DE102012007170B3

DE102012007170B3 - Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012007170B3
Application number: DE201210007170
Authority: DE
Inventors: Erwin Bezjak
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2012-04-07
Filing date: 2012-04-07
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2032-04-08

Abstract

Es wird eine Antriebsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die einen Arbeitszylinder (2) aufweist, der eine bewegliche Abtriebseinheit (5) mit einem Kolben (7) und einer Kolbenstange (8) enthält. Durch den Kolben (7) werden zwei Antriebskammern (14, 15) voneinander abgeteilt, von denen eine vordere Antriebskammer (14) von der Kolbenstange (8) durchsetzt ist. An die vordere Antriebskammer (14) schließt sich eine Zusatzkammer (22) an, die ebenfalls von der Kolbenstange (8) durchsetzt ist. Ein in der Abtriebseinheit (5) verlaufender Überströmkanal (32) gestattet unter gewissen Druckverhältnissen eine Fluidverbindung zwischen den beiden Antriebskammern (14, 15). An die vordere Antriebskammer (14) ist ein Steuerventil (45) angeschlossen, das durch ein vom Druck in der Zusatzkammer (22) gebildetes Entsperrsignal in eine Affenstellung schaltbar ist, um die vordere Antriebskammer (14) druckmäßig zu entlasten und eine Arbeitshubphase der Abtriebseinheit (5) mit erhöhter Stellkraft zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, mit einem fluidbetätigten Arbeitszylinder, der ein Gehäuse aufweist, in dem ein Kolben eine mit einem ersten Steuerkanal kommunizierende vordere Antriebskammer von einer mit einem zweiten Steuerkanal kommunizierenden hinteren Antriebskammer abteilt, wobei der Kolben Bestandteil einer durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der Antriebskammern zu einer ausfahrenden oder einfahrenden Hubbewegung antreibbaren Abtriebseinheit ist, die außerdem eine von dem Kolben wegragende Kolbenstange aufweist, die die vordere Antriebskammer und eine die vordere Antriebskammer stirnseitig begrenzende vordere Abschlusswand durchsetzt, wobei die beiden Antriebskammern während einer anfänglichen Vorhubphase der ausfahrenden Hubbewegung der Abtriebseinheit, bei der sich der Kolben an die vordere Abschlusswand annähert, durch einen Überströmkanal hindurch in Fluidverbindung miteinander stehen und während einer sich an die Vorhubphase anschließenden Arbeitshubphase der ausfahrenden Hubbewegung voneinander abgetrennt sind, wobei die vordere Antriebskammer während der Arbeitshubphase mittels eines in den ersten Steuerkanal eingeschalteten Steuerventils druckentlastet ist.
Eine aus der DE 10 2006 041 707 B4 bekannte Antriebsvorrichtung dieser Art enthält einen beispielsweise als Bestandteil einer Kniehebel-Spannvorrichtung ausgebildeten fluidbetätigten Arbeitszylinder, der über eine sich aus einem Kolben und einer Kolbenstange zusammensetzende Abtriebseinheit verfügt, die durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung zweier vom Kolben im Innern eines Gehäuses des Arbeitszylinders voneinander abgeteilter Antriebskammern zu einer linearen Hubbewegung antreibbar ist. Insbesondere besteht hier die Möglichkeit, die Abtriebseinheit ausgehend von einer in das Gehäuse eingefahrenen Stellung im Rahmen einer ausfahrenden Hubbewegung derart zu verschieben, dass sich der Kolben an eine die vordere Antriebskammer begrenzende vordere Abschlusswand annähert. Aufgrund einer besonderen fluidischen Verschaltung der beiden Antriebskammern lässt sich der Arbeitszylinder energiesparend betreiben. Diese Verschaltung bewirkt, dass die ausfahrende Hubbewegung in eine anfängliche Vorhubphase mit geringer Stellkraft und eine sich daran schließende Arbeitshubphase mit erhöhter Stellkraft unterteilt wird. Die Unterteilung resultiert daraus, dass die beiden Antriebskammern während der Vorhubphase mittels eines Überströmkanals miteinander kommunizieren, so dass nur die Flächendifferenz der beiden Stirnflächen des Kolbens für die Erzeugung der Stellkraft verantwortlich ist. Der Übergang zur Arbeitshubphase ergibt sich durch direkte mechanische Betätigung eines in das Gehäuse integrierten Steuerventils durch den Kolben der Abtriebseinheit. Bei dieser Betätigung wird der Überströmkanal geschlossen und gleichzeitig eine Entlüftung der vorderen Antriebskammer hervorgerufen. Somit unterliegt der Kolben während der Antriebshubphase einer stark vergrößerten Druckdifferenz mit dem Ergebnis einer hohen Stellkraft.
Ungeachtet der vorteilhaften Funktionalität unterliegt der Arbeitszylinder der bekannten Antriebsvorrichtung einem relativ hohen Verschleiß, der vor allem auf das mechanische Zusammenwirken zwischen dem Kolben und dem Steuerventil zurückzuführen ist.
Aus der DE 41 08 220 C2 ist eine Antriebsvorrichtung bekannt, die einen fluidbetätigten Arbeitszylinder enthält, in dem ein Kolben eine vordere von einer hinteren Arbeitskammer abtrennt. An die vordere Arbeitskammer schließen sich zwei Zusatzkammern an, die wie die vordere Arbeitskammer von einer mit dem Kolbenverbundenen Kolbenstange durchsetzt sind.
Die WO 2010/127690 A1 offenbart eine Spannvorrichtung, die einen mit Druckluft betätigten Arbeitszylinder aufweist, der mit einem Verstellkolben und einem Ringkolben ausgestattet ist. Durch Betätigung eines Steuerventils wird bei Beendigung eines Leerhubes die vom Ringkolben aus dem zugeordneten Ringzylinderraum verdrängte restliche Druckluftmenge über einen Kanal an einen Rücklauf angeschlossen, wobei bei oder kurz nach Betätigung des Steuerventils der volle Luftdruck die druckwirksame Fläche des Verstellkolbens beaufschlagt und einen Krafthub bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die einen energiesparenden Betrieb der Antriebsvorrichtung in Kombination mit einer geringen Verschleißanfälligkeit ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die vordere Antriebskammer durch die vordere Abschlusswand von einer sich axial anschließenden und von der Kolbenstange ebenfalls durchsetzten Zusatzkammer fluiddicht abgetrennt ist, dass der Überströmkanal in der Abtriebseinheit ausgebildet ist und umfangsseitig an der Kolbenstange über mindestens eine Steueröffnung ausmündet, deren axialer Abstand zum Kolben so gewählt ist, dass sie während der Vorhubphase innerhalb der vorderen Antriebskammer und während der Arbeitshubphase innerhalb der Zusatzkammer liegt, und dass das Steuerventil einen Entsperreingang aufweist und mittels eines an diesen Entsperreingang anlegbaren fluidischen Entsperrsignals aus einer eine Druckentlastung der vorderen Antriebskammer verhindernden Absperrstellung in eine diese Druckentlastung ermöglichende Offenstellung schaltbar ist, wobei die Zusatzkammer zur Bereitstellung des fluidischen Entsperrsignals an den Entsperrreingang angeschlossen ist.
Auf diese Weise ist ein energiesparender und zugleich verschleißarmer Betrieb des fluidbetätigten Arbeitszylinders möglich, wobei die hierzu getroffenen Maßnahmen einfach und kostengünstig realisierbar sind und mangels Erfordernis elektronischer Steuerungsmittel eine sehr geringe Störungsanfälligkeit aufweisen. Während der Arbeitshubphase der ausfahrenden Hubbewegung stehen die beiden Antriebskammern mittels des in die Abtriebeinheit integrierten Überströmkanals auf dem gleichen Druckpotential, so dass die Vorschubkraft im Wesentlichen allein durch die Flächendifferenz der beiden Stirnflächen des Kolbens hervorgerufen wird. Zur Ausführung der Vorhubbewegung ist in der hinteren Antriebskammer nur das geringe Fluidvolumen zu ergänzen, das über das aus der vorderen Antriebskammer verdrängte Fluidvolumen hinausgeht. Das aus einer vorherigen einfahrenden Hubbewegung noch in der ersten Antriebskammer befindliche Antriebsfluid wird nicht ungenutzt zur Atmosphäre ausgegeben, sondern durch den Überströmkanal hindurch in die hintere Antriebskammer umgeleitet. Die daraus resultierende energiesparende Vorhubphase dauert so lange, bis die am Außenumfang der Kolbenstange befindliche Steueröffnung des Überströmkanals durch die vordere Abschlusswand hindurchgetreten und in die Zusatzkammer eingetaucht ist. In diesem, den Beginn der Arbeitshubphase definierenden Moment wird das bisher eine Druckentlastung der ersten Antriebskammer verhindernde Steuerventil durch ein aus der Zusatzkammer abgegriffenes fluidisches Entsperrsignal in eine Offenstellung umgeschaltet, die die Druckentlastung der vorderen Antriebskammer ermöglicht, so dass sich eine umgehende Erhöhung der am Kolben der Abtriebseinheit anstehenden Druckdifferenz einstellt, die für eine hohe Stellkraft während der Arbeitshubphase verantwortlich ist. Da das Steuerventil mittels eines fluidischen Signals betätigt wird, unterliegt es einem nur sehr geringen Verschleiß. Gleiches gilt für die Abtriebseinheit, die zum Hervorrufen des fluidischen Entsperrsignals keiner mechanischen Interaktion mit dem Steuerventil bedarf.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das an die erste Antriebskammer angeschlossene Steuerventil ist zweckmäßigerweise als sogenanntes entsperrbares Rückschlagventil ausgebildet, das im Normalbetrieb eine Fluidströmung in Richtung zur vorderen Antriebskammer zulässt und in der Gegenrichtung absperrt. Durch ein fluidisches Entsperrsignal kann das entsperrbare Rückschlagventil unabhängig von der an ihm anliegenden Druckdifferenz in seine Offenstellung geschaltet werden. Dieses fluidische Entsperrsignal wird aus der Zusatzkammer entnommen und liegt dann an, wenn die Steueröffnung des Überströmkanals während der ausfahrenden Hubbewegung der Abtriebseinheit in die Zusatzkammer eintaucht. Originär stammt das fluidische Entsperrsignal somit aus der zweiten Antriebskammer, die während der Arbeitshubphase durch den Überströmkanal hindurch mit der Zusatzkammer in Fluidverbindung steht.
Die Ausbildung des Steuerventils als Rückschlagventil hat als solches den Vorteil, dass ohne eine spezielle Ansteuerung die Möglichkeit besteht, durch den ersten Steuerkanal hindurch von außen her Druckmedium in die vordere Antriebskammer einzuspeisen, wenn die Abtriebseinheit nach Abschluss der Arbeitshubphase zu einer einfahrenden Hubbewegung angetrieben werden soll.
Damit die Abtriebseinheit nach Abschluss der Arbeitshubphase durch Fluidbeaufschlagung der vorderen Antriebskammer wieder in das Gehäuse eingefahren werden kann, ist in den Verlauf des Überströmkanals zweckmäßigerweise ein Ventil eingeschaltet, das in der Lage ist, ein Überströmen von Fluid aus der vorderen Antriebskammer in die hintere Antriebskammer zu verhindern. Es besteht mithin die Möglichkeit, zum Hervorrufen einer einfahrenden Hubbewegung der Abtriebseinheit die hintere Antriebskammer druckmäßig zu entlasten und gleichzeitig die vordere Antriebskammer mit einem Überdruck zu beaufschlagen, ohne hierbei ein Überströmen von Fluid aus der vorderen Antriebskammer in die hintere Antriebskammer hervorzurufen.
Besonders zweckmäßig ist hierbei eine Ausgestaltung des vorgenannten Ventils als Rückschlagventil, das in der Richtung zur vorderen Antriebskammer öffnet und in der Richtung zur hinteren Antriebskammer schließt. Dadurch ist zum einen während der Vorhubphase ein Fluidübertritt zwischen den beiden Antriebskammern und während der Arbeitshubphase ein Fluidübertritt zwischen der hinteren Antriebskammer und der Zusatzkammer möglich, während zum anderen während der einfahrenden Hubbewegung ein Fluidübertritt aus der vorderen Antriebskammer in die hintere Antriebskammer verhindert ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung ist an die Zusatzkammer ein Druckentlastungskanal angeschlossen, der mit einer Drucksenke verbunden ist und hierbei insbesondere zur Atmosphäre führt. In diesen Druckentlastungskanal ist ein weiteres Steuerventil eingeschaltet, das zumindest während der Arbeitshubphase der Abtriebseinheit eine Absperrstellung einnimmt, in der es den Druckentlastungskanal so verschließt, dass ein Fluidaustritt aus der Zusatzkammer verhindert ist. Mithin kann sich während der Arbeitshubphase in der Zusatzkammer der das fluidische Entsperrsignal für das an die vordere Antriebskammer angeschlossene Steuerventil bildende Fluiddruck aufbauen. Das weitere Steuerventil verfügt allerdings über einen Steuereingang, an den ein Öffnungs-Steuersignal anlegbar ist, um es in eine Offenstellung umzuschalten, die eine Fluidverbindung zwischen der Zusatzkammer und der Drucksenke hervorruft. Diese Funktionalität hat den Vorteil, dass die Zusatzkammer in die Atmosphäre entlüftbar ist, um das fluidische Entsperrsignal zu eliminieren, das das an die vordere Antriebskammer angeschlossene Steuerventil in seiner Offenstellung hält. Mithin befindet sich dieses Steuerventil bei einer neuerlichen Vorhubphase wiederum in seiner Absperrstellung, um die Druckentlastung der vorderen Antriebskammer zu verhindern und den internen Fluidübertritt zwischen den beiden Antriebskammern hervorzurufen.
Das weitere Steuerventil ist vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet, das normalerweise eine Fluidströmung in Richtung zur Drucksenke verhindert und das durch das Öffnungs-Steuersignal zwangsweise in die Offenstellung schaltbar ist, in der die Zusatzkammer druckmäßig entlastet wird. Hiervon abweichend könnte das Steuerventil beispielsweise auch als 2/2-Wegeventil konzipiert sein, das mittels einer Federeinrichtung normalerweise in einer Absperrstellung gehalten wird.
Von Vorteil ist jedenfalls, wenn der Steuereingang des weiteren Steuerventils zum Empfang eines fluidischen Öffnungs-Steuersignals ausgebildet ist. Folglich kann die Schaltstellung des weiteren Steuerventils mittels eines fluidischen Steuersignals beeinflusst werden, was einen vorteilhaften Verzicht auf elektrische Ausstattungskomponenten ermöglicht.
Das fluidische Entsperrsignal für das in den Verlauf des ersten Steuerkanals eingeschaltete Steuerventil wird zweckmäßigerweise entweder direkt aus der Zusatzkammer abgegriffen oder aus einem Kanalabschnitt, der sich zwischen dieser Zusatzkammer und dem vorstehend erläuterten weiteren Steuerventil erstreckt.
Um die Hubbewegung der Abtriebseinheit hervorzurufen und die jeweils gewünschte Hubrichtung vorzugeben, enthält die Antriebsvorrichtung zweckmäßigerweise eine an den fluidbetätigten Arbeitszylinder angeschlossene Richtungs-Steuerventileinrichtung. Diese Richtungs-Steuerventileinrichtung ist zweckmäßigerweise von einem elektrisch betätigbaren Mehrwegeventil gebildet, beispielsweise von einem 4/2-Mehrwegeventil. Die Richtungs-Steuerventileinrichtung kann wahlweise in wenigstens einer von zwei Stellungen positioniert werden, wobei eine Stellung eine Ausfahr-Schaltstellung und eine andere Stellung eine Einfahr-Schaltstellung ist. Die Ausfahr-Schaltstellung bewirkt die ausfahrende Hubbewegung, die Einfahr-Schaltstellung die einfahrende Hubbewegung der Abtriebseinheit. Eine das Antriebsfluid liefernde Druckquelle ist in der Ausfahr-Schaltstellung mit dem zweiten Steuerkanal und in der Einfahr-Schaltstellung mit dem ersten Steuerkanal verbunden. Gleichzeitig ist eine Drucksenke in der Ausfahr-Schaltstellung mit dem ersten Steuerkanal und in der Einfahr-Schaltstellung mit dem zweiten Steuerkanal verbunden.
Das das weitere Steuerventil zwangsweise öffnende Öffnungs-Steuersignal ist vorzugsweise vom Betriebszustand der Richtungs-Steuerventileinrichtung abgeleitet. Es wird stets dann erzeugt, wenn die Richtungs-Steuerventileinrichtung die Einfahr-Schaltstellung einnimmt.
Vorzugsweise wird das Öffnungs-Steuersignal für das weitere Steuerventil als fluidisches Signal aus einem Kanalabschnitt des ersten Steuerkanals abgegriffen, der sich zwischen der Richtungs-Steuerventileinrichtung und dem in den ersten Steuerkanal eingeschalteten Steuerventil erstreckt.
Für den in die Abtriebseinheit integrierten Überströmkanal empfiehlt sich eine dahingehende Ausgestaltung, dass er einen sich koaxial in der Abtriebseinheit erstreckenden ersten Kanalabschnitt aufweist, der in mindestens einen in der Kolbenstange quer zur Längsachse der Abtriebseinheit verlaufenden zweiten Kanalabschnitt übergeht. Während der erste Kanalabschnitt an der dem zweiten Kanalabschnitt entgegengesetzten Stirnseite an der der Kolbenstange entgegengesetzten Stirnfläche des Kolbens in die hintere Antriebskammer ausmündet, führt der zweite Kanalabschnitt zum Außenumfang der Kolbenstange und mündet dort mit der Steueröffnung aus, die in Abhängigkeit von der momentanen Hubposition der Abtriebseinheit eine Verbindung des Überströmkanals mit entweder der vorderen Antriebskammer oder der Zusatzkammer herstellt.
Zu Gunsten einer kompakten Bauweise ist die Zusatzkammer zweckmäßigerweise im Innern des Gehäuses des Arbeitszylinders ausgebildet, wie dies auch für die beiden Antriebskammern zutrifft. Die Zusatzkammer ist rückseitig von der vorderen Abschlusswand begrenzt, die als Trennwand zwischen der Zusatzkammer und der vorderen Antriebskammer angeordnet ist. An der Vorderseite ist die Zusatzkammer von einer vorderen stirnseitigen Gehäusewand des Gehäuses begrenzt. Die Kolbenstange der Abtriebseinheit durchsetzt sowohl die vordere Abschlusswand als auch die vordere stirnseitige Gehäusewand des Gehäuses in jeweils gleitverschieblicher, abgedichteter Weise.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung illustriert in 1 bis 6 in je einem Schaltbild eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in unterschiedlichen Betriebsphasen. Es zeigen im Einzelnen:
1 die Antriebsvorrichtung in der eingefahrenen Stellung der Abtriebseinheit zu Beginn der Vorhubphase der ausfahrenden Hubbewegung,
2 die Antriebsvorrichtung während des Endstadiums der Vorhubphase der Abtriebseinheit unmittelbar vor dem Übergang in die Arbeitshubphase,
3 die Antriebsvorrichtung zu Beginn der Arbeitshubphase der Abtriebseinheit,
4 die Antriebsvorrichtung zum Ende der Arbeitshubphase der Abtriebseinheit,
5 die Antriebsvorrichtung zu Beginn der einfahrenden Hubbewegung nach erfolgter Umschaltung der vorzugsweise vorhandenen Richtungs-Steuerventileinrichtung, und
6 die Antriebsvorrichtung während der einfahrenden Hubbewegung bei neuerlichem Erreichen der eingefahrenen Stellung.
Die insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Antriebsvorrichtung enthält einen fluidbetätigten Arbeitszylinder 2, der mittels eines Antriebsfluides betrieben wird. Bei dem Antriebsfluid handelt es sich vorzugsweise um Druckluft oder um ein anderes gasförmiges Medium. Ein Betrieb mittels eines hydraulischen Mediums ist jedoch ebenfalls möglich.
Der Arbeitszylinder 2 verfügt über ein Gehäuse 3 und eine relativ zu dem Gehäuse 3 unter Ausführung einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Hubbewegung 4 linear bewegbare und insbesondere verschiebbare Abtriebseinheit 5.
Die Abtriebseinheit 5 hat eine Längserstreckung mit Längsachse 6. Die Hubbewegung 4 ist in Achsrichtung der Längsachse 6 orientiert.
Die Abtriebseinheit 5 enthält einen Kolben 7 und eine fest mit dem Kolben 7 verbundene Kolbenstange 8. Die Kolbenstange 8 ragt einseitig axial von dem Kolben 7 weg.
Das Gehäuse 3 definiert einen länglichen Arbeitsraum 12, in dem der Kolben 7 axial gleitverschieblich angeordnet ist. Der Kolben 7 steht mit einer peripheren Zylinderwand 13 gleitverschieblich in dynamischem Dichtkontakt und unterteilt dadurch den Arbeitsraum 12 in eine vordere Antriebskammer 14 und eine hintere Antriebskammer 15. Stirnseitig ist die vordere Antriebskammer 14 von einer vorderen Abschlusswand 16 und die hintere Antriebskammer 15 von einer hinteren Abschlusswand 17 des Gehäuses 3 begrenzt.
Die periphere Zylinderwand 13 erstreckt sich vorne über die vordere Abschlusswand 16 axial hinaus und endet im Bereich einer vorderen stirnseitigen Gehäusewand 18 des Gehäuses 3. Letztere ist mit axialem Abstand zu der vorderen Abschlusswand 16 angeordnet, wobei der Ausdruck ”axial” hier, wie auch an anderer Stelle, als Achsrichtung der Längsachse 6 zu verstehen ist.
Die hintere Abschlusswand 17 des Arbeitsraumes 12 fungiert zweckmäßigerweise zugleich als hintere stirnseitige Gehäusewand des Gehäuses 3.
Die vordere stirnseitige Gehäusewand 18 begrenzt zusammen mit der vorderen Abschlusswand 16 und dem sich zwischen diesen beiden Wänden erstreckenden Längenabschnitt der peripheren Zylinderwand 13 eine Zusatzkammer 22, die der vorderen Antriebskammer 14 axial vorgeschaltet ist. Die vordere Abschlusswand 16 fungiert somit zweckmäßigerweise als Trennwand zwischen der vorderen Antriebskammer 14 und der Zusatzkammer 22.
Die Kolbenstange 8 erstreckt sich ausgehend vom Kolben 7 nach vorne in Richtung zur vorderen Abschlusswand 16, wobei sie nacheinander die vordere Antriebskammer 14, die vordere Abschlusswand 16, die Zusatzkammer 22 und die vordere stirnseitige Gehäusewand 18 durchsetzt. Mit einem vorderen Endabschnitt 23 ragt die Kolbenstange 8 unabhängig von ihrer bezüglich des Gehäuses 3 eingenommenen Axialposition stirnseitig aus dem Gehäuse 3 heraus. Dieser vordere Endabschnitt 23 ist zum Kraftabgriff nutzbar und enthält zweckmäßigerweise eine nicht weiter abgebildete Befestigungsschnittstelle, mit der eine zu bewegende weitere Komponente koppelbar oder gekoppelt ist.
Die vordere Abschlusswand 16 verfügt über eine von der Kolbenstange 8 unter Abdichtung durchsetzte Durchbrechung 24. Die vordere stirnseitige Gehäusewand 18 weist eine ebenfalls unter Abdichtung von der Kolbenstange 8 gleitverschieblich durchsetzte Durchbrechung 25 auf. Im Bereich jeder Durchbrechung 24, 25 ist hierzu zweckmäßigerweise jeweils mindestens eine die Kolbenstange 8 unter dynamischem Dichtkontakt umschließende ringförmige Dichtungseinrichtung angeordnet.
Der Kolben 7 hat eine der vorderen Abschlusswand 16 zugewandte vordere Stirnfläche 26. Ferner verfügt er über eine diesbezüglich entgegengesetzt orientierte, der hinteren Abschlusswand 17 zugewandte hintere Stirnfläche 27. Die vordere Stirnfläche 26 ist eine Ringfläche und um die Querschnittsfläche der Kolbenstange 8 kleiner als die hintere Stirnfläche 27.
In die vordere Antriebskammer 14 mündet ein erster Steuerkanal 28 ein. Ein diesbezüglich separater zweiter Steuerkanal 29 mündet in die hintere Antriebskammer 15 ein. Die Kanalmündungen liegen zweckmäßigerweise jeweils im Bereich der vorderen Abschlusswand 16 beziehungsweise der hinteren Abschlusswand 17.
In die Abtriebseinheit 5 ist Überströmkanal 32 integriert. Er macht die Hubbewegung 4 der Abtriebseinheit 5 synchron mit.
Der Überströmkanal 32 hat eine erste Kanalmündung 33, über die er mit der hinteren Antriebskammer 15 kommuniziert. Sie befindet sich insbesondere an der hinteren Stirnfläche 27 des Kolbens 7 und dort vorzugsweise flächenmittig.
Mindestens eine und beispielsweise genau eine zweite Kanalmündung 34 des Überströmkanals 32, die im Folgenden auch als Steueröffnung 34 bezeichnet wird, befindet sich am Außenumfang 35 der Kolbenstange 8, und zwar in einem axialen Abstand ”a” zum Kolben 7 und insbesondere zu dessen vorderer Stirnfläche 26.
Vorzugsweise enthält der Überströmkanal 32 einen sich koaxial in der Abtriebseinheit 5 erstreckenden ersten Kanalabschnitt 32a, der sich teils durch den Kolben 7 und teils durch die Kolbenstange 8 erstreckt und der einerseits mit der ersten Kanalmündung 33 zur hinteren Antriebskammer 15 ausmündet. An den der ersten Kanalmündung 33 axial entgegengesetzten Endbereich des ersten Kanalabschnittes 32a schließt sich mindestens ein quer zu der Längsachse 6 orientierter zweiter Kanalabschnitt 32b des Überströmkanals 32 an, der über die Steueröffnung 34 zum Außenumfang 35 der Kolbenstange 8 ausmündet.
In den Verlauf des Überströmkanals 32 ist ein Rückschlagventil 36 eingeschaltet. Das Rückschlagventil 36 hat ein durch Federmittel 37 in eine Schließstellung vorgespanntes Rückschlagventilglied 38. Das Rückschlagventilglied 38 ist aufgrund der an ihm anliegenden Druckdifferenz zwischen einer den Überströmkanal 32 verschließenden Schließstellung und einer den Überströmkanal für einen Fluiddurchtritt freigebenden Offenstellung bewegbar. Durch die Federmittel 37 ist das Rückschlagventilglied 38 normalerweise in die Schließstellung vorgespannt. Die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils 36 weist in der Richtung zur vorderen Antriebskammer 14, so dass das Rückschlagventil 36 in die Offenstellung gelangt, wenn von der Seite der hinteren Antriebskammer 15 her eine größere Betätigungskraft auf es einwirkt als von der Seite der vorderen Antriebskammer 14 her.
Wenn die beiden Antriebskammern 14, 15 drucklos sind, befindet sich das Rückschlagventilglied 38 jedenfalls in der Schließstellung.
An die beiden Steuerkanäle 28, 29 ist zweckmäßigerweise eine Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 angeschlossen. Sie kann wie abgebildet separat vom Arbeitszylinder 2 angeordnet sein oder aber auch zu einer Baugruppe mit dem Arbeitszylinder 2 zusammengefasst sein. Bevorzugt ist die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 von einem elektrisch betätigbaren Mehrwegeventil gebildet, wobei das Ausführungsbeispiel eine Bauform als 4/2-Wegeventil zeigt. Die Betätigungsart ist hier insbesondere elektro-pneumatisch vorgesteuert.
Anstelle einer Ausführung als Zweistellungsventil kommt für die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 insbesondere auch eine Ausführung als Dreistellungsventil in Frage. vorteilhaft ist jedenfalls, wenn die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 wahlweise in wenigstens zwei Schaltstellungen schaltbar ist, von denen die eine – in 1 bis 4 illustriert – als Ausfahr-Schaltstellung und die andere Schaltstellung – exemplarisch in 5 und 6 illustriert – als Einfahr-Schaltstellung bezeichnet werden soll.
Die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 ist in Abhängigkeit von der jeweils eingenommenen Schaltstellung in der Lage, die beiden Steuerkanäle 28, 29 wahlweise mit einer Druckquelle 43 oder mit einer Drucksenke 44 zu verbinden. Die Druckquelle 43 stellt das unter einem bestimmten Betriebsdruck stehende Antriebsfluid zur Verfügung. Die Drucksenke 44 unterliegt insbesondere atmosphärischem Druck und ist bei einem Betrieb mit Druckluft von der atmosphärischen Umgebung des Arbeitszylinders 2 gebildet.
In der Ausfahr-Schaltstellung der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 ist die Druckquelle 43 mit dem zweiten Steuerkanal 29 und die Drucksenke 44 mit dem ersten Steuerkanal 28 verbunden. In der Einfahr-Schaltstellung gemäß 5 und 6 stellt die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 eine Fluidverbindung zwischen der Druckquelle 43 und dem ersten Steuerkanal 28 sowie zwischen der Drucksenke 44 und dem zweiten Steuerkanal 29 her.
In den Verlauf des ersten Steuerkanals 28 ist ein Steuerventil 45 eingeschaltet, das zur besseren Unterscheidung im Folgenden als erstes Steuerventil 45 bezeichnet sei. Dieses erste Steuerventil 45 ist vorzugsweise als entsperrbares Rückschlagventil 45a ausgebildet. Selbiges enthält ein durch Federmittel 46a in eine Absperrstellung vorgespanntes Rückschlagventilglied 47, wobei eine dahingehende Konfiguration vorliegt, dass während des Normalbetriebes des entsperrbaren Rückschlagventils 45a eine Fluidströmung zwischen der vorderen Antriebskammer 14 und der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 verhindert ist, in der Gegenrichtung jedoch, also von der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 zur vorderen Antriebskammer 14, eine Fluidströmung möglich ist.
Unabhängig von diesem Normalbetrieb kann das entsperrbare Rückschlagventil 45a auch mittels eines separat zugeführten fluidischen Entsperrsignals aus der Absperrstellung in die Offenstellung umgeschaltet werden, und zwar unabhängig von der an dem Rückschlagventilglied 47 seitens des ersten Steuerkanals 28 anliegenden Druckdifferenz. Das entsperrbare Rückschlagventil 45a verfügt über einen Entsperreingang 48, an dem das fluidische Entsperrsignal einspeisbar ist. Wenn an dem Entsperreingang 48 ein fluidisches Entsperrsignal anliegt, schaltet das entsperrbare Rückschlagventil 45a unabhängig von den im ersten Steuerkanal 28 herrschenden Druckverhältnissen in die Offenstellung. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die vordere Antriebskammer 14 durch das entsperrbare Rückschlagventil 45a hindurch druckmäßig zu entlasten, wenn die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 die Ausfahr-Schaltstellung einnimmt. Allerdings ist diese Druckentlastung nur möglich, solange das fluidische Entsperrsignal das entsperrbare Rückschlagventil 45a in der Offenstellung hält.
Befindet sich die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 gemäß 5 und 6 in der Einfahr-Schaltstellung, kann das durch die Druckquelle 43 bereitgestellte Antriebsfluid das entsperrbare Rückschlagventil 45a in die Offenstellung umschalten und in die vordere Antriebskammer 14 einströmen, auch wenn an dem Entsperreingang 48 kein fluidisches Entsperrsignal anliegt.
Das fluidische Entsperrsignal für das entsperrbare Rückschlagventil 45a wird in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Arbeitszylinders 2 von dem in der Zusatzkammer 22 herrschenden Fluiddruck gebildet. Hierzu steht der Entsperreingang 48 über einen ersten Abgreifkanal 52 entweder direkt mit der Zusatzkammer 22 in Verbindung oder – wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist – mit einem Druckentlastungskanal 53, der die Zusatzkammer 22 mit einer Drucksenke 54 verbindet, wobei diese Verbindung allerdings mittels eines weiteren Steuerventils steuerbar ist, das im Folgenden als zweites Steuerventil 55 bezeichnet wird. Dieses zweite Steuerventil 55 ist in den Verlauf des Druckentlastungskanals 53 eingeschaltet. Die Drucksenke 54 ist zweckmäßigerweise mit der an die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 angeschlossenen Drucksenke 44 identisch und insbesondere von der den Arbeitszylinder 2 umgebenden Atmosphäre gebildet.
Der Abgreifkanal 52 ist an den zwischen der Zusatzkammer 22 und dem zweiten Steuerventil 55 verlaufenden Kanalabschnitt 53a des Druckentlastungskanals 53 angeschlossen.
Das zweite Steuerventil 55 hat ein Ventilglied 56, das durch Federmittel 57 des zweiten Steuerventils 55 normalerweise in einer Absperrstellung gehalten ist, die eine Fluidströmung aus der Zusatzkammer 22 zur Drucksenke 54 verhindert. Mit anderen Worten ist in der Absperrstellung des zweiten Steuerventils 55 eine Druckentlastung der Zusatzkammer 22 zur Drucksenke 54 ausgeschlossen. Allerdings besteht die Möglichkeit, das zweite Steuerventil 55 in eine die Druckentlastung der Zusatzkammer 22 ermöglichende Offenstellung umzuschalten, und zwar insbesondere unabhängig von den an dem Ventilglied 56 seitens des Druckentlastungskanals 53 herrschenden Druckverhältnissen. Der Öffnungsvorgang kann mittels eines Öffnungs-Steuersignals bewirkt werden, das an einen Steuereingang 58 des zweiten Steuerventils 55 anlegbar ist.
Der Steuereingang 58 ist zweckmäßigerweise zum Empfang eines fluidischen Öffnungs-Steuersignals ausgebildet. Mithin ist das zweite Steuerventil 55 direkt durch die Fluidkraft eines fluidischen Öffnungs-Steuersignals aus der Absperrstellung in die Offenstellung umschaltbar.
Als besonders einfache Form zur Realisierung des zweiten Steuerventils 55 empfiehlt sich ein entsperrbares Rückschlagventil 55a, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist. Dieses ist so in den Verlauf des Druckentlastungskanals 53 eingegliedert, dass es im Normalbetrieb eine Fluidströmung in Richtung zu der Drucksenke 54 verhindert, bei Bedarf jedoch durch das Öffnungs-Steuersignal zwangsweise in die Offenstellung umschaltbar ist.
Das für das zwangsweise Öffnen des vorzugsweise als entsperrbares Rückschlagventil 55a ausgebildeten zweiten Steuerventils 55 verantwortliche Öffnungs-Steuersignal ist zweckmäßigerweise vom Betriebszustand der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 abgeleitet. Exemplarisch liegt das Öffnungs-Steuersignal stets dann an, wenn die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 die Einfahr-Schaltstellung einnimmt. Während der Ausfahr-Schaltstellung der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 ist das Öffnungs-Steuersignal abgeschaltet.
Prinzipiell wäre eine entsprechende Ansteuerung elektrisch möglich, wenn das zweite Steuerventil 55 als elektrisch entsperrbares Ventil ausgebildet wäre. Da beim Ausführungsbeispiel das zweite Steuerventil 55 in vorteilhafter Weise so ausgebildet ist, dass es durch ein fluidisches Öffnungs-Steuersignal in die Offenstellung schaltbar ist, wird zweckmäßigerweise derjenige Fluiddruck als Öffnungs-Steuersignal verwendet, der in dem zwischen der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 und dem ersten Steuerventil 45 verlaufenden Eingangs-Kanalabschnitt 62 des ersten Steuerkanals 28 herrscht, wenn während der in 5 und 6 ersichtlichen Einfahr-Schaltstellung der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 das unter dem Betriebsdruck stehende Antriebsfluid in den ersten Steuerkanal 28 eingespeist wird.
Das Öffnungs-Steuersignal ist hier also ein fluidisches Signal mit einem Signaldruck, der dem Betriebsdruck des Antriebsfluides entspricht.
Die Zufuhr des Öffnungs-Steuersignals zu dem Steuereingang 58 erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines zur Fluidführung geeigneten Abgreifkanals 63, der einerseits an den Steuereingang 58 und andererseits an den Eingangs-Kanalabschnitt 62 des ersten Steuerkanals 28 angeschlossen ist.
Im Folgenden soll ein bevorzugter Betriebsablauf der Antriebsvorrichtung 1 geschildert werden. Ausgangspunkt ist hierbei die in 1 illustrierte eingefahrene Stellung der Abtriebseinheit 5, wobei in der vorderen Antriebskammer 14 noch das Antriebsfluid eingesperrt ist, durch das die Abtriebseinheit 5 in die eingefahrene Stellung verschoben wurde.
Der Betriebszyklus beginnt gemäß 1 mit in die Ausfahr-Schaltstellung geschalteter Richtungs-Steuerventileinrichtung 42. Hierdurch wird Antriebsfluid aus der Druckquelle 43 durch den zweiten Steuerkanal 29 in die hintere Antriebskammer 15 eingespeist. Gleichzeitig ist ein Fluidaustritt aus der vorderen Antriebskammer 14 durch den ersten Steuerkanal 28 hindurch ausgeschlossen, weil das erste Steuerventil 45 infolge eines drucklosen beziehungsweise entlüfteten Zustandes der Zusatzkammer 22 die Absperrstellung einnimmt.
Der in der Abtriebseinheit 5 verlaufende Überströmkanal 32 kommuniziert in dieser eingefahrenen Stellung mittels seiner ersten Kanalmündung 33 mit der hinteren Antriebskammer 15 und über die Steueröffnung 34 mit der vorderen Antriebskammer 14. Der axiale Abstand ”a” der Steueröffnung 34 zum Kolben 7 ist so gewählt, dass die Steueröffnung 34 in der eingefahrenen Stellung in der vorderen Antriebskammer 14 liegt und dabei gleichzeitig einen axialen Abstand ”b” zur vorderen Abschlusswand 16 aufweist.
Der Überströmkanal 32 bewirkt einen fluidischen Kurzschluss zwischen den beiden Antriebskammern 14, 15, so dass in diesen beiden Antriebskammern 14, 15 zumindest anfänglich ein gleich hoher Druck herrscht, was aufgrund der zwischen den beiden Stirnflächen 26, 27 des Kolbens 7 herrschenden Flächendifferenz dazu führt, dass die Abtriebseinheit 5 eine Hubbewegung 4 ausführt, im Rahmen derer sie aus dem Gehäuse 3 ausfährt, so dass man von einer ausfahrende Hubbewegung 4a sprechen kann. Während dieser ausfahrenden Hubbewegung ermöglicht das öffnende Rückschlagventil 36 einen Fluidübertritt zwischen den beiden Antriebskammern 14, 15.
Die ausfahrende Hubbewegung 4a unterteilt sich in zwei Phasen, und zwar in eine Vorhubphase, deren Endstadium in 2 illustriert ist, und eine in 3 und 4 illustrierte Arbeitshubphase. Die Vorhubphase beginnt an der eingefahrenen Stellung der Abtriebseinheit 5 und endet mit dem Übertritt der Steueröffnung 34 aus der vorderen Antriebskammer 14 in die Zusatzkammer 22. Der von der Abtriebseinheit 5 während der Vorhubphase zurückgelegte Hub entspricht mithin dem axialen Abstand ”b”.
Während der in 3 und 4 illustrierten Arbeitshubphase der Abtriebseinheit 5 befindet sich die Steueröffnung 34 in der Zusatzkammer 22. Dadurch kann Antriebsfluid aus der weiterhin mit der Druckquelle 43 verbundenen hinteren Antriebskammer 15 durch das geöffnete Rückschlagventil 36 und den Überströmkanal 32 hindurch in die Zusatzkammer 22 einströmen und verursacht darin einen Druckaufbau bis zum Betriebsdruck des Antriebsfluides. Die Zusatzkammer 22 ist hierbei durch das die Absperrstellung einnehmende zweite Steuerventil 55 von der Drucksenke 54 abgetrennt. Der sich in der Zusatzkammer aufbauende Betriebsdruck bildet das fluidische Entsperrsignal für das erste Steuerventil 45 und schaltet folglich dieses erste Steuerventil 45 in die Offenstellung. Dadurch wird die vordere Antriebskammer 14 durch den nun offenen ersten Steuerkanal 28 hindurch zu der Drucksenke 44 druckmäßig entlastet beziehungsweise entlüftet.
Hieraus resultiert ein starker Druckabfall in der vorderen Antriebskammer 14, was aufgrund des in der hinteren Antriebskammer 15 weiterhin herrschenden Betriebsdruckes zu einer großen Druckdifferenz am Kolben 7 zu Gunsten der Ausfahr-Hubrichtung führt. Dementsprechend wirkt auf den Kolben 7 und mithin die gesamte Abtriebseinheit 5 während der Arbeitshubphase eine im Vergleich zur Vorhubphase stark erhöhte Stellkraft.
Die Arbeitshubphase der ausfahrenden Hubbewegung 4a endet, wenn der Kolben 7 an der vorderen Abschlusswand 16 zur Anlage gelangt oder die Abtriebseinheit 5 auf sonstige Weise, insbesondere durch externes Einwirken auf die Kolbenstange 8, an einer Weiterbewegung gehindert wird.
Während der gesamten Arbeitshubphase befindet sich die Steueröffnung 34 innerhalb der Zusatzkammer 22, so dass zu keiner Zeit eine Leckage zur Atmosphäre auftreten kann.
Nach Beendigung der Arbeitshubphase kann zu jeder Zeit eine der ausfahrenden Hubbewegung 4a entgegengesetzte einfahrende Hubbewegung 4b der Abtriebseinheit 5 hervorgerufen werden, indem die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 in die aus 5 und 6 ersichtliche Einfahr-Schaltstellung umgeschaltet wird. Dieses Umschalten kann beispielsweise sensorisch hervorgerufen werden. Es besteht insbesondere die Möglichkeit, die zum Ende der Arbeitshubphase erlangte ausgefahrene Stellung der Abtriebseinheit 5 mittels einer Positionserfassungseinrichtung zu detektieren und auf der Grundlage dieser Detektion direkt anschließend oder zeitverzögert die Umschaltung der Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 in die Einfahr-Schaltstellung zu veranlassen.
Durch das Umschalten in die Einfahr-Schaltstellung bewirkt die Richtungs-Steuerventileinrichtung 42 durch den zweiten Steuerkanal 29 hindurch eine Druckentlastung der hinteren Antriebskammer 15. Gleichzeitig wird aus der Druckquelle 43 durch den ersten Steuerkanal 28 und das in Offenstellung befindliche erste Steuerventil 45 hindurch unter Betriebsdruck stehendes Antriebsfluid in die vordere Antriebskammer 14 eingespeist. Dies bewirkt eine an dem Kolben 7 anstehende Druckdifferenz, die im Einfahrsinne eine Stellkraft ausübt und die einfahrende Hubbewegung 4b der Abtriebseinheit 5 bewirkt, bis Letztere wieder in der aus 1 ersichtlichen eingefahrenen Stellung angelangt ist. Während dieser einfahrenden Hubbewegung 4b befindet sich das Rückschlagventil 36 in seiner Schließstellung und verhindert einen Fluidübertritt aus der vorderen Antriebskammer 14 in die hintere Antriebskammer 15.
Der Druckaufbau im ersten Steuerkanal 28 hat durch den Abgriffskanal 63 hindurch das Anlegen des Öffnungs-Steuersignals an dem zweiten Steuerventil 55 zur Folge. Auf diese Weise schaltet das zweite Steuerventil 55 in die Offenstellung um und bewirkt eine Druckentlastung der Zusatzkammer 22 und folglich auch einen Abfall des fluidischen Entsperrsignals am Entsperreingang 48 des ersten Steuerventils 45. Die Ausgestaltung als Rückschlagventil 45a ermöglicht allerdings auch ohne Anlage des fluidischen Entsperrsignals einen Fluiddurchtritt durch das Steuerventil 45 hindurch zur vorderen Antriebskammer 14 aufgrund des normalen Rückschlagverhaltens. Der Hauptzweck der Druckentlastung der Zusatzkammer 22 liegt im Entfernen des fluidischen Entsperrsignals für das erste Steuerventil 45, so dass dieses während der sich erneut anschließenden Vorhubphase der ausfahrenden Hubbewegung 4a in der Absperrstellung verbleibt und das während der einfahrenden Hubbewegung 4b in die vordere Antriebskammer 14 eingespeiste Druckmedium im System der beiden Antriebskammern 14, 15 eingesperrt bleibt.
Dadurch, dass die Zusatzkammer 22 im Innern des Gehäuses 3 des Arbeitszylinders 2 ausgebildet ist, ergibt sich beim Arbeitszylinder 2 des Ausführungsbeispiels eine sehr kompakte Bauweise. Die Zusatzkammer 22 kann beispielsweise in einen Zylinderdeckel des Gehäuses 3 integriert sein, der sowohl die vordere Abschlusswand 16 als auch die vordere stirnseitige Gehäusewand 18 bildet. Alternativ besteht selbstverständlich die Möglichkeit, stirnseitig an das die beiden Antriebskammern 14, 15 enthaltende Gehäuse 3 ein Zusatzmodul anzubauen, das die Zusatzkammer 22 enthält.

Claims

Antriebsvorrichtung, mit einem fluidbetätigten Arbeitszylinder (2), der ein Gehäuse (3) aufweist, in dem ein Kolben (7) eine mit einem ersten Steuerkanal (28) kommunizierende vordere Antriebskammer (14) von einer mit einem zweiten Steuerkanal (29) kommunizierenden hinteren Antriebskammer (15) abteilt, wobei der Kolben (7) Bestandteil einer durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der Antriebskammern (14, 15) zu einer ausfahrenden oder einfahrenden Hubbewegung (4a, 4b) antreibbaren Abtriebseinheit (5) ist, die außerdem eine von dem Kolben (7) wegragende Kolbenstange (8) aufweist, die die vordere Antriebskammer (14) und eine die vordere Antriebskammer (14) stirnseitig begrenzende vordere Abschlusswand (16) durchsetzt, wobei die beiden Antriebskammern (14, 15) während einer anfänglichen Vorhubphase der ausfahrenden Hubbewegung (4a) der Abtriebseinheit (5), bei der sich der Kolben (7) an die vordere Abschlusswand (16) annähert, durch einen Überströmkanal (32) hindurch in Fluidverbindung miteinander stehen und während einer sich an die Vorhubphase anschließenden Arbeitshubphase der ausfahrenden Hubbewegung (4a) voneinander abgetrennt sind, wobei die vordere Antriebskammer (14) während der Arbeitshubphase mittels eines in den ersten Steuerkanal (28) eingeschalteten Steuerventils (45) druckentlastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Antriebskammer (14) durch die vordere Abschlusswand (16) von einer sich axial anschließenden und von der Kolbenstange (8) ebenfalls durchsetzten Zusatzkammer (22) fluiddicht abgetrennt ist, dass der Überströmkanal (32) in der Abtriebseinheit (5) ausgebildet ist und umfangsseitig an der Kolbenstange (8) über mindestens eine Steueröffnung (34) ausmündet, deren axialer Abstand (a) zum Kolben (7) so gewählt ist, dass sie während der Vorhubphase innerhalb der vorderen Antriebskammer (14) und während der Arbeitshubphase innerhalb der Zusatzkammer (22) liegt, und dass das Steuerventil (45) einen Entsperreingang (48) aufweist und mittels eines an diesen Entsperreingang (48) anlegbaren fluidischen Entsperrsignals aus einer eine Druckentlastung der vorderen Antriebskammer (14) verhindernden Absperrstellung in eine diese Druckentlastung ermöglichende Offenstellung schaltbar ist, wobei die Zusatzkammer (22) zur Bereitstellung des fluidischen Entsperrsignals an den Entsperrreingang (48) angeschlossen ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (45) als ein durch das fluidische Entsperrsignal entsperrbares Rückschlagventil (45a) ausgebildet ist, das normalerweise eine Fluidströmung in Richtung zur vorderen Antriebskammer (14) zulässt und in der Gegenrichtung absperrt und das durch das fluidische Entsperrsignal zwangsweise in die Offenstellung schaltbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verlauf des Überströmkanals (32) ein Ventil eingeschaltet ist, das einen Fluidübertritt von der vorderen Antriebskammer (14) in die hintere Antriebskammer (15) verhindert, wenn in der vorderen Antriebskammer (14) ein höherer Fluiddruck als in der hinteren Antriebskammer (15) herrscht.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verlauf des Überströmkanals (32) ein als Rückschlagventil (36) ausgebildetes Ventil eingeschaltet ist, das in Richtung zur vorderen Antriebskammer (14) öffnet und in Richtung der hinteren Antriebskammer (15) schließt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Zusatzkammer (22) ein mit einer Drucksenke (54), insbesondere der Atmosphäre, verbundener Druckentlastungskanal (53) angeschlossen ist, in dessen Verlauf ein weiteres Steuerventil (55) eingeschaltet ist, das zumindest während der Arbeitshubphase eine die Druckentlastung der Zusatzkammer (22) verhindernde Absperrstellung einnimmt und das einen Steuereingang (58) aufweist, an den ein Öffnungs-Steuersignal anlegbar ist, durch das es in eine die Druckentlastung der Zusatzkammer (22) hervorrufende Offenstellung schaltbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Steuerventil (55) als ein durch das Öffnungs-Steuerventil entsperrbares Rückschlagventil (55a) ausgebildet ist, das normalerweise eine Fluidströmung in Richtung zur Drucksenke (54) verhindert und das durch das Öffnungs-Steuersignal zwangsweise in die Offenstellung schaltbar ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (58) des weiteren Steuerventils (55) zum Empfang eines fluidischen Öffnungs-Steuersignals ausgebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidische Entsperrsignal für das in den ersten Steuerkanal (28) eingeschaltete Steuerventil (45), insbesondere mittels eines Abgreifkanals (52), direkt aus der Zusatzkammer (22) oder aus dem zwischen der Zusatzkammer (22) und dem weiteren Steuerventil (55) verlaufenden Kanalabschnitt (53a) des Druckentlastungskanals (53) abgegriffen wird.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden dem Arbeitszylinder (2) zugeordneten Steuerkanäle (28, 29) eine Richtungs-Steuerventileinrichtung (42) angeschlossen ist, die wahlweise zumindest eine Ausfahr-Schaltstellung oder eine Einfahr-Schaltstellung einnehmen kann, wobei sie in der Ausfahr-Schaltstellung eine Druckquelle (43) mit dem zweiten Steuerkanal (29) und eine Drucksenke (44) mit dem ersten Steuerkanal (28) verbindet und in der Einfahr-Schaltstellung eine Druckquelle (43) mit dem ersten Steuerkanal (28) und eine Drucksenke (44) mit dem zweiten Steuerkanal (29) verbindet.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungs-Steuerventileinrichtung (42) von einem elektrisch betätigbaren Mehrwegeventil gebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungs-Steuersignal für das weitere Steuerventil (55) vom Betriebszustand der Richtungs-Steuerventileinrichtung (42) abgeleitet ist und stets dann erzeugt wird, wenn die Richtungs-Steuerventileinrichtung (42) die Einfahr-Schaltstellung einnimmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnungs-Steuersignal, insbesondere mittels eines Abgreifkanals (63), als fluidisches Signal aus dem zwischen der Richtungs-Steuerventileinrichtung (42) und dem in den ersten Steuerkanal (28) eingeschalteten Steuerventil (45) verlaufenden Kanalabschnitt (62) des ersten Steuerkanals (28) abgegriffen wird.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmkanal (32) einen sich koaxial in der Abtriebseinheit (5) erstreckenden ersten Kanalabschnitt (32a) aufweist, der sich teils in der Kolbenstange (8) und teils im Kolben (7) erstreckt und der an der der Kolbenstange (8) entgegengesetzten hinteren Stirnfläche (27) des Kolbens (7) in die hintere Antriebskammer (15) ausmündet, wobei er im Innern der Kolbenstange (8) in mindestens einen quer zur Längsachse (6) der Abtriebseinheit (5) verlaufenden zweiten Kanalabschnitt (32b) übergeht, der über die Steueröffnung (34) zum Außenumfang (35) der Kolbenstange (8) ausmündet.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzkammer (22) im Innern des Gehäuses (3) des Arbeitszylinders (2) ausgebildet ist und an der der vorderen Abschlusswand (16) entgegengesetzten Stirnseite von einer vorderen stirnseitigen Gehäusewand (18) des Gehäuses (3) begrenzt ist, die ebenso wie die vordere Abschlusswand (14) von der Kolbenstange (8) unter Abdichtung gleitverschieblich durchsetzt ist.