DE10011002C2 - Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen Druckübersetzer - Google Patents
Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen DruckübersetzerInfo
- Publication number
- DE10011002C2 DE10011002C2 DE10011002A DE10011002A DE10011002C2 DE 10011002 C2 DE10011002 C2 DE 10011002C2 DE 10011002 A DE10011002 A DE 10011002A DE 10011002 A DE10011002 A DE 10011002A DE 10011002 C2 DE10011002 C2 DE 10011002C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pneumatic
- hydraulic
- membrane
- cylinder
- linear drive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
- F15B11/028—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force
- F15B11/032—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force by means of fluid-pressure converters
- F15B11/0325—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force by means of fluid-pressure converters the fluid-pressure converter increasing the working force after an approach stroke
-
- 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
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
- F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
- F15B2211/216—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being pneumatic-to-hydraulic converters
-
- 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
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/625—Accumulators
-
- 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
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/63—Electronic controllers
- F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
- F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
- F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
-
- 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
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
- F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
- F15B2211/7051—Linear output members
- F15B2211/7053—Double-acting output members
-
- 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
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
- F15B2211/775—Combined control, e.g. control of speed and force for providing a high speed approach stroke with low force followed by a low speed working stroke with high force, e.g. for a hydraulic press
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Actuator (AREA)
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Servomotors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit integriertem
pneumohydraulischen Druckübersetzer mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 197 58 159 A1 ist ein derartiger Linearantrieb
bekannt, der einen Pneumatikzylinder aufweist, in dem eine
Pneumatikkolbenanordnung axial verstellbar gelagert ist.
Diese Pneumatikkolbenanordnung weist zwei axial voneinander
beabstandete Endkolben auf, zwischen denen die Pneumatikkol
benanordnung einen Hydraulikzylinder enthält, in dem ein
Plunger und ein Hydraulikkolben axial verstellbar gelagert
sind. Der Plunger ist aus dem Hydraulikzylinder herausge
führt, wobei der Plunger den zugeordneten Endkolben der
Pneumatikkolbenanordnung durchdringt. Der Plunger ist außer
dem am Pneumatikzylinder an einem den Pneumatikzylinder
axial verschließenden Zylinderboden befestigt. Der Hydrau
likkolben treibt eine Antriebsstange an, die auf der dem
Plunger abgewandten Seite aus dem Hydraulikzylinder und aus
dem Pneumatikzylinder herausgeführt ist, wobei die Antriebs
stange den zugehörigen Endkolben der Pneumatikkolbenanordnung
sowie einen zugeordneten, den Pneumatikzylinder ver
schließenden Zylinderboden durchdringt.
Zwischen dem Plunger und dem Hydraulikzylinder ist durch ei
ne entsprechende Dimensionierung ein Ringraum ausgebildet,
dessen Volumen von der Axialstellung der Pneumatikkolbenan
ordnung relativ zum Plunger abhängt.
Die Pneumatikkolbenanordnung weist außerdem eine den Hydrau
likzylinder radial umhüllende, hülsenförmige Membran auf,
wobei radial zwischen dieser Membran und dem Hydraulikzylin
der ein Hydraulikspeicher ausgebildet ist, der über eine Hy
draulikverbindung mit dem Inneren des Hydraulikzylinders
kommuniziert.
Während einer Schnellhubphase ist die Hydraulikverbindung
offen und der Hydraulikkolben ist in Vorhubrichtung der An
triebsstange vorgespannt und steht relativ zur Pneumatikkol
benanordnung still. Dabei verstellt sich die Pneumatikkol
benanordnung relativ zum Plunger, wobei sich dieser aus dem
Hydraulikzylinder herausbewegt. Hierdurch reduziert sich ei
nerseits das Volumen des Ringraumes und vergrößert sich an
dererseits das Volumen des mit Hydraulikmittel befüllten In
neren des Hydraulikzylinders. Durch die offene Hydraulikver
bindung strömt dabei Hydraulikmittel aus dem Hydraulikspei
cher in das Innere des Hydraulikzylinders.
Während einer Krafthubphase ist die Hydraulikverbindung ge
sperrt und die Pneumatikkolbenanordnung bewegt sich relativ
zum Hydraulikkolben, so daß sich durch das weiterhin abnehmende
Volumen des Ringraumes im Hydraulikzylinder ein den Hydraulik
kolben antreibenden Hochdruck aufbaut, sobald die Antriebsstan
ge auf ein Hindernis trifft. Dabei bewegt sich die Antriebs
stange relativ zum Pneumatikzylinder mit einer relativ kleinen
Hubgeschwindigkeit. Da im Inneren des so aufgebauten Linearan
triebes ein relativ niedriger Pneumatikdruck in einen relativ
hohen Hydraulikdruck umgewandelt wird, besitzt der Linearan
trieb einen integrierten pneumohydraulischen Druckübersetzer.
Bei einem derartigen Linearantrieb besteht das Problem, daß das
Pneumatikmittel, insbesondere Luft, mit der Zeit die Membran
durchdringt, insbesondere durch Diffusionsvorgänge, und dadurch
in den Hydraulikspeicher eindringt und somit auf die Hydraulik
seite des Linearantriebs gelangt. Es liegt auf der Hand, daß
ein kompressibles Pneumatikmittel die Leistungsfähigkeit des
Hydrauliksystems erheblich beeinträchtigt.
Aus der DE 25 22 380 A1 ist ein Druckspeicher bekannt, der ei
nen Behälter aufweist, der durch eine Trennwand aus elastisch
verformbarem Material in zwei Räume unterteilt ist. Dabei ist
der eine Raum mit Gas gefüllt, während der zweite Raum das zu
speichernde Druckmittel aufnimmt oder abgibt, indem der gasge
füllte Raum sein Volumen je nach dem Füllungsgrad des Druckmit
telraums durch Verformen der Trennwand ändert. Um eine Permea
tion von Gas durch die von der Blase gebildete Trennwand in den
Druckmittelraum zu verhindern, ist die Trennwand beim bekannten
Druckspeicher als Doppelwand ausgebildet, deren Zwischenraum
mit Flüssigkeit gefüllt ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ei
nen Linearantrieb der eingangs genannten Art so auszugestalten,
daß der Eintritt des Pneumatikmittels in das Hydrauliksystem
des Linearantriebs vermindert wird.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Linearantrieb
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Inne
ren der Membran eine entlüftete Zwischenschicht auszubilden,
die den Hydraulikspeicher umhüllt. Unter einer "Entlüftung"
wird hierbei das Anlegen eines Entgasungsdruckes verstanden,
der niedriger ist als der außen an der Membran herrschende
Pneumatikdruck. Durch diese Maßnahme gelangt das von radial
außen in die Membran eindringende Pneumatikmittel maximal
bis zur Zwischenschicht, da diese entlüftet ist und das
Pneumatikgas dementsprechend aus der Zwischenschicht austre
ten kann. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß
das Pneumatikmittel vor allem dann in die Membran eindringt
bzw. durch die Membran hindurchdringt, wenn sich das Pneuma
tikmittel auf einem erhöhten Druckniveau befindet. Eine sol
che Diffusion findet dementsprechend nicht entgegen eines
Überdruckes statt, sondern stets in Richtung eines Druckge
fälles. Durch die Wirkungsweise der Membran herrscht im Hy
draulikspeicher zumindest derselbe Druck wie außerhalb der
Membran, so daß in der Zwischenschicht relativ zur außenlie
genden Umgebung der Membran und zum Hydraulikspeicher ein
Unterdruck herrscht. Folglich hat das von außen durch die
Membran hindurchdringende Pneumatikmittel in der Zwischen
schicht keinen weiteren Antrieb, um von der Zwischenschicht
aus in die Membran einzudringen.
Die entlüftete Zwischenschicht kann beispielsweise dadurch
ausgebildet werden, daß eine Hälfte der Membran über die an
dere Hälfte übergestülpt wird.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist die
Membran eine Innenmembran und eine Außenmembran auf, zwi
schen denen die Zwischenschicht ausgebildet ist. Hierdurch
ergibt sich ein besonders einfach realisierbarer Aufbau für
eine Membran mit innenliegender Zwischenschicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können an minde
stens einer der Zwischenschicht zugewandten Seite mehrere
axial verlaufende Nuten ausgebildet sein, die mit einer in
Umfangsrichtung verlaufenden Ringnut kommunizieren, die ih
rerseits mit einer Pneumatikverbindung kommunizieren, die an
der Zwischenschicht den Entgasungsdruck anlegt. Durch diese
Maßnahme wird der Austrag von Pneumatikmittel aus der Zwi
schenschicht vereinfacht.
Bei einer Weiterbildung kann eine die Membran radial umhül
lende pneumatische Vorspannungskammer vorgesehen sein, die
mit einem vom Plunger durchdrungenen Abschnitt des Pneuma
tikzylinders kommuniziert und gegenüber einem von der An
triebsstange durchdrungenen Abschnitt des Pneumatikzylinders
abgedichtet ist. Durch diese Maßnahme herrscht in der Vor
spannungskammer im wesentlichen derselbe Pneumatikdruck, wie
in dem vom Plunger durchdrungenen Abschnitt des Pneumatikzy
linders. Während der Schnellhubphase wirkt daher der die
Pneumatikkolbenanordnung in Vorhubrichtung antreibende Pneu
matikdruck auch auf die Membran, wodurch eine Vorspannung
auf den Hydraulikspeicher aufgeprägt wird, so daß das Hy
draulikmittel durch diese Vorspannung angetrieben in den Hydraulikzylinder
eintritt. Auf diese Weise können Kavitätsef
fekte reduziert werden.
Vorteilhafterweise kann die Pneumatikkolbenanordnung eine
die Membran radial umgebende zylindrische Hülse aufweisen,
wobei radial zwischen dieser Hülse und der Membran die Vor
spannungskammer ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann
die Membran bei aufgefülltem Hydraulikspeicher mit der Hülse
radial in Kontakt kommen, wodurch ein relativ großes Spei
chervolumen für den Hydraulikspeicher erzielbar ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den
Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung an
hand der Zeichnungen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Be
schreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 bis 4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Linearantrieb bei verschiedenen Hubstellungen,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Membran bei einem
vergrößertem Maßstab und
Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend den Schnittlinien
VI in Fig. 5 durch eine Außenmembran bei einem
anderen Maßstab.
Entsprechend den Fig. 1 bis 4 weist ein erfindungsgemäßer Line
arantrieb 1 einen Pneumatikzylinder 2 auf, der an seinen axia
len Enden jeweils durch einen Zylinderboden 3 bzw. 4 verschlos
sen ist. Im Inneren des Pneumatikzylinders 2 ist eine Pneuma
tikkolbenanordnung 5 axial verstellbar gelagert. Diese Pneuma
tikkolbenanordnung 5 weist zwei axial voneinander beabstandete
Endkolben 6 bzw. 7 auf, zwischen denen sich ein Hydraulikzylin
der 8 erstreckt. Der Hydraulikzylinder 8 ist radial außen von
einer hülsenförmigen Membran 9 aus einem herkömmlichen elasti
schen Material umgeben, die an ihren axialen Enden jeweils an
einem Aufnahmering 10 bzw. 11 befestigt ist. Jeder dieser Auf
nahmeringe 10 und 11 ist mit dem zugeordneten Endkolben 6 bzw.
7 fest verbunden.
Die Pneumatikkolbenanordnung 5 weist außerdem eine zylindrische
Hülse 12 auf, die die Membran 9 radial außen umhüllt und sich
in axialer Richtung von dem einen Endkolben 6 bis zum anderen
Endkolben 7 erstreckt, so daß auch die Aufnahmeringe 10 und 11
in der Hülse 12 untergebracht sind. Die Hülse 12 ist so dimen
sioniert, daß sich radial zwischen der Hülse 12 und dem Pneuma
tikzylinder 2 ein Ringraum 13 ausbildet, der über wenigstens
eine Radialöffnung 14 mit einer Umgebung 15 des Pneumatikzylin
ders 2 kommuniziert. In axialer Richtung ist der Ringraum 13
durch Radialdichtungen 16 bzw. 17 gegenüber dem Pneumatikzylin
der 2 abgedichtet, die in den Endkolben 6 bzw. 7 untergebracht
sind.
Die Pneumatikkolbenanordnung 5 trennt im Pneumatikzylinder 2
zwei Kammern bzw. Zylinderabschnitte 19 und 20 axial voneinan
der ab. Entsprechend den Fig. 1 bis 4 ist der linke Abschnitt
19 axial zwischen dem linken Zylinderboden 3 und dem linken
Endkolben 6 und der rechte Abschnitt 20 axial zwischen dem
rechten Zylinderboden 4 und dem rechten Endkolben 7 ausgebil
det.
Radial zwischen der Hülse 12 und der Membran 9 ist eine ring
förmige Vorspannungskammer 18 ausgebildet, die in axialer Rich
tung an einem Ende gegenüber der Hülse 12 abgedichtet ist und
die an ihrem anderen Ende über eine pneumatische Verbindungs
leitung 21 mit dem linken Zylinderabschnitt 19 kommuniziert.
Die Abdichtung der Vorspannungskammer 18 gegenüber der Hülse 12
wird hier durch einen an der Membran 9 ausgebildeten, davon ra
dial vorstehenden Dichtkragen 31 realisiert. Die Verbindungs
leitung 21 besteht dabei aus einer den Endkolben 6 durchdrin
genden Bohrung 22, einer in den Aufnahmering 10 eindringenden
Bohrung 23, einer
24 und aus einem radialen Spalt 25 zwischen der Hülse 12 und
den Aufnahmering 10.
Am linken Zylinderboden 3 ist ein Plunger 26 befestigt, der
den linken Endkolben 6 abgedichtet durchdringt und in den
Hydraulikzylinder 8 eindringt, wobei radial zwischen dem Hy
draulikzylinder 8 und dem Plunger 26 ein Ringraum 27 ausge
bildet ist. Anstelle eines Ringraumes 27 könnte auch ein an
derer, sich in axialer Richtung erstreckender Raum vorgese
hen sein, der z. B. durch eine oder mehrere Axialnuten ausge
bildet ist.
Hydraulikzylinder 8 ist außerdem ein Hydraulikkolben 28
axial verstellbar gelagert, der mit einer Antriebsstange 29
antriebsverbunden ist, die den rechten Endkolben 7 abgedich
tet durchdringt und außerdem den rechten Zylinderboden 4 ab
gedichtet durchdringt und aus dem Pneumatikzylinder 2
axial herausragt. Ein vorangehendes Ende 30 der Antriebs
stange 29 ist lediglich in Fig. 1 wiedergegeben, da die An
triebsstange 29 in den Fig. 2 bis 3 aufgrund ihres Hubes aus
dem darstellbaren Bereich herausragt.
Radial zischen der Membran 9 und dem Hydraulikzylinder 8
ist ein ringförmiger Hydraulikspeicher 32 ausgebildet, der
über eine Hydraulikverbindung 33 mit einem Inneren 34 des
Hydraulikzylinders 8 kommuniziert. Die Hydraulikverbindung
33 besteht dabei aus einer Stichleitung 35, einem Ringraum
36 und einer Radialbohrung 37, die mit dem Hydraulikspeicher
32 kommuniziert.
Im Inneren der Membran 9 ist eine hülsenförmige Zwischen
schicht 38 ausgebildet, die über eine Pneumatikverbindung 39
mit der Umgebung 15 kommuniziert. Die Pneumatikverbindung 39
wird hierbei durch eine an die Zwischenschicht 38 angrenzen
de Ringnut 40, einen damit kommunizierend verbundenen Rin
graum 41, einen radialen Spalt 42 zwischen dem Aufnahmering
11 und der Hülse 12 sowie einem axialen Durchgang 43 zwi
schen dem Aufnahmering 11 und dem zugehörigen Endkolben 7
gebildet. Der radiale Durchgang 43 kommuniziert mit dem Rin
graum 13 und somit über die Radialöffnung 14 mit der Umge
bung 15. Während der rechte Aufnahmering 11 pneumatisch
durchlässig mit der Hülse 12 und mit dem Endkolben 7 verbun
den ist, sind beim gegenüberliegenden Aufnahmering 10 Dicht
mittel 44 vorgesehen, die den linken Aufnahmering 10 einer
seits gegenüber der Hülse 12 und andererseits gegenüber dem
linken Endkolben 6 abdichten.
Im linken Zylinderboden 3 ist ein Hydraulikanschluß 56 aus
gebildet, der über einen zentralen Kanal 58 im Plunger 26
mit dem Inneren 34 des Hydraulikzylinders 8 kommuniziert.
Über diesen Hydraulikanschluß 56 kann Hydraulikmittel in den
Hydraulikzylinder 8 eingefüllt werden, bzw. kann fehlendes
Hydraulikmittel bedarfsabhängig nachgefüllt werden.
Bei einer besonderen Ausführungsform kann in diesen Hydrau
likanschluß 56 ein Drucksensor 57 eingesetzt sein, der den
Hydraulikdruck im Hydraulikzylinder 8 überwacht. Dieser
Drucksensor 57 ist beispielhaft in Fig. 1 mit unterbrochenen
Linien angedeutet. Mit Hilfe des Drucksensors 57 kann während
des Betriebs des Linearantriebs 1 der Druckverlauf überwacht
werden. Dies ist beispielsweise für die Qualitätssicherung
wichtig.
Entsprechend Fig. 5 weist die Membran 9 eine radial innenlie
gende Innenmembran 45 sowie eine radial außenliegende Außenmem
bran 46 auf. Radial zwischen Innenmembran 45 und Außenmembran
46 ist die Zwischenschicht 38 ausgebildet, die an dem in Fig. 5
rechts wiedergegebenen axialen Ende an die Ringnut 40 angrenzt.
Diese Ringnut 40 weist wenigstens eine, hier zwei, radiale Öff
nung 47 auf, die eine Kommunikation zwischen der Ringnut 40 und
dem Ringraum 41 (vgl. Fig. 1 bis 4) ermöglicht. Der Dichtkragen
31 ist an der Außenmembran 46 ausgebildet.
Die axialen Enden der Innenmembran 45 sind durch radial nach
außen abstehende Ringkragen 48 bzw. 49 ausgebildet, die axial
außen die Außenmembran 46 radial übergreifen. Auch die axialen
Enden der Außenmembran 46 sind in Form von radial nach außen
abstehenden Ringkragen 50 bzw. 51 ausgebildet, wobei die Ring
kragen 48 und 49 der Innenmembran 45 und die Ringkragen 50 und
51 der Außenmembran 46 axial dichtend aneinander anliegen. Um
die Dichtwirkung zwischen den Ringkragen 48 bis 51 der Innen
membran 45 bzw. der Außenmembran 46 zu verbessern, weisen die
Ringkragen 48 bis 51 an den aneinander zugewandten Seiten ring
förmige Vertiefungen 52 und Vorsprünge 53 auf, die komplementär
zueinander ausgebildet sind und axial ineinandergreifen. Neben
einer verbesserten Dichtwirkung wird außerdem eine formschlüs
sige Kopplung der Innenmembran 45 und der Außenmembran 46 er
reicht.
Entsprechend Fig. 6 kann die Außenmembran 46 an ihrer der In
nenmembran 45 zugewandten Innenseite 54 mit mehreren axial ver
laufenden Nuten 55 versehen sein, die vorzugsweise sternförmig
entlang des Innenumfangs der Außenmembran 46 verteilt sind. Die
axialen Nuten 55 kommunizieren jeweils mit der Ringnut 40.
Der erfindungsgemäße Linearantrieb 1 arbeitet wie folgt:
Während einer Schnellhubphase gemäß den Fig. 1 und 2 treibt ein pneumatischer Hochdruck im linken Zylinderabschnitt 19 die Pneumatikkolbenanordnung 5 nach rechts an. Da der antreibende Pneumatikdruck auch in der Vorspannungskammer 18 herrscht, wird dieser auf das Hydraulikmedium und somit über die offene Hy draulikverbindung 33 auf das Innere 34 des Hydraulikzylinders 8 übertragen. Dementsprechend ist der Hydraulikkolben 28 in seine rechte Endstellung vorgespannt. Solange die Hydraulikverbindung 33 offen ist, stehen der Hydraulikkolben 28 und somit auch die Antriebsstange 29 relativ zum Hydraulikzylinder 8 und folglich relativ zur Pneumatikkolbenanordnung 5 still. Dementsprechend wird die Antriebsstange 29 mit derselben Geschwindigkeit wie die Pneumatikkolbenanordnung 5 nach rechts verstellt.
Während einer Schnellhubphase gemäß den Fig. 1 und 2 treibt ein pneumatischer Hochdruck im linken Zylinderabschnitt 19 die Pneumatikkolbenanordnung 5 nach rechts an. Da der antreibende Pneumatikdruck auch in der Vorspannungskammer 18 herrscht, wird dieser auf das Hydraulikmedium und somit über die offene Hy draulikverbindung 33 auf das Innere 34 des Hydraulikzylinders 8 übertragen. Dementsprechend ist der Hydraulikkolben 28 in seine rechte Endstellung vorgespannt. Solange die Hydraulikverbindung 33 offen ist, stehen der Hydraulikkolben 28 und somit auch die Antriebsstange 29 relativ zum Hydraulikzylinder 8 und folglich relativ zur Pneumatikkolbenanordnung 5 still. Dementsprechend wird die Antriebsstange 29 mit derselben Geschwindigkeit wie die Pneumatikkolbenanordnung 5 nach rechts verstellt.
Während Fig. 1 die Ausgangsstellung für einen Vorhub der An
triebsstange 29 wiedergibt, zeigt Fig. 2 eine Position, bei
der sich die Pneumatikkolbenanordnung 5 und somit die An
triebsstange 29 bereits nach rechts verstellt haben. Durch
die Verstellbewegung der Pneumatikkolbenanordnung 5 findet
eine Relativverstellung zwischen dem Plunger 26 und dem Hy
draulikzylinder 8 statt. Dementsprechend wird das Volumen
des Inneren 34 des Hydraulikzylinders 8 vergrößert. Durch
die offene Hydraulikverbindung 33 kann Hydraulikmittel aus
dem Hydraulikspeicher 32 in das Innere 34 nachfließen. Durch
die Vorspannung der Membran 9 wird dabei gewährleistet, daß
es beim Herausbewegen des Plungers 26 aus dem Hydraulikzy
linder 8 nicht zu Kavitätserscheinungen kommt.
Sobald die Antriebsstange 29 auf ein Hindernis trifft,
bleibt sie zunächst stehen, wodurch der Hydraulikkolben 29
in das Innere 34 des Hydraulikzylinders 8 eindringt, da sich
die Pneumatikkolbenanordnung 5 weiter nach rechts verstellt.
Auf diese Weise wird die Hydraulikverbindung 33 gesperrt und
dadurch die Krafthubphase entsprechend den Fig. 3 und 4 ein
geleitet. Während dieser Krafthubphase verstellt sich die
Pneumatikkolbenanordnung 5 weiter nach rechts, wodurch sich
der Plunger 26 weiter aus dem Inneren 34 des Hydraulikzylin
ders 8 herausbewegt. Dadurch verringert sich das Volumen des
Ringraumes 27. Das darin enthaltene Hydraulikmittel tritt in
das Innere 34 ein, wodurch im Inneren 34 der Druck stark an
steigt, so daß hier eine Übersetzung des pneumatischen Druc
kes in einen hydraulischen Hochdruck stattfindet. Da das Hy
draulikmittel im Vergleich zum Pneumatikmittel inkompressi
bel ist, kommt es zu einer Zwangsverstellung des Hydraulik
kolbens 28 und somit der Antriebsstange 29 nach rechts, wobei
dieser Krafthub mit einer geringen Geschwindigkeit, je
doch mit einer hohen Vorschubskraft erfolgt.
Während des Betriebs des Linearantriebs 1 kann es durch den
in der Vorspannungskammer 18 herrschenden Pneumatikdruck da
zu kommen, daß Pneumatikmittel in die Membran 9 radial von
außen nach Innen eindringt, oder hineindiffundiert. Sobald
das Pneumatikmittel die Außenmembran 46 durchdrungen hat,
gelangt das Pneumatikmittel in die Zwischensicht 38, die
über die Pneumatikverbindung 39 mit der Umgebung 15 kommuni
ziert. Dementsprechend herrscht in der Zwischenschicht 38 im
wesentlichen der Umgebungsdruck, der erheblich niedriger
ist, als der in der Vorspannungkammer 18 herrschende Pneuma
tikdruck. Dementsprechend kann das Pneumatikmittel aus der
Zwischenschicht 38 durch die Pneumatikverbindung 39 in die
Umgebung 15 entweichen. Zu einem Eindringen des Pneumatik
mittels in die Innenmembran 45 oder sogar zu einer Durch
dringung der Innenmembran 45 kommt es jedoch nicht, da der
in der Zwischenschicht 38 herrschende Druck dazu nicht aus
reicht. Auf diese Weise wird verhindert, daß Pneumatikmittel
auf die Hydraulikseite des Linearantriebs 1 gelangt. Die
ordnungsgemäße Funktionsweise des Linearantriebs 1 kann in
soweit gewährleistet werden.
Claims (14)
1. Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen
Druckübersetzer, mit folgenden Merkmalen:
- - der Linearantrieb (1) weist einen Pneumatikzylinder (2) auf, in dem eine Pneumatikkolbenanordnung (5) axial ver stellbar gelagert ist,
- - die Pneumatikkolbenanordnung (5) weist einen Hydraulikzy linder (8) auf, in dem ein Plunger (26) und ein Hydraulik kolben (28) axial verstellbar gelagert sind,
- - der Plunger (26) ist aus dem Hydraulikzylinder (8) heraus geführt und ist am Pneumatikzylinder (2) befestigt,
- - der Hydraulikkolben (28) treibt eine Antriebsstange (2ß) an, die auf der dem Plunger (26) abgewandten Seite aus dem Hydraulikzylinder (8) und aus dem Pneumatikzylinder (2) herausgeführt ist,
- - zwischen dem Plunger (26) und dem Hydraulikzylinder (8) ist ein Raum (27) ausgebildet, dessen Volumen von der Axialstellung der Pneumatikkolbenanordnung (5) abhängt,
- - die Pneumatikkolbenanordnung (5) weist eine den Hydrau likzylinder (8) radial umhüllende hülsenförmige Membran (9) auf,
- - radial zwischen der Membran (9) und dem Hydraulikzylinder (8) ist ein Hydraulikspeicher (32) ausgebildet, der über eine Hydraulikverbindung (33) mit einem Inneren (34) des Hydraulikzylinders (8) kommuniziert,
- - während einer Schnellhubphase ist die Hydraulikverbindung (33) offen und der Hydraulikkolben (28) ist in Vorhubrich tung der Antriebsstange (29) vorgespannt und steht relativ zur Pneumatikkolbenanordnung (5) still,
- - während einer Krafthubphase ist die Hydraulikverbindung (33) gesperrt und die Pneumatikkolbenanordnung (5) bewegt sich relativ zum Hydraulikkolben (28), so daß sich durch das abnehmende Volumen des Raumes (27) im Inneren (34) des Hydraulikzylinders (8) ein den Hydraulikkolben (28) an treibender Hochdruck aufbaut, sobald die Antriebsstange (29) auf ein Hindernis trifft,
2. Linearantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran (9) eine Innenmembran (45) und eine Außen
membran (46) aufweist, zwischen denen die Zwischenschicht
(38) ausgebildet ist.
3. Linearantrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer der Zwischenschicht (38) zugewandten
Seite mindestens eine sich zwischen den axialen Enden der
Zwischenschicht (38) erstreckende Nut (55) ausgebildet ist,
die mit der Pneumatikverbindung (39) kommuniziert.
4. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer der Zwischenschicht (38) zugewandten
Seite mehrere axial verlaufende Nuten (55) ausgebildet sind,
die mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Ringnut (40)
kommunizieren, die ihrerseits mit der Pneumatikverbindung
(39) kommuniziert oder einen Bestandteil davon bildet.
5. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine die Membran (9) radial umhüllende pneumatische Vor
spannungskammer (18) vorgesehen ist, die mit einem vom Plun
ger (26) durchdrungenen Abschnitt (19) des Pneumatikzylin
ders (2) kommuniziert und gegenüber einem von der Antriebs
stange (29) durchdrungenen Abschnitt (20) des Pneumatikzy
linders (2) abgedichtet ist.
6. Linearantrieb nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pneumatikkolbenanordnung (5) eine die Membran (9)
radial umgebende zylindrische Hülse (12) aufweist, wobei ra
dial zwischen dieser Hülse (12) und der Membran (9) die Vor
spannungskammer (18) ausgebildet ist.
7. Linearantrieb nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das radial zwischen der Hülse (12) und dem Pneumatikzy
linder (2) ein Ringraum (13) ausgebildet ist, der einerseits
gegenüber dem vom Plunger (26) durchdrungenen Abschnitt (19)
des Pneumatikzylinders (2) und andererseits gegenüber dem -
von der Antriebsstange (29) durchdrungenen Abschnitt (20)
des Pneumatikzylinders (2) abgedichtet ist, wobei die
Pneumatikverbindung (39) mit dem Ringraum (13) kommuniziert,
in dem über einen Pneumatikanschluß (14) der Entgasungsdruck
herrscht.
8. Linearantrieb nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pneumatikanschluß durch eine Radialöffnung (14) im
Pneumatikzylinder (2) gebildet ist, so daß der Entgasungs
druck einem Umgebungsdruck entspricht, der außen am Pneuma
tikzylinder (2) anliegt.
9. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran (9) an einem axialen Endabschnitt, der dem
von der Antriebsstange (29) durchdrungenen Abschnitt (20)
des Pneumatikzylinders (2) zugewandt ist, einen radial vor
stehenden Dichtkragen (31) aufweist, der an der Hülse (12)
radial dichtend anliegt.
10. Linearantrieb nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran (9) in einem Axialabschnitt, der bezüglich
der Zwischenschicht (38) radial außen angeordnet ist und der
zwischen dem Dichtkragen (31) und einem dem von der An
triebsstange (29) durchdrungenen Abschnitt (20) des Pneuma
tikzylinders (2) zugewandten Ende der Membran (9) angeordnet
ist, mindestens eine Radialöffnung (47) aufweist, die einen
Bestandteil der Pneumatikverbindung (39) bildet.
11. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axialen Enden der Innenmembran (45) und der Außen
membran (46) als radial nach außen abstehende Ringkragen
(48, 49, 50, 51) ausgebildet sind, wobei an jedem axialen
Membranende die zugehörigen Ringkragen (48, 50) und (49, 51)
von Innenmembran (45) und Außenmembran (46) axial dichtend
aneinander anliegen.
12. Linearantrieb nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einer axialen Seite des Ringkragens (48, 49) der In
nenmembran (45) mindestens ein axial vorstehender, ringför
miger Vorsprung (53) und/oder mindestens eine axial eindrin
gende, ringförmige Vertiefung ausgebildet ist, der bzw. die
mit einer komplementären Vertiefung (52) bzw. mit einem kom
plementären Vorsprung an der zugewandten Seite des Ringkra
gens (50, 51) der Außenmembran (46) dichtend zusammenwirkt.
13. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche
1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Drucksensor (57) vorgesehen ist, der den Hydraulik
druck im Hydraulikzylinder (8) erfaßt.
14. Linearantrieb nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Linearantrieb (1) einen Hydraulikanschluß (56) auf
weist, durch den der Hydraulikzylinder (8) mit Hydraulikmit
tel füllbar bzw. nachfüllbar ist, daß der Drucksensor (57)
mit dem Hydraulikanschluß (56) kommuniziert oder an diesen
angeschlossen ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10011002A DE10011002C2 (de) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen Druckübersetzer |
DE50102134T DE50102134D1 (de) | 2000-03-07 | 2001-03-06 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen druckübersetzer |
AT01915078T ATE265623T1 (de) | 2000-03-07 | 2001-03-06 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen druckübersetzer |
PCT/DE2001/000827 WO2001066958A1 (de) | 2000-03-07 | 2001-03-06 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen druckübersetzer |
EP01915078A EP1261808B1 (de) | 2000-03-07 | 2001-03-06 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen druckübersetzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10011002A DE10011002C2 (de) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen Druckübersetzer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10011002A1 DE10011002A1 (de) | 2001-09-27 |
DE10011002C2 true DE10011002C2 (de) | 2002-01-31 |
Family
ID=7633788
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10011002A Expired - Fee Related DE10011002C2 (de) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen Druckübersetzer |
DE50102134T Expired - Lifetime DE50102134D1 (de) | 2000-03-07 | 2001-03-06 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen druckübersetzer |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50102134T Expired - Lifetime DE50102134D1 (de) | 2000-03-07 | 2001-03-06 | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen druckübersetzer |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1261808B1 (de) |
AT (1) | ATE265623T1 (de) |
DE (2) | DE10011002C2 (de) |
WO (1) | WO2001066958A1 (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2243144B1 (es) * | 2004-12-28 | 2007-02-16 | Enrique Angel Vidal Ramo | Sistema de control de un brazo mecanico. |
RU2559079C1 (ru) * | 2014-05-19 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Гидроцилиндр с обводом |
CN111283672A (zh) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 北华大学 | 环形截面气动柔性轴向驱动器 |
DE102019216453A1 (de) | 2019-10-25 | 2021-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Hydrostatischer Zylinder mit Gasdruckspeicher |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2522380A1 (de) * | 1975-05-21 | 1976-12-02 | Teves Gmbh Alfred | Druckspeicher |
DE19758159A1 (de) * | 1997-01-04 | 1998-08-20 | Heinrich Van De Dr Ing Loecht | Linearantrieb mit integrierten pneumohydraulischen Druckübersetzer |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2945353A (en) * | 1956-08-23 | 1960-07-19 | Glas Maurus | Hydraulic cylinder unit |
DE2258593A1 (de) * | 1972-11-30 | 1974-06-12 | Erhard Stueber | Druckgasbetaetigter zylinder mit hydraulischer kraftverstaerkung |
-
2000
- 2000-03-07 DE DE10011002A patent/DE10011002C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-06 DE DE50102134T patent/DE50102134D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-06 AT AT01915078T patent/ATE265623T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-03-06 WO PCT/DE2001/000827 patent/WO2001066958A1/de active IP Right Grant
- 2001-03-06 EP EP01915078A patent/EP1261808B1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2522380A1 (de) * | 1975-05-21 | 1976-12-02 | Teves Gmbh Alfred | Druckspeicher |
DE19758159A1 (de) * | 1997-01-04 | 1998-08-20 | Heinrich Van De Dr Ing Loecht | Linearantrieb mit integrierten pneumohydraulischen Druckübersetzer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1261808B1 (de) | 2004-04-28 |
DE50102134D1 (de) | 2004-06-03 |
ATE265623T1 (de) | 2004-05-15 |
WO2001066958A1 (de) | 2001-09-13 |
EP1261808A1 (de) | 2002-12-04 |
DE10011002A1 (de) | 2001-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0579037B1 (de) | Hydropneumaischer Druckübersetzer | |
DE112019002974T5 (de) | Hydraulischer Dämpfer | |
DE2505553C2 (de) | Druckmittelgespeister Betätigungszylinder | |
DE102005045937B4 (de) | Kolbenpumpe für eine Schlupfregelung aufweisende Fahrzeugbremsanlage | |
WO2006005452A1 (de) | Antriebseinheit | |
DE102006022551B3 (de) | Hauptbremszylinder | |
DE8717447U1 (de) | Hydraulischer Drehmomentimpulsgenerator | |
DE10011002C2 (de) | Linearantrieb mit integriertem pneumohydraulischen Druckübersetzer | |
DE3146845A1 (de) | Einrichtung zur endabbremsung des arbeitskolbens eines doppeltwirkenden arbeitszylinders | |
EP0141215A1 (de) | Druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder mit einer Einrichtung zum Dämpfen der Endabbremsung des Arbeitskolbens | |
EP1703185B1 (de) | Coaxialventil | |
DE2551126A1 (de) | Hydropneumatischer ventilantrieb | |
DE3607419C1 (en) | Pressure-medium-operated cylinder/pump unit | |
DE10026616A1 (de) | Druckübersetzer, insbesondere hydropneumatischer Druckübersetzer | |
DE3146998A1 (de) | Einrichtung zur endabbremsung des arbeitskolbens eines doppeltwirkenden arbeitszylinders | |
DE3023027A1 (de) | Nichtdruckausgeglichene hydraulische ventilvorrichtung | |
DE19825428A1 (de) | Nutringdichtung | |
DE2558338C3 (de) | Hydraulischer Kraftverstärker für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage | |
DE10154465A1 (de) | Schließeinheit für eine Kunststoffverarbeitungsmaschine | |
EP1270955B1 (de) | Einrichtung zum kraftschlüssigen Fixieren eines Vorschubkolbens an einer Kolbenstange einer Druckmittelzylindereinheit | |
DE3625805A1 (de) | Hydraulischer druckuebersetzer | |
DE102005052692B3 (de) | Elektrohydraulische Überwachungseinrichtung | |
DE3929936C2 (de) | ||
DE3801684A1 (de) | Hydraulik - zylinder mit formstabiler kolbenfuehrung | |
WO1996041692A1 (de) | Hydraulische druckübersetzereinheit, insbesondere für eine nach dem innenhochdruckumformverfahren arbeitende presse |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |