesentlichen 1 : 1, bevorzugter 1 : 1 bis 1 : 1.5, noch mehr bevorzugt 1 : 1.5 bis 1 : 1.6, noch bevorzugter 1 : 1.6 bis 1 : 1.7 und am bevorzugtesten weniger als 1 :2 beträgt.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Verbindung zumindest eines ersten Gehäuseelements und zumindest eines zweiten Gehäuseelements eines pneumatischen Aktuators unter zumindest bereichsweiser Einspannung zumindest einer Membran zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement, umfassend das Anordnen der Membran in dem zweiten Gehäuseelement, das Aufsetzen des ersten Gehäuseelements auf dem zweite Gehäuseelement bis zur Entstehung eines Kontakts des ersten Gehäuseelements mit zumindest einem Bereich der Membran, das Bewegen des ersten Gehäuseelements in Richtung des zweiten Gehäuseelements und/oder der Membran unter Aufnahme einer Ist-Kraft- Weg-Kennlinie für die Bewegung bis zu einem Kontakt eines Anschlagelements des zweiten Gehäuseelements mit dem ersten Gehäuseelement und die Auswertung der Ist-Kraft- Weg-Kennlinie zur Detektierung einer vorbestimmten Lage der Membran bezüglich des ersten Gehäuseelements und/oder des zweiten Gehäuseelements.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Bewegen des ersten Gehäuseelements mittels zumindest einer Niederhalteeinrichtung erfolgt. Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass als Ist-Kraft- Weg-Kennlinie die für die Bewegung des ersten Gehäuseelements in Richtung des zweiten Gehäuseelements und/oder der Membran aufbringende Kraft in Abhängigkeit vom Weg dieser Bewegung aufgenommen wird.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann insbesondere dadurch gekennzeichnet sein, dass die Auswertung der Ist-Kraft- Weg-Kennlinie einen Vergleich der Ist-Kraft- Weg-Kennlinie mit zumindest einer Soll-Kraft- Weg-Kennlinie umfasst und/oder durch die Auswertung die Detektierung einer vorbestimmte Lage eines Bereichs der Membran, wie einer Verdickung, erreicht wird, insbesondere eine Detektierung durchgeführt wird, dass der Bereich der Membran zumindest teilweise außerhalb eines Sollbereichs, insbesondere einer, vorzugsweise zumindest bereichsweise durch das erste Gehäuseelement und/oder das zweite Gehäuseelement begrenzten, Vertiefung und/oder zwischen zumindest einem Einspannelement und/oder zumindest einem ersten Kontaktbereich einerseits und dem ersten Gehäuseelement und/oder dem zweiten Gehäuseelement andererseits angeordnet ist.

Bei der vorgenannten Ausführungsform ist besonders bevorzugt, dass durch die Auswertung, insbesondere zur Erkennung einer Abweichung der vorbestimmten Lage der Membran, erkannt wird, dass im Vergleich zur Soll-Rraft-Weg-Kennlinie bei einer geringeren Strecke der Bewegung und/oder zu einem früheren Zeitpunkt der Bewegung ein Kraftanstieg detektiert wird und/oder nach Beginn des Kraftanstiegs ein längerer Weg bis zu einem Kontakt des ersten Gehäuseelements mit dem Anschlagelement detektiert wird.

Schließlich wird für das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagen, dass bei Detektierung der vorbestimmten Lage der Membran und/oder des Membranbereichs eine Verbindung des ersten Gehäuseelements mit dem zweiten Gehäuseelement mittels zumindest einer Verbindungseinrichtung hergestellt wird, vorzugsweise mittels Herstellung einer Umbördelung, insbesondere durch Verformen zumindest einer Bördellasche, vorzugsweise mittels zumindest einer Bördelvorrichtung, vorzugsweise zumindest eines, beispielsweise in axialer Richtung angreifenden, Bördelrings der Bördelvorrichtung, und/oder mittels zumindest einer Verstemmeinrichtung, beispielsweise mittels radial angreifender Schieber.

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Verbindung zumindest eines ersten Gehäuseelements und zumindest eines zweiten Gehäuseelements eines, insbesondere erfindungsgemäßen, pneumatischen Aktuators unter zumindest bereichsweiser Einspannung zumindest einer Membran zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement, insbesondere mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend zumindest eine Niederhalteeinrichtung zur Bewegung des ersten Gehäuseelements in Richtung des zweiten Gehäuseelements und/oder der Membran, zumindest eine Sensiereinrichtung zur Aufnahme zumindest einer Ist-Kraft- Weg-Kennlinie für die Bewegung bis zu einem Kontakt eines Anschlagelements des zweiten Gehäuseelements mit dem ersten Gehäuseelement und zumindest eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der Ist-Kraft- Weg-Kennlinie zur Detektierung einer vorbestimmten Lage der Membran bezüglich des ersten Gehäuseelements und/oder des zweiten Gehäuseelements.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Vorrichtung ferner zumindest eine Verbindungsvorrichtung zur Verbindung des ersten Gehäuseelements mit dem zweiten Gehäuseelement, insbesondere mittels zumindest einer Verbindungseinrichtung, umfasst, vorzugsweise enthaltend zumindest eine, insbesondere zumindest einen Bördelring umfassende, Bördelvorrichtung und/oder zumindest eine Verstemmeinrichtung.

In den vorgenannten Ausführungsformen wird vorgeschlagen, dass die Niederhalteeinrichtung, die Bördelvorrichtung und/oder die Verstemmeinrichtung zumindest bereichsweise in einem ausgebildet sind, insbesondere zumindest eine gemeinsame Antriebseinrichtung, vorzugsweise zumindest eine pneumatisch und/oder elektromotorisch arbeitende Antriebseinrichtung, umfassen.

Schließlich kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Sensiereinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung zumindest bereichsweise von der Niederhalteeinrichtung, der Verbindungsvorrichtung, insbesondere der Bördelvorrichtung und/oder Verstemmeinrichtung, und/oder der Antriebseinrichtung umfasst ist bzw. sind.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass dadurch, dass in dem Aktuator selbst, insbesondere in einem zweiten Gehäuseelement, ein Anschlag bzw. Anschlagelement für ein erstes Gehäuseelement integral ausgebildet wird, wobei dieses Anschlagselement in einem Bereich des zweiten Gehäuseelements angeordnet ist, welcher außerhalb eines Bereichs liegt, in dem mittels einer Verbindungseinrichtung eine Verbindungskraft aufgebaut wird, eine definierte Membranverpressung zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement erreicht werden kann. Gleichzeitig kann eine verlässliche Überwachung eines korrekten Sitzes der Membran bzw. eines Membranbereichs, wie einer Membranwulst, in dem Verbindungsbereich bzw. Einspannbereich während der Durchführung eines Verbindungsverfahrens erreicht werden und ferner können, aufgrund der Tatsache, dass der Verbindungsbereich nicht den gesamten Umfang des ersten Gehäuseelements bzw. des zweiten Gehäuseelements überdeckt, so dass eine geringere Verbindungskraft aufgebaut werden muss, bei Herstellung einer Verbindung durch eine Umbördelung Antriebseinrichtungen in Form von pneumatischen oder elektromotorischen Antriebseinrichtungen bzw. Pressen eingesetzt werden.

Durch Ausbildung eines mechanischen Anschlags zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement wird ein definierter Abstand zwischen diesen beiden Gehäuseelementen sichergestellt, der wiederum die Verpressung der Membran bzw. eines Bereichs der Membran, wie einer Membranwulst, im Einspannverband bzw. Verbindungsverband definiert. Dadurch, dass das Anschlagelement außerhalb des Verbindungsbereichs, also außerhalb des Bereichs, in dem über die Verbindungseinrichtung direkt eine Verbindungskraft aufgebaut wird, angeordnet ist, wird eine Beeinträchtigung des Anschlagelements, insbesondere eine Verformung desselben, beispielsweise während des Aufbaus einer Kraft zur Erreichung einer Umbördelung, vermieden. Dadurch wird es ermöglicht, dass durch eine gezielte konstruktive Auslegung, insbesondere des Anschlagelements, eine definierte Membranverpressung erzielt wird, so dass diese Membranverpressung nicht durch den Verbindungsprozess, wie beispielsweise einen Umbördelungsprozess des Gehäuserandes, unvorsehbar bestimmt wird. Ferner wird durch die Verwendung des Anschlagelements ein direkter Kraftfluss zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseelement erreicht. Ein Kraftfluss ausschließlich durch die Membran wird vermieden.

Unter einem Anschlagelement im Sinne der Erfindung wird insbesondere also ein Element verstanden, mittels dem das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement in Kontakt stehen, wenn die Gehäuseelemente miteinander verbunden sind, so dass nach der Verbindung ein direkter Kraftschluss zwischen den Gehäuseelementen durch den direkten Kontakt dieser im Bereich des Anschlagelements erreicht wird. So ist insbesondere bei den aus dem Stand der Technik bekannten Aktuatoren, bei denen der Bördelverband den gesamten Umfang der Gehäuseelemente abdeckt, also der Verbindungsbereich über den gesamten Umfang der Gehäuseelemente verläuft, eine derartig definierte Membranverpressung nicht möglich und darüber hinaus der Aufbau sehr hoher Druckkräfte notwendig.

Dieser Aufbau des Aktuators ermöglicht es insbesondere, dass während eines Verbindungsprozesses in einem ersten Schritt in dem zweiten Gehäuseelement die Membran angeordnet wird und dann das erste Gehäuseelement so auf das zweite Gehäuseelement und die Membran aufgesetzt wird, dass das erste Gehäuseelement zumindest bereichsweise mit der Membran in Kontakt kommt. In einem nachfolgenden Schritt werden dann das erste und das zweite Gehäuseelement inklusive der Membran mit einer Kraft-Weg überwachten Niederhalteeinrichtung bis zu einem Festanschlag, dass heißt einem Kontakt des Anschlagelements des zweiten Gehäuseelements mit dem ersten Gehäuseelement, zusammengedrückt.

Durch die Verwendung eines Kraft-Weg überwachten Niederhaltesystems während dieser Bewegung des ersten Gehäuseelements in Richtung des zweiten Gehäuseelements für das Zusammenfügen des ersten Gehäuseelements, des zweiten Gehäuseelements und der Membran kann eine Abweichung der Lage der Membran, insbesondere eines Membranbereichs, wie eine Membranwulst, detektiert werden. Dazu wird insbesondere die Weg-Kennlinie ab dem Punkt, an dem die Membran erstmals mit dem ersten Gehäuseelement in Kontakt kommt, aufgenommen.

Um eine derartige niO-Lage der Membran bzw. der Membranwulst zu detektieren, wird die Kraft-Weg-Kennlinie der Niederhaltebewegung des ersten und zweiten Gehäuseelements aufgenommen und ausgewertet. Diese Auswertung erfolgt insbesondere durch einen Vergleich mit einer, insbesondere einer iO-Lage der Membran entsprechenden, Soll-Kennlinie. Ist die Membran bzw. der Membranbereich an zumindest einer Stelle außerhalb der vorbestimmten Lage angeordnet, beispielsweise wenn die Membran bzw. Membranwulst in eine radiale Richtung einer Symmetrieachse des ersten Gehäuseelements bzw. des zweiten Gehäuseelements verschoben ist, wird im Vergleich zu einer Sollkurve ab dem ersten Kontakt zwischen Membran und erstem Gehäuseelement ein frühzeitiger, aber langsamerer Kraftanstieg aufgezeichnet, da entsprechende Elemente des ersten Gehäuseelements, wie ein Einspannelement, zwar früher mit der Membran in Kontakt kommen und so im Vergleich zu einer Verpressung bei einer korrekten Positionierung der Membran, die als die iO-Lage bezeichnet wird, nach einer kürzeren Wegstrecke während des Bewegungsprozesses zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement die Membran verpresst wird. Diese niO-Lage kann insbesondere auch dadurch detektiert werden, dass sich ein Gesamtweg bzw. eine Gesamtstrecke bis zu einem Kontakt zwischen dem Anschlagelement und dem ersten Gehäuseelement vergrößert.

Daraus resultieren unterschiedliche Kraft- Weg- Steigungen zwischen der der niO-Lage entsprechenden Ist-Kraft- Weg-Kennlinie und der der iO-Lage entsprechenden Soll-Kraft- Weg- Kennlinie zu Beginn des Niederhaltevorganges und eine längere Strecke bis zu einem mechanischen Anschlag zwischen dem Anschlagelement und dem ersten Gehäuseelement. Nach Erreichen des Kontakts zwischen Anschlagelement und erstem Gehäuseelement steigt die Kraft- Weg-Kennlinie mit einer vorbestimmten Steigung an, so dass dieser Kontakt eindeutig in der Kraft- Weg-Kennlinie erkennbar ist.

Ergibt diese Auswertung der Kraft-Weg-Kennlinie, dass eine iO-Lage der Membran bzw. des Membranbereichs vorliegt, kann in einem weiteren Schritt eine Verbindung des ersten und zweiten Gehäuseelements durchgeführt werden. Wird eine niO-Lage erkannt, kann die Niederhalteeinrichtung zurückgefahren werden, das erste Gehäuseelement abgehoben und die Lage der Membran korrigiert werden. So wird der Produktionsausschuss deutlich reduziert, da, wenn überhaupt, lediglich die Membran ausgetauscht werden muss.

Aufgrund der Tatsache, dass die Verbindungskraft nicht im Bereich des Anschlagelements aufgebaut wird, da das Anschlagelement außerhalb des Verbindungsbereichs angeordnet ist, wird eine Veränderung der Lage der Membran bzw. eines Abstandes zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement nach Erreichen der Niederhalteposition vermieden und so die definierte Lage der Membran, des ersten Gehäuseelements und des zweiten Gehäuseelements relativ zueinander sichergestellt.

Dadurch, dass der Bereich, in dem das Anschlagelement angeordnet ist, als Verbindungsbereich ausgespart wird, müssen ferner lediglich geringere Verbindungskräfte aufgebaut werden. Insbesondere in dem Fall, in dem die Verbindung durch eine Umbördelung erreicht wird, ist damit der zu verformende Bereich des zweiten Gehäuseelements geringer, so dass für eine derartige Umbördelung anstelle von sehr starken und damit kostenintensiven Pressen, zum Beispiel hydraulischen Pressen, auch kostengünstigere, insbesondere pneumatische oder elektromotorische, Pressen eingesetzt werden können.

Für die Vorrichtung zur Verbindung der Gehäuseelemente des Aktuators ist es besonders bevorzugt, dass sowohl die Niederhalteeinrichtung als auch die Verbindungsvorrichtung mittels ein- und derselben Antriebseinrichtung, wie einer pneumatischen Antriebseinrichtung oder einer elektromotorischen Antriebseinrichtung, angetrieben werden. Dies bietet den Vorteil, dass zur Aufnahme der Kraft- Weg-Kennlinie in solchen pneumatischen bzw. elektromotorischen Pressen oft bereits vorhandene Sensoren bzw. Positionsdetektoren eingesetzt werden können.

Nach Abschluss der Verbindung der Gehäuseelemente kann dann der Niederhalteprozess beendet werden und der Aktuator entnommen werden. Die Überprüfung des Sitz der Membran erfolgt also während des Herstellungsprozesses, so dass die Taktzeiten im Vergleich zu zusätzlichen Qualitätsüberprüfungsschritten erhöht werden können.

Insbesondere bei einer Verbindung der Gehäuseelement mittels einer Umbördelung ist es vorteilhaft, wenn das zweite Gehäuseelement ein„kronenartiges" Profil des Außenumfangs aufweist. Dies ermöglicht es, dass die Vertiefungen in dem Kronenprofil entsprechende Anschlagelemente bilden, während die Spitzen des Kronenprofils die Bördellaschen bilden.

In dem Vertiefungsbereich des Kronenprofils können dann an dem Außenumfang des ersten Gehäuseelements ausgebildete Erweiterungen aufgenommen werden, um bei dem Niederhalten des ersten Gehäuseelements die definierte Lage zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement zu erreichen, insbesondere einen Kontakt zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem Anschlagelement herzustellen. Die Bördellaschen, die in dem Bereich zwischen den Erweiterungen am Umfang des ersten Gehäuseelements angeordnet sind, können dann zur Erreichung der Umbördelung umgelegt werden, insbesondere um einen sich radial nach außen erstreckenden Randbereich des ersten Gehäuseelements umgelegt werden.

Da durch dieses Kronenprofil ausschließlich das Umlegen einzelner Bördellaschen und nicht des gesamten Randes des zweiten Gehäuseelements notwendig ist, kann die benötige Bördelkraft reduziert werden, was den Einsatz von pneumatischen Pressen bzw. elektromotorischen Pressen für den Bördelprozess ermöglicht.

Das Verhältnis der Breite der Kronenspitzen zur Breite der Anschlagelemente ist vorzugsweise geringer als 1 : 1, um eine größtmögliche Reduzierung der für die Verformung bzw. Umbördelung notwendigen Kraft zu erreichen. Durch die Ausbildung dieses Kronenprofils wird außerdem erreicht, dass das Anschlagelement an einen Umfangsrand des zweiten Gehäuseelements angeordnet ist, wodurch der Einfluss des Aufbaus der Verbindungskraft, insbesondere während einer Umbördelung, auf das Anschlagelement reduziert wird, insbesondere im Vergleich zu einem radial weiter nach innen in dem Gehäuseelement angeordneten Anschlagelement.

Auch wird durch diese Anordnung des Anschlagelements der für die Verbindung notwendige Bauraum reduziert. So ist bei einer radial inneren Anordnung ein größerer Halteberich vorzusehen.

Also wird durch diese Anordnung des Anschlagelement am radialen Umfangsrand erreicht, dass ein geringerer Bauraumbedarf, verglichen mit alternativen mechanischen Anschlagslösungen, vorliegt.

Wie erwähnt, liegt der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Aktuators, des Verfahrens und der Vorrichtung unter anderem darin, dass die Gefahr, dass die Membran bzw. ein Membranbereich, wie eine Membranwulst, nicht korrekt in einem Einspannbereich verpresst ist und dadurch während des Betriebes der Steuerdose herausrutschen kann, minimiert ist. Insbesondere kann zur Kontrolle auf aufwendige Abfragen eines korrekten Sitzes der Membran, beispielsweise durch eine Einzelteilprüfung, verzichtet werden. Dies ermöglicht es, dass das bisher bekannte Verbindungsverfahren mit einem vorgeschalteten Vorverstämmen und diversen Abfragen und Prüfungen der Einzelbauteile in einen vollautomatischen Prozess überführt werden kann. Hierbei ist hervorzuheben, dass derartige aus dem Stand der Technik bekannte Verstemmschritte, Abfragen und Prüfungen keine 100%ige Sicherheit bieten. Sie liefern nur Indizien, dass eine niO-Lage vorliegen könnte und es können nicht alle niO-Lagen erkannt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht hingegen eine 100%ige Ernennung der niO-Lagen. Darüber hinaus kann ein Federeinbauraum einer Feder des Aktuators und ein Gesamthub des Aktuators bereits in der Konstruktionsphase besser definiert werden, da die genauere Verpressung der Membran bekannt ist. Dadurch kann eine bessere Federauslegung und somit eine verbesserte Kennlinienberechnung ermöglicht werden. Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Einzelteile, insbesondere das erste Gehäuseelement, das zweite Gehäuseelement und die Membran, können schließlich im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Aktuatoren, abgesehen von der Ausbildung der Anschlagelemente und Anpassung der Werkzeuge, ohne wesentliche konstruktive Anpassung verwendet werden.

Der Aktuator kann als Unterdruck- oder Überdruckaktuator ausgebildet sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert sind.

Dabei zeigt:

Figur la bis ld Ansichten eines aus dem Stand der Technik bekannten Aktuators,

Figur 2 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Aktuator;

Figur 3 eine Detailansicht des Aktuators der Figur 2 gemäß dem Ausschnitt B;

Figur 4 eine Querschnittsansicht des Ausschnitts C der Figur 2; und

Figur 5 eine Kraftwegdiagramm, in dem entsprechende Soll- und

Ist-Kraft- Weg-Kennlinien eingezeichnet sind.

In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer Aktuator 101 bzw. Steuerdose, der ein erstes Gehäuseelement in Form eines Deckels 103 und ein zweites Gehäuseelement in Form eines Gehäuses 107 umfasst, dargestellt. Das erste Gehäuseelement 103 weist eine Symmetrieachse Si und das zweite Gehäuseelement 107 weist eine zweite Symmetrieachse S 2 auf. Sowohl der Deckel 103 als auch das Gehäuse 107 sind rotationssymmetrisch zu der Symmetrieachse Si bzw. Symmetrieachse S 2 ausgebildet. Der Deckel 103 und das Gehäuse 107 sind über eine Verbindungseinrichtung in Form einer Umbördelung 105 miteinander verbunden. In Figur 3 ist eine Detailansicht der Umbördelung 105 gemäß dem Ausschnitt B in Figur 2 dargestellt. Wie in Figur 3 zu entnehmen ist, sind im Bereich der Umbördelung 105 am zweiten Gehäuseelement 107 Anschlagelemente 1 11 ausgebildet. Die Anschlagelemente 111 sind durch Vertiefungen in einem Kronenprofil gebildet, wobei durch die Spitzen des Kronenprofils Bördellaschen 113 gebildet werden. Zwischen den einzelnen Bördellaschen 113 sind mit den Anschlagelementen 111 in direktem Kontakt stehende Erweiterungen 115 des ersten Gehäuseelements 103 angeordnet. Nach einer erfolgten Verbindung des ersten Gehäuseelements 103 mit dem zweiten Gehäuseelement 107 mittels der durch die Umbördelung, insbesondere die Bördellaschen 113, gebildeten Verbindungseinrichtung existiert ein mechanischer Kontakt zwischen den Erweiterungen 115 und den Anschlagelementen 111. Wie Figur 3 insbesondere zu entnehmen ist, sind die Anschlagelemente 111 außerhalb eine Verbindungsbereiches 114 angeordnet, dass heißt außerhalb eines Bereiches, in dem eine Verbindungskraft zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 107 durch die Bördellaschen 113, insbesondere eine Verformung derselben, aufgebaut wird. Dadurch wird sichergestellt, dass ein definierter Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 107 eingestellt wird, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben ist.

Wie Figur 3 weiter zu entnehmen ist, erstrecken sich die Erweiterungen 115 in eine radiale Richtung bezüglich der Symmetrieachse Si bzw. Symmetrieachse S 2 während die Bördellaschen 113 sich entlang einer axialen Richtung der Symmetrieachse Si und S 2 , insbesondere vor einer Umbördelung, erstrecken.

Figur 3 ist ferner zu entnehmen, dass die Anschlagelemente 111 bzw. die Erweiterungen 115 eine Breite bi aufweisen, während die Bördellaschen 113 eine Breite b 2 aufweisen. Bevorzugt ist das Verhältnis b 2 :bi kleiner als 1 : 1, besonders bevorzugt 1 :2. So kann die Breite bi beispielsweise 10 mm betragen, während die Breite b 2 5 mm beträgt, wenn der Aktuator 101 beispielsweise einen Durchmesser von 100 mm aufweist. Dieses Verhältnis bietet den Vorteil, dass vergleichsweise geringe Kräfte für eine Verformung der Bördellaschen 113 während einer Umbördelung aufgebaut werden müssen, jedoch gleichzeitig die Bördellaschen 113 eine ausreichende Stabilität aufweisen, um durch ungewollte externe Einflüsse nicht verformt zu werden. Vorstellbar ist auch, dass die Breite b 2 auf 2 bis 3mm reduziert wird und die Breite bi auf 17 bis 18 mm erhöht wird. In Figur 4 ist eine Querschnittsansicht des Ausschnitts C der Figur 2 aus Richtung R der Figur 3 dargestellt. Wie Figur 4 zu entnehmen ist, ist zwischen dem Gehäuseelement 103 und dem Gehäuseelement 107 eine Membran 109 eingespannt. In durchgezogenen Linien ist in Figur 4 der Aktuator 101 in einem Zustand dargestellt, in dem die Membranen 109 in das Gehäuse 107 eingelegt wurde und das Gehäuseelement 103 von der in gestrichelten Linien in Figur 4 dargestellten Position mittels einer nicht dargestellten Niederhalteeinrichtung in Richtung des Gehäuses 107 bzw. der Membran 109 in die in durchgezogenen Linien in Figur 4 dargestellte Position bewegt wurde, bis die Erweiterung 115 auf dem Anschlagelement 111 aufliegt.

Damit wurde die Membran 109 zwischen dem Deckel 103 und dem Gehäuse 107 eingespannt, insbesondere zwischen dem Gehäuse 107 und einem Einspannelement 117, welches an dem Deckel 103 ausgebildet ist.

Darüber hinaus ist die Membran 109 in einem Membranbereich in Form einer Membranwulst 119 zwischen dem Deckel 103 und dem Gehäuse 107 eingespannt, genauer in einem Bereich einer Vertiefung 121, die in Form eines Hinterschnitts in dem Deckel 103 ausgebildet ist und von dem Einspannelement 117 und dem Anschlagelement 111 begrenzt ist.

Wie Figur 4 ferner zu entnehmen ist, ist durch das Anschlagelement 111 in dieser Position des Deckels 103 und des Gehäuses 107 die Lage und die Geometrie der Vertiefung 121 genau festgelegt bzw. definiert und gleichzeitig auch der Abstand des Deckels 103 zum Gehäuse 107 im Bereich des Einspannelementes 117 definiert. Aufgrund dieser definierten Geometrie im Einspannbereich der Membranen 109 bzw. der Membranwulst 119 kann durch das Niederhalten des Deckels 103 eine vordefinierte Membranspannung bzw. Membranverpressung eingestellt werden.

Figur 4 zeigt darüber hinaus, dass das Anschlagelement 111 außerhalb des Bereichs angeordnet, in dem die Bördellaschen 113 angeordnet sind, so dass durch das Umlegen der Bördellasche 113 im wesentlichen keine Veränderung der Geometrie im Bereich der Membran 109 bzw. Membranwulst 119 im Bereich des Anschlagelements 111 erfolgt. Insbesondere dadurch, dass die Verbindungskraft nicht im Bereich des Anschlagelements 111 aufgebaut wird, wird eine Relativbewegung zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 als auch eine Verformung des Anschlagelements 111 und der Erweiterung 115 vermieden. Somit wird eine definierte Membranverpessung erreicht.

Darüber hinaus ermöglicht es auch dieser Aufbau des Aktuators 101 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren, dass eine Fehlpositionierung der Membranen 109, insbesondere der Membranwulst 119, erkannt werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass eine Kraft- Weg-Kennlinie während der Niederhaltebewegung aufgenommen wird.

Vor Erreichen der in Figur 4 dargestellten Position zwischen dem Deckel 103 und dem Gehäuse 107 wurde die Membran 109 in das Gehäuse 107 eingesetzt und anschließend der Deckel 103 derartig aufgesetzt, dass ein Kontakt zwischen dem Deckel 103 und dem Membranenwulst 119 besteht, wie durch die strichpunktierten Linien in Figur 4 angedeutet. In dieser Position besteht ebenfalls ein Abstand d zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115.

Durch eine Niederhaltebewegung wird dann der Deckel 103 in Richtung des Gehäuses 107 bewegt, insbesondere so, dass eine Verpressung der Membranwulst 1 19 im Bereich zwischen dem Gehäuse 107 und der Erweiterung 115, also der Vertiefung 121, entsteht.

Diese Bewegung wird durch das Erreichen eines Kontakts zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 begrenzt.

In Figur 5 ist ein Kraft- Weg-Diagramm für diese Niederhaltebewegung dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 200 ist eine Soll-Kraft- Weg-Kennlinie bezeichnet. Befindet sich die Membran 109 bzw. die Membranwulst 119 in einer gewünschten Position bzw. einer vorbestimmten, als iO-Lage bezeichneten Lage, verläuft die Kraft-Weg-Kennlinie für die Niederhaltebewegung entlang einer Ist-Kennlinie 202, die im wesentlichen der Soll-Kennlinie 200, die gerade eine iO- Lage beschreibt, entspricht. Liegt jedoch eine Verschiebung der Membranen 109, insbesondere der Membranenwulst 119, vor, beispielsweise in eine Richtung nach rechts in Figur 4, so folgt die Bewegung der Ist-Rraft-Weg-Kennlinie 204, die eine beispielhafte niO-Lage beschreibt. Innerhalb einer Prüfreihe können sich die Absolutwerte ändern, jedoch bleibt das Verhältnis der unterschiedlichen Verläufe der Kraft- Weg-Kennlinie erhalten. Damit lässt sich aus den Verhältnissen die niO-Lage von der iO-Lage unterscheiden, auch bei unterschiedlichen Prüfreihen, also Prüfreihen von Aktuatoren mit unterschiedlichen Geometrien. Wie sich aus einem Vergleich der Ist-Kennlinie bzw. niO-Membranlagen-Kennlinie 204 mit der Soll-Kennlinie bzw. niO-Membranlagen-Kennlinie 200 ergibt, wird zunächst ein größerer Weg zurückgelegt, bis es zu einem Kontakt zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 kommt. Dieser Kontakt zeigt sich durch den Anstieg 206 der Ist-Kennlinie 204. Der Anstieg 206 beschreibt gerade den Verlauf der Kraft- Weg-Kennlinie nach Anfahren des Anschlags.

So verlängert sich insbesondere der Weg, wenn die Wulst 119 im Bereich zwischen dem Gehäuse 107 und dem Einspannelement 117 angeordnet ist. Ist die Membranwulst 1 19 also an einer Stelle außerhalb des Einspannbereichs 121 angeordnet, so wird ein frühzeitiger Kraftanstieg aufgezeichnet, da der Membranwulst 119, überhaupt bzw. einige Milimeter früher von dem Einspannelement 117 eingequetscht wird als es unter korrekten Positionsbedingungen der Membran 109 mit der Vertiefung 121 der Fall wäre. Darüber hinaus ist ein größerer Weg bis zu einem Kontakt zwischen dem Anschlagelement 111 und der Erweiterung 115 zurückzulegen.

Somit ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, den erfindungsgemäßen Aktuator als auch die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass in einem Aktuator eine definierte Membranverpressung zwischen zwei Gehäuseelementen erreicht werden kann und eine verlässliche Überwachung eines korrekten Sitzes der Membran, insbesondere einer Membranwulst, in einem Einspannbereich während eines Montageprozesses erreicht werden kann.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.

Bezugszeichenliste

I Aktuator

3 Deckel

5 Umbördelung

7 Gehäuse

9 Membran

I I Bördelring

13 Bördellasche

15 Bördelmatritze

17 Endanschlag

19 Wulst

101 Aktuator

103 Deckel

105 Umbördelung

107 Gehäuse

109 Membran

I I I Anschlagelement

113 Bördellasche

1 14 Verbindungsbereich

115 Erweiterung

1 16 Seitenfläche

117 Einspannelement

119 Membranwulst

121 Vertiefung

200 Soll-Kennlinie

202 Ist-Kennlinie

204 Ist-Kennlinie 206 Anstieg

Si, S 2 Symmetrieachse A, B, C Ausschnitt d Abstand R Richtung bi, b 2 Breite