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Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Linearantrieb, mit einem Gehäuse und einer bezüglich des Gehäuses unter Ausführung einer ausfahrenden und einfahrenden Hubbewegung linear bewegbaren Abtriebsstange, ferner mit einem durch ein primäres Antriebsfluid beaufschlagbaren Primärkolben zum durch Fluidkraft erfolgenden Antreiben der Abtriebsstange während einer Primärhubphase der ausfahrenden Hubbewegung und mit einem von der Abtriebsstange axial verschiebbar durchsetzten Sekundärkolben, der mit der Abtriebsstange antriebsmäßig koppelbar ist, um sie während einer sich an die Primärhubphase anschließenden Sekundärhubphase der ausfahrenden Hubbewegung durch Fluidkraft anzutreiben, wobei ein hierbei für das Antreiben des Sekundärkolbens dienendes sekundäres Antriebsfluid auch die antriebsmäßige Kopplung zwischen Sekundärkolben und Abtriebsstange bewirkt, wobei ferner der Linearantrieb ein positionsabhängig durch den Primärkolben und/oder die Abtriebsstange betätigbares Steuerventil für die Steuerung der Antriebs- und Kopplungsfunktion des sekundären Antriebsfluides aufweist.
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Ein aus der
DE 28 18 416 A1 bekannter Linearantrieb enthält eine linear verfahrbare Abtriebsstange, die mit einem Primärkolben zu einer Hubeinheit zusammengefasst ist und durch Fluidbeaufschlagung des Primärkolbens zur Ausführung einer Primärhubphase einer aus einem Gehäuse ausfahrenden Hubbewegung angetrieben werden kann. Die Primärhubphase wird genutzt, um die Abtriebsstange in eine Arbeitsposition zu verlagern, an der beginnend sie mit erhöhter Stellkraft eine Sekundärhubphase ausführt, um beispielsweise zwei miteinander zu verklebende Werkstücke miteinander zu verspannen. Die in der Sekundärhubphase wirksame Stellkraft resultiert aus der Fluidbeaufschlagung eines Sekundärkolbens, der von der Abtriebsstange gleitverschieblich durchsetzt ist und zu Beginn der Sekundärhubphase mit der Abtriebsstange antriebsmäßig koppelbar ist. Die antriebsmäßige Kopplung erfolgt druckabhängig in Abhängigkeit von dem am Primärkolben wirkenden Fluiddruck und wird dadurch bewirkt, dass bei einem detektierten Druckanstieg durch eine Steuereinheit eine Fluidbeaufschlagung des Sekundärkolbens im Ausfahrsinn hervorgerufen wird. Diese Fluidbeaufschlagung bewirkt ein Verfahren des Sekundärkolbens und resultiert mittelbar in der mechanischen Freigabe einer im Sekundärkolben untergebrachten Spannfedereinrichtung, die ein kraftschlüssiges Koppeln des Sekundärkolbens mit der Abtriebsstange hervorruft. Da der Sekundärkolben eine größere Fläche als der Primärkolben hat, kann die Abtriebsstange während der mit dem Sekundärkolben bewegungsgekoppelten Sekundärhubphase mit einer im Vergleich zur Primärhubphase höheren Stellkraft verfahren werden. Auf diese Weise ist trotz eines insgesamt möglichen großen Hubes der Abtriebsstange ein energiesparender Betrieb möglich.
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Ein ähnlich arbeitender Linearantrieb ist aus der
DE 29610911 U1 bekannt. Auch hier kann ein Sekundärkolben mittels einer externen Steuereinrichtung unabhängig von der bezüglich ihm eingenommenen Relativposition einer mittels eines Primärkolbens angetriebenen Abtriebsstange kraftschlüssig mit der Abtriebsstange gekoppelt werden, um die Abtriebsstange in einer Sekundärhubphase mit einer erhöhten Abtriebskraft zu beaufschlagen.
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Ein aus der
DE 10 2009 056 228 A1 bekannter fluidbetätigter Linearantrieb enthält eine Abtriebsstange und einen mit der Abtriebsstange verbundenen Kolben, wobei die Abtriebsstange durch Fluidbeaufschlagung einer von dem Kolben begrenzten Antriebskammer zu einer ausfahrenden Hubbewegung antreibbar ist. Eine Energieeinsparung ergibt sich bei diesem Linearantrieb daraus, dass die Antriebskammer eine dem Kolben gegenüberliegende und relativ zum Gehäuse verfahrbare Abschlusswand hat, die bei Erreichen einer gewünschten Arbeitsposition der Abtriebsstange bezüglich des Gehäuses lösbar blockierbar ist. Das mit Antriebsfluid zu befüllende Volumen der Antriebskammer kann auf diese Weise relativ klein gehalten werden.
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Aus der
EP 0 164 334 B1 ist ein fluidbetätigter Linearantrieb der eingangs genannten Art bekannt, der eine sich aus einer Kolbenstange und einem Arbeitskolben zusammensetzende Hubeinheit aufweist, die in einem Ausfahrsinne zu einer Primärhubphase antreibbar ist. Trifft die Kolbenstange auf einen Widerstand, erhöht sich der Systemdruck und ein Absperrventil wird geöffnet, sodass ein Kraftübersetzerkolben verschoben wird. Das dabei von dem Kraftübersetzerkolben verdrängte Druckmedium wirkt zusätzlich auf den Arbeitskolben und ruft eine kräftemäßig verstärkte Sekundärhubphase der Hubeinheit hervor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen energiesparend mit geringem Steuerungsaufwand betreibbaren fluidbetätigten Linearantrieb zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass das sekundäre Antriebsfluid durch das Steuerventil aus einer von dem Primärkolben begrenzten und zum Hervorrufen der Primärhubphase mit dem primären Antriebsfluid beaufschlagten Antriebskammer des Linearantriebes abgezweigt wird.
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Auf diese Weise übernimmt ein als unmittelbarer Bestandteil des Linearantriebes ausgebildetes Steuerventil die Steuerung der von dem sekundären Antriebsfluid ausübbaren Antriebs- und Kopplungsfunktion zum einerseits Antreiben des Sekundärkolbens während der Sekundärhubphase und zum andererseits Hervorrufen des hierzu erforderlichen antriebsmäßigen Koppelns des Sekundärkolbens mit der Abtriebsstange. Das Steuerventil ist vom Primärkolben und/oder von der Abtriebsstange rein positionsabhängig betätigbar, wobei eine Auslegung dahingehend möglich ist, dass die Antriebs- und Kopplungsfunktion während einer ausfahrenden Hubbewegung stets dann ausgelöst wird, wenn der Primärkolben und/oder die Abtriebsstange eine vorbestimmte Relativposition bezüglich des Gehäuses einnimmt. Bevorzugt weist der Primärkolben eine bezüglich des Sekundärkolbens kleinere Fluidbeaufschlagungsfläche auf, so dass der in Summe für die Primärhubphase und die Sekundärhubphase erforderliche Fluidverbrauch sehr gering gehalten werden kann. Es besteht insbesondere die Möglichkeit, die Abtriebsstange im Rahmen der Primärhubphase mit geringem Fluidverbrauch bis zu einer Arbeitsposition zu verlagern, an der beginnend eine höhere Abtriebskraft benötigt wird, die durch das Koppeln und Zuschalten des Sekundärkolbens zur Verfügung gestellt werden kann. Die positionsabhängige Steuerung der Antriebs- und Kopplungsfunktion des sekundären Antriebsfluides ermöglicht eine technologisch einfache und wenig störungsanfällige Realisierung der in den Linearantrieb integrierten Steuerungsfunktion. Das Steuerventil ist so ausgebildet, dass es das zur Ausführung der bezüglich des Sekundärkolbens gewünschten Antriebs- und Kopplungsfunktion erforderliche sekundäre Antriebsfluid aus einer Antriebskammer des Linearantriebes abzweigt, die mit einem primären Antriebsfluid beaufschlagt wird, um die Primärhubphase der Abtriebsstange zu bewirken. Das sekundäre Antriebsfluid ist also das gleiche Antriebsfluid wie das primäre Antriebsfluid und wird nur deshalb unterschiedlich bezeichnet, damit die unterschiedliche Funktion deutlich wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Der Primärkolben und die Abtriebsstange sind zweckmäßigerweise zu einer nur gemeinsam linear bewegbaren Hubeinheit zusammengefasst. Die beiden Komponenten sind vorzugsweise fest und insbesondere einstückig miteinander verbunden.
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Als besonders zweckmäßig erweist sich ein Linearantrieb, bei dem das Steuerventil über ein für die Steuerung der Antriebs- und Kopplungsfunktion des sekundären Antriebsfluides verantwortliches Ventilglied verfügt, das unmittelbar vom Primärkolben oder von der Abtriebsstange gebildet ist. Als besonders empfehlenswert wird hierbei die Nutzung des Primärkolbens als Ventilglied angesehen.
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Wenn der Primärkolben das Ventilglied des Steuerventils bildet, ist er zweckmäßigerweise in einem Primär-Arbeitsraum des Gehäuses linear verschiebbar angeordnet und begrenzt in diesem Primär-Arbeitsraum eine zum Hervorrufen der Primärhubphase mit dem primären Antriebsfluid beaufschlagbare Antriebskammer, die zur besseren Unterscheidung als hintere Antriebskammer bezeichnet wird. Das Steuerventil enthält des Weiteren eine Steueröffnung, die seitlich in dem Primär-Arbeitsraum an einer den Beginn der Sekundärhubphase definierenden Stelle einmündet und die zu einem Steuerkanal gehört, der das sekundäre Antriebsfluid seiner Steuerungsfunktion zuführen kann. Die Steueröffnung ist während der Primärhubphase von der hinteren Antriebskammer des Primär-Arbeitsraumes abgetrennt und wird mit dieser hinteren Antriebskammer erst dann in Verbindung gesetzt, wenn sie von dem Primärkolben in Ausführung seiner Ventilgliedfunktion im Rahmen der ausfahrenden Hubbewegung passiert wurde. Ab diesem Moment ist eine Fluidverbindung zwischen der hinteren Antriebskammer und dem Steuerkanal freigegeben, die es dem in die hintere Antriebskammer eingespeisten primären Antriebsfluid ermöglicht, in den Steuerkanal einzutreten und die Funktion als sekundäres Antriebsfluid zu erfüllen.
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Das Gehäuse verfügt zweckmäßigerweise über einen den Sekundärkolben linear verschiebbar aufnehmenden Sekundär-Arbeitsraum. Der von der Steueröffnung ausgehende Steuerkanal führt zweckmäßigerweise zu diesem Sekundär-Arbeitsraum und mündet insbesondere seitlich in den Sekundär-Arbeitsraum ein.
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Zur Realisierung der während der Sekundärhubphase gewünschten antriebsmäßigen Kopplung zwischen Sekundärkolben und Abtriebsstange ist der Linearantrieb zweckmäßigerweise mit entsprechend konzipierten Kopplungsmitteln ausgestattet, die bevorzugt direkt durch das sekundäre Antriebsfluid betätigbar ausgebildet sind. Das sekundäre Antriebsfluid liefert also sowohl die Antriebskraft für den Sekundärkolben als auch die Stellkraft für die Betätigung der Kopplungsmittel.
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Die Kopplungsmittel enthalten zweckmäßigerweise ein oder mehrere Kopplungsglieder, die derart mit dem Sekundärkolben bewegungsgekoppelt sind, dass sie dessen lineare Hubbewegung stets mitmachen. Jedes Kopplungsglied ist durch Beaufschlagung mit dem sekundären Antriebsfluid aus einer die Relativbewegung zwischen der Abtriebsstange und dem Sekundärkolben ermöglichenden Freigabestellung in eine Kopplungsstellung bewegbar, in der der Sekundärkolben mit der Abtriebsstange antriebsmäßig gekoppelt ist.
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Die Kopplungsmittel sind vorzugsweise als Verriegelungsmittel ausgebildet, die eine formschlüssige Kopplung zwischen dem Sekundärkolben und der Abtriebsstange in der Bewegungsrichtung der Hubbewegung der Abtriebsstange hervorrufen können. Auf diese Weise ist eine schlupffreie Kraftübertragung möglich, wobei die getroffenen Maßnahmen zudem nur wenig verschleißanfällig sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Kopplungsmittel ist jedem Kopplungsglied eine fluidisch beaufschlagbare Beaufschlagungskammer zugeordnet, die insbesondere im Sekundärkolben ausgebildet ist und die mit einem vom Steuerventil kommenden, in den Sekundär-Arbeitsraum einmündenden Steuerkanal kommuniziert, wenn der Sekundärkolben seine Grundstellung einnimmt. Wenn das Steuerventil umschaltet und das sekundäre Antriebsfluid in die Beaufschlagungskammern einleitet, wird jedes Kopplungsglied durch die hierbei einwirkende Fluidkraft in die mit der Abtriebsstange kooperierende Kopplungsstellung verlagert. Ab diesem Moment bilden die Abtriebsstange und der Sekundärkolben eine Bewegungseinheit, so dass der Sekundärkolben in der Lage ist, aufgrund des auf ihn einwirkenden sekundären Antriebsfluides die Sekundärhubphase der Abtriebsstange hervorzurufen.
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Die Koordination zwischen der Kopplungsfunktion und der Antriebsfunktion des sekundären Antriebsfluides erfolgt besonders vorteilhaft, wenn jedes Kopplungsglied zugleich als Ventilglied ausgebildet ist und in der Kopplungsstellung eine während der Freigabestellung noch verschlossene Fluidverbindung zwischen dem Steuerkanal beziehungsweise der Beaufschlagungskammer und einer von dem Sekundärkolben in dem sekundären Antriebsraum abgeteilten hinteren Antriebskammer freigibt, deren Fluidbeaufschlagung das die Sekundärhubphase hervorrufende Antreiben des Sekundärkolbens hervorruft. Zumindest während des anfänglichen Abschnittes der Sekundärhubphase wird somit das den Sekundärkolben antreibende sekundäre Antriebsfluid durch den Sekundärkolben hindurchgeleitet.
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Der das sekundäre Antriebsfluid herbeiführende Steuerkanal mündet vorzugsweise derart in den sekundären Antriebsraum ein, dass er am Sekundärkolben vorbei direkt mit der hinteren Antriebskammer des sekundären Antriebsraumes kommuniziert, wenn der Sekundärkolben seine Grundstellung verlassen und ein Stückweit die Sekundärhubphase ausgeführt hat. Ein Vorteil dieser Verschaltung besteht darin, dass das sekundäre Antriebsfluid somit ungedrosselt in die hintere Antriebskammer einströmen kann und ein sehr schneller Druckaufbau in der hinteren Antriebskammer gewährleistet ist.
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Der Linearantrieb ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Sekundärkolben nach Abschluss der Sekundärhubphase im von der Abtriebsstange entkoppelten Zustand in seine anfängliche Grundstellung rückstellbar ist. Die Rückstellung erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines Antriebsfluides, das in eine vom Sekundärkolben begrenzte vordere Antriebskammer eingeleitet wird. Damit bei dieser Rückstellbewegung eine sichere Entkopplung von der Abtriebsstange gewährleistet ist, verfügt der Sekundärkolben zweckmäßigerweise über mindestens einen Freigabekanal, der eine Fluidverbindung zwischen der vorderen Antriebskammer und mindestens einem Kopplungsglied definiert, so dass das in die vordere Antriebskammer eingespeiste Antriebsfluid eine in Richtung der Freigabestellung wirkende Stellkraft auf das Kopplungsglied ausübt.
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Insbesondere wenn die antriebsmäßige Kopplung zwischen dem Sekundärkolben und der Abtriebsstange durch Formschlussmaßnahmen und insbesondere durch Verriegelung stattfindet, ist es von Vorteil, wenn die Abtriebsstange zum Ende der Primärhubphase kurzzeitig gestoppt wird, bis der Kopplungsvorgang erfolgt ist. Der Linearantrieb verfügt in diesem Zusammenhang zweckmäßigerweise über Anschlagmittel, die eine entsprechende Stoppfunktion auch dann bewirken, wenn der Primärkolben mit dem primären Antriebsfluid beaufschlagt ist. Die Anschlagmittel sind so ausgebildet, dass sie ihre Stoppfunktion verlieren, nachdem die antriebsmäßige Kopplung zwischen dem Sekundärkolben und der Abtriebsstange stattgefunden hat. Besonders einfach und ohne komplexe Steuerungsmaßnahmen lässt sich dies realisieren, indem die Anschlagmittel von Federmitteln gebildet sind, die am Ende der Primärhubphase aufgrund ihrer der Abtriebsstange entgegengesetzten Federkraft wirksam werden und die hinsichtlich ihrer Federkraft so ausgelegt sind, dass die Federkraft durch die während der Sekundärhubphase auf die Abtriebsstange wirkende Antriebskraft überwunden werden kann. Die Federmittel wirken somit zum Ende der Primärhubphase vergleichbar einem Festanschlag mit der Abtriebsstange und/oder mit dem Primärkolben zusammen und können – bei einer Ausführung als Druckfedermittel – erst dann komprimiert werden, wenn der Sekundärkolben antriebsmäßig zugeschaltet worden ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearantriebes im Längsschnitt in einer eingefahrenen Grundstellung der Abtriebsstange, wobei der Sekundärkolben von der Abtriebsstange antriebsmäßig entkoppelt ist,
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2 den in 1 umrahmten Ausschnitt II in einer vergrößerten Darstellung,
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3 den Linearantrieb aus 1 und 2, wobei die Abtriebsstange eine Arbeitsstellung während des Überganges zwischen der Primärhubphase und der Sekundärhubphase einnimmt, wobei ein Zustand gezeigt ist, bei dem der Sekundärkolben bereits mit der Abtriebsstange antriebsmäßig gekoppelt ist, jedoch noch eine durch das sekundäre Antriebsfluid noch nicht axial verlagerte Grundstellung einnimmt,
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4 den in 3 umrahmten Ausschnitt IV in vergrößerter Darstellung,
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5 den Linearantrieb in einer weitestmöglich aus dem Gehäuse ausgefahrenen Endstellung zum Ende der Sekundärhubphase, wobei der Sekundärkolben noch mit der Abtriebsstange antriebsmäßig gekoppelt ist, und
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6 den in 5 umrahmten Ausschnitt VI in vergrößerter Darstellung.
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Der in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete fluidbetätigte Linearantrieb ist antriebsmäßig zweistufig aufgebaut, wobei er über eine primäre Antriebsstufe 2 und eine sekundäre Antriebsstufe 3 verfügt, die in dem Linearantrieb 1 zu einer Baugruppe zusammengefasst sind.
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Der Linearantrieb 1 enthält ein Gehäuse 4 und eine bezüglich des Gehäuses 4 unter Ausführung einer Hubbewegung 5 linear verschiebbare Abtriebsstange 6. Die Abtriebsstange 6 hat eine Längsachse 7, die exemplarisch auch die Längsachse des Gehäuses 4 bildet, wobei die Hubbewegung 5 mit der Achsrichtung der Längsachse 7 zusammenfällt.
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Die Abtriebsstange 6 gehört zu beiden Antriebsstufen 2, 3. Jede Antriebsstufe 2, 3 verfügt über einen Antriebskolben, der mittels eines Antriebsfluides beaufschlagbar ist und in noch zu erläuternder Weise mit der Abtriebsstange 6 kooperiert, wobei der Antriebskolben der primären Antriebsstufe 2 als Primärkolben 8 und der Antriebskolben der sekundären Antriebsstufe 3 als Sekundärkolben 9 bezeichnet sei.
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Das Gehäuse 4 definiert zwei in Achsrichtung der Längsachse 7 aufeinanderfolgend angeordnete Arbeitsräume, wobei ein Primär-Arbeitsraum 12 zur primären Antriebsstufe 2 und ein Sekundär-Arbeitsraum 13 zur sekundären Antriebsstufe 3 gehört.
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Der Primär-Arbeitsraum 12 hat bevorzugt eine größere axiale Länge als der Sekundär-Arbeitsraum 13.
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Der Primärkolben 8 ist axial gleitverschieblich in dem Primär-Arbeitsraum 12 angeordnet. Der Sekundärkolben 9 befindet sich axial gleitverschieblich in dem Sekundär-Arbeitsraum 13.
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Jeder Antriebskolben 8, 9 unterteilt den zugeordneten Arbeitsraum 12, 13 unter Abdichtung axial in zwei Antriebskammern, die zur besseren Unterscheidung als hintere Antriebskammer 12a, 13a beziehungsweise vordere Antriebskammer 12b, 13b des Primär-Arbeitsraumes 12 und des Sekundär-Arbeitsraumes 13 bezeichnet seien. Der Primär-Arbeitsraum 12 ist von einem primären peripheren Wandabschnitt 14 des Gehäuses 4 umschlossen, der Sekundärkolben 9 von einem sekundären peripheren Wandabschnitt 15 des Gehäuses 4. Jeder Antriebskolben 8, 9 ist im Bereich seines Außenumfanges mit einer ringförmigen Dichtungseinrichtung 8a, 9a ausgestattet, die dynamisch dichtend an der Innenfläche des zugeordneten peripheren Wandabschnittes 14, 15 anliegt.
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Die hintere Antriebskammer 12a des Primär-Arbeitsraumes 12 befindet sich axial zwischen dem Primärkolben 8 und einer hinteren Abschlusswand 16 des Gehäuses 4, die sich an den primären peripheren Wandabschnitt 14 anschließt. Die vordere Antriebskammer 12b des Primär-Arbeitsraumes 12 ist auf der dem Primärkolben 8 axial entgegengesetzten Seite von einer Trennwand 17 begrenzt, die gleichzeitig die hintere axiale Begrenzung der hinteren Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13 bildet. Eine vordere Abschlusswand 18 des Gehäuses 4 liegt dem Sekundärkolben 9 axial gegenüber und begrenzt gemeinsam mit diesem die vordere Antriebskammer 13b des Sekundär-Arbeitsraumes 13. Sie schließt sich zweckmäßigerweise direkt an den sekundären peripheren Wandabschnitt 15 an.
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Die Abtriebsstange 6 erstreckt sich ausgehend von dem Primärkolben 8 durch die vordere Antriebskammer 12b des Primär-Arbeitsraumes 12, die Trennwand 17, den Sekundär-Arbeitsraum 13 und die vordere Abschlusswand 18 hindurch und endet mit einem vorderen Endabschnitt 22 axial außerhalb des Gehäuses 4. Der vordere Endabschnitt 22 ist bevorzugt zum Kraftabgriff ausgebildet und weist beispielsweise eine hierfür geeignete Befestigungsschnittstelle auf, insbesondere einen Gewindeabschnitt. Hier kann eine nicht weiter abgebildete, zu betätigende Komponente angebracht werden, beispielsweise ein Endeffektor und hierbei insbesondere ein Drückstempel oder eine Schweißelektrode.
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Die Abtriebsstange 6 durchsetzt die Trennwand 17 im Bereich einer ersten Durchbrechung 23a und die vordere Abschlusswand 18 im Bereich einer zweiten Durchbrechung 23b. Im Bereich jeder dieser beiden Durchbrechungen 23a, 23b ist am Gehäuse 4 eine ringförmige Dichtung angeordnet, die die Abtriebsstange 6 am Außenumfang gleitverschieblich umfasst.
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Durch das dichte Zusammenwirken zwischen der Trennwand 17 und der Abtriebsstange 6 sind die beiden Arbeitsräume 12, 13 fluiddicht voneinander abgetrennt.
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Der Primärkolben 8 ist zweckmäßigerweise fest mit der Abtriebsstange 6 verbunden. Die beiden Teile können miteinander verschraubt oder einstückig miteinander ausgebildet sein. Durch die feste Verbindung stellen sie eine insgesamt mit Bezugsziffer 24 bezeichnete Hubeinheit 24 dar, so dass sie stets nur einheitlich linear bewegbar sind. Die Hubbewegung 5 bezieht sich beim Ausführungsbeispiel somit sowohl auf die Abtriebsstange 6 als auch auf den Primärkolben 8.
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Die Abtriebsstange 6 durchsetzt den im Sekundär-Arbeitsraum 13 angeordneten Sekundärkolben 9 in axial verschiebbarer Weise. Dem Sekundärkolben 9 zugeordnete Kopplungsmittel 25 sind in der Lage, den Sekundärkolben 9 und die Abtriebsstange 6 unter bestimmten Bedingungen derart antriebsmäßig miteinander zu koppeln, dass der Sekundärkolben 9 eine in der Richtung der Hubbewegung 5 orientierte Stellkraft auf die Abtriebsstange 6 ausüben kann. Im deaktivierten Zustand der Kopplungsmittel 25 ist hingegen eine in Richtung der Hubbewegung 5 freie axiale Beweglichkeit zwischen der Abtriebsstange 6 und dem Sekundärkolben 9 gegeben.
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Der Sekundärkolben 9 enthält eine bevorzugt zentral angeordnete, axial durchgehende Kolbendurchbrechung 26, durch die die Abtriebsstange 6 axial hindurchgreift. Der Sekundärkolben 9 ist in der Kolbendurchbrechung 26 zweckmäßigerweise mit einer ringförmigen Dichtungseinrichtung 27 ausgestattet, die gleitverschieblich dichtend am Außenumfang der Abtriebsstange 6 anliegt und einen Fluidübertritt zwischen der hinteren und vorderen Antriebskammer 13a, 13b durch die Kolbendurchbrechung 26 hindurch verhindert.
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Der Sekundärkolben 9 ist in dem Sekundär-Arbeitsraum 13 zwischen einer aus 1 und 2 ersichtlichen, an der Trennwand 17 anliegenden Grundstellung und einer aus 5 und 6 ersichtlichen, sich insbesondere an der vorderen Abschlusswand 18 abstützenden vorderen Endstellung axial verschiebbar. Die vordere Endstellung ist beim Ausführungsbeispiel dadurch definiert, dass der Primärkolben 8 mit einer nach vorne weisenden Abstützfläche 28 axial innen an der vorderen Abschlusswand 18 zur Anlage gelangt. Die Abstützfläche 28 ist bevorzugt stirnseitig an einem hülsenartigen Axialfortsatz 32 des Sekundärkolbens 9 angeordnet, der die Abtriebsstange 6 koaxial umschließt und von der Kolbendurchbrechung 26 durchsetzt ist.
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Der Sekundärkolben 9 ist zweckmäßigerweise durch eine Rückstellfeder 33 ständig axial in Richtung seiner Grundstellung vorgespannt. Die Rückstellfeder 33 sitzt bevorzugt koaxial auf dem hülsenartigen Axialfortsatz 32, wobei sie sich einerseits axial an dem Sekundärkolben 9 und andererseits axial an der vorderen Abschlusswand 18 abstützt.
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Ein zur Fluidführung geeigneter erster Betätigungskanal 32 durchsetzt die Wandung des Gehäuses 4 und mündet, insbesondere im Bereich der hinteren Abschlusswand 16, in die hintere Antriebskammer 12a des Primär-Arbeitsraumes 12 ein. Der erste Betätigungskanal 34 hat eine von außen her zugängliche Anschlussöffnung 34a.
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Ein in der Wandung des Gehäuses 4 verlaufender zweiter Betätigungskanal 35 stellt eine Fluidverbindung zwischen einer außen am Gehäuse 4 zugänglichen Anschlussöffnung 35a sowie einerseits der vorderen Antriebskammer 12b des Primär-Arbeitsraumes 12 und andererseits, gleichzeitig, der vorderen Antriebskammer 13b des Sekundär-Arbeitsraumes 13 her. Der zweite Betätigungskanal 35 verzweigt sich im Innern der Gehäusewandung in einen ersten Kanalast 35b und einen zweiten Kanalast 35c. Der erste Kanalast 35b mündet im Bereich der Trennwand 17 in die vordere Antriebskammer 12b des Primär-Arbeitsraumes 12. Der zweite Kanalast 35c mündet im Bereich der vorderen Abschlusswand 18 und dort insbesondere an dem sekundären peripheren Wandabschnitt 15 in die vordere Antriebskammer 13b des Sekundär-Arbeitsraumes 13 ein.
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Ein ebenfalls zur Fluidführung geeigneter Steuerkanal 36 verläuft in der Wandung des Gehäuses 4 zwischen dem Primär-Arbeitsraum 12 und dem Sekundär-Arbeitsraum 13. Seitens der primären Antriebsstufe 2 mündet der Steuerkanal 36 mit einer Steueröffnung 37 seitlich, an dem primären peripheren Wandabschnitt 14, in den Primär-Arbeitsraum 12 ein. Die Steueröffnung 37 ist dabei sowohl zu der hinteren Abschlusswand 16 als auch zu der Trennwand 17 mit Abstand angeordnet.
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Im Rahmen der Hubbewegung 5 ist der Primärkolben 8 zwischen einer aus 1 ersichtlichen, auch als hintere Endstellung bezeichneten Grundstellung und einer aus 5 und 6 ersichtlichen vorderen Endstellung verschiebbar. In der hinteren Endstellung ist er an die hintere Abschlusswand 16 angenähert, an der er dabei auch anliegen kann. In der vorderen Endstellung ist er an die vordere Trennwand 17 angenähert, wobei er beim Ausführungsbeispiel durch Anschlagmittel 38 mit axialem Abstand zu der Trennwand 17 gehalten wird. Bei der Hubbewegung 5 fährt der Primärkolben 8 an der Steueröffnung 37 vorbei, wobei eine in 3 und 4 ersichtliche Übergangsstellung des Primärkolbens 8 dadurch gekennzeichnet ist, dass er die Steueröffnung 37 zumindest ein Stückweit in Richtung zur Trennwand 17 hin passiert hat und er die Steueröffnung 37 entweder noch ein Stückweit überdeckt oder bereits zur Gänze zwischen der Steueröffnung 37 und der Trennwand 17 liegt. In dieser Übergangsstellung ist der Primärkolben 8 noch ein Stückweit von der in 5 und 6 illustrierten vorderen Endstellung entfernt.
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Der Primärkolben 8 bildet in vorteilhafter Weise das bewegliche Ventilglied 42a eines in den Linearantrieb 1 integrierten Steuerventils 42. Auch die dem Steuerkanal 36 zugeordnete Steueröffnung 37 ist ein Bestandteil des Steuerventils 42. Der Primärkolben 8 und die Steueröffnung 37 kooperieren ähnlich einem Schieberventil derart miteinander, dass der Steuerkanal 36 in Abhängigkeit von der bezüglich des Gehäuses 4 eingenommenen Axialposition des Primärkolbens 8 und mithin auch der Abtriebsstange 6 mit entweder der vorderen Antriebskammer 12b oder hinteren Antriebskammer 12a des Primär-Arbeitsraumes 12 in Fluidverbindung steht.
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Solange sich der Primärkolben 8 auf der der hinteren Abschlusswand 16 zugewandten Seite der Steueröffnung 37 befindet, kommuniziert der Steuerkanal 36 mit der vorderen Antriebskammer 12b. Befindet sich der Primärkolben 8 hingegen in der Übergangsstellung oder in einer noch näher an die Trennwand 17 angenäherten Stellung, liegt die Steueröffnung 37 zumindest bereichsweise in der hinteren Antriebskammer 12a des Primär-Arbeitsraumes 12 und verbindet diese hintere Antriebskammer 12a mit dem Steuerkanal 36.
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Die Abtriebsstange 6 ist – beim Ausführungsbeispiel gemeinsam mit dem Primärkolben 8 – ausgehend von der Grundstellung beziehungsweise hinteren Endstellung zu einer ausfahrenden Hubbewegung 5a antreibbar, im Rahmen derer sie an der Vorderseite aus dem Gehäuse 4 herausfährt und sich der Primärkolben 8 in die vordere Endstellung gemäß 5 und 6 bewegt. Diese ausfahrende Hubbewegung ist antriebsmäßig in zwei Phasen unterteilt, die als Primärhubphase und als Sekundärhubphase bezeichnet seien. Die Primärhubphase entspricht der Bewegungsphase des Primärkolbens 8 von der Grundstellung gemäß 1 und 2 bis zur Übergangsstellung gemäß 3 und 4, während die Sekundärhubphase der Bewegungsphase des Primärkolbens 8 zwischen der Übergangsstellung der 3 und 4 und der vorderen Endstellung gemäß 5 und 6 entspricht.
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Während der Primärhubphase erfährt die Abtriebsstange 6 ihre im Ausfahrsinne wirkende Antriebskraft FA allein durch den Primärkolben 8, der durch ein in die hintere Antriebskammer 12a eingespeistes Antriebsfluid, das im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als primäres Antriebsfluid bezeichnet werden soll, mit einer Druckkraft beaufschlagbar ist. Während der Sekundärhubphase erfährt die Abtriebsstange 6 ihre Antriebskraft FA nicht nur durch den im vorgenannten Sinne mitbeaufschlagten Primärkolben 8, sondern zusätzlich durch den Sekundärkolben 9, der während dieser Sekundärhubphase über die Kopplungsmittel 25 mit der Abtriebsstange 6 antriebsmäßig gekoppelt ist. Der Sekundärkolben 9 unterliegt während der Sekundärhubphase der Druckkraft eines Antriebsfluides, das zur besseren Unterscheidung auch als sekundäres Antriebsfluid bezeichnet wird und das während der Sekundärhubphase durch den Steuerkanal 36 hindurch in die hintere Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13 eingespeist wird.
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Das Umschalten zwischen der Primärhubphase und der Sekundärhubphase wird durch das Steuerventil 42 rein in Abhängigkeit von der bezüglich des Gehäuses 4 eingenommenen Axialposition der Abtriebsstange 6 beziehungsweise des mit der Abtriebsstange 6 wirkverbundenen Primärkolbens 8 bestimmt. Genauer gesagt endet die Primärhubphase und beginnt die Sekundärhubphase dann, wenn beim Ausführungsbeispiel der Primärkolben 8 im Rahmen der ausfahrenden Hubbewegung 5a die Steueröffnung 37 zumindest ein Stückweit überfahren und die Übergangsstellung gemäß 3 und 4 erreicht hat.
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Bei dieser Stellung des Primärkolbens 8 ist der Steuerkanal 36 mit der hinteren Antriebskammer 12a des Primär-Arbeitsraumes 12 verbunden, so dass ein Anteil des durch den ersten Betätigungskanal 34 hindurch in die hintere Antriebskammer 12a des Primär-Arbeitsraumes 12 eingespeisten primären Antriebsfluides als zur Betätigung des Sekundärkolbens 9 dienendes sekundäres Antriebsfluid in den Steuerkanal 36 eingespeist wird. Mit anderen Worten wird das sekundäre Antriebsfluid aus dem Primär-Arbeitsraum 12 abgegriffen beziehungsweise abgezweigt, wenn die Sekundärhubphase beginnt.
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Während der Primärhubphase ist die vordere Antriebskammer 12b des Primär-Arbeitsraumes 12 und somit auch der Steuerkanal 36 drucklos, weil der zweite Betätigungskanal 35 mittels eines nicht weiter illustrierten externen Richtungssteuerventils mit einer Drucksenke verbunden und somit druckmäßig entlastet ist. Wenn als Antriebsfluid, was vorzugsweise der Fall ist, Druckluft verwendet wird, erfolgt die Druckentlastung durch Verbinden des zweiten Betätigungskanals 35 mit der Atmosphäre.
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Zweckmäßigerweise sind die beiden Betätigungskanäle 34, 35 gemeinsam an ein nicht abgebildetes Richtungssteuerventil angeschlossen, das in der Lage ist, die beiden Betätigungskanäle 34, 35 abwechselnd gegensinnig mit einem Antriebsfluid zu versorgen oder druckmäßig zu entlasten.
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Die in der Sekundärhubphase auf die Abtriebsstange 6 ausgeübte Antriebskraft FA setzt sich beim Ausführungsbeispiel aus der Antriebskraft des Primärkolbens 8 und der Antriebskraft des Sekundärkolbens 9 zusammen. Die damit verbundene Krafterhöhung ist beim Ausführungsbeispiel vor allem deshalb sehr gravierend, weil der für die Druckkraft relevante Durchmesser des Sekundärkolbens 9 bevorzugt wesentlich größer ist als derjenige des Primärkolbens 8.
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Das Steuerventil 42 steuert in vorteilhafter Weise nicht nur die für die Antriebskraft des Sekundärkolbens 9 verantwortliche Fluidbeaufschlagung der hinteren Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13, sondern auch die Kopplungsfunktion der Kopplungsmittel 25 zum Erhalt einer lösbaren Mitnahmeverbindung zwischen dem Sekundärkolben 9 und der Abtriebsstange 6.
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Die Kopplungsmittel 25 enthalten mindestens ein als Bestandteil des Sekundärkolbens 9 ausgebildetes Kopplungsglied 43, das bevorzugt im Innern eines Kolbenkörpers 44 des Sekundärkolbens 9 aufgenommen ist. Der Kolbenkörper 44 definiert die Kolbendurchbrechung 26 und darüber hinaus eine der hinteren Antriebskammer 13a zugewandte hintere Antriebsfläche 44a sowie eine der vorderen Antriebskammer 13b zugewandte vordere Antriebsfläche 44b. Das mindestens eine Kopplungsglied 43 ist vorzugsweise in einem scheibenförmigen Bestandteil des Kolbenkörpers 44 untergebracht und ist relativ zu dem Kolbenkörper 44 gemäß Doppelpfeil 45 in bezüglich der Längsachse 7 radialer Richtung verschiebbar.
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Vorzugsweise enthalten die Kopplungsmittel 25 mehrere solcher Kopplungsglieder 43, die fächerähnlich verteilt rings um die Abtriebsstange 6 in dem Kolbenkörper 44 angeordnet sind und unabhängig voneinander die Verschiebebewegung 45 ausführen können. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu, wobei in der Zeichnung zwei sich bezüglich der Längsachse 7 diametral gegenüberliegende Kopplungsglieder 43 illustriert sind.
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Im Rahmen der Verschiebebewegung 45 kann jedes Kopplungsglied 43 zwischen einer von der Abtriebsstange 6 entfernten Freigabestellung und einer an die Abtriebsstange 6 angenäherten Kopplungsstellung bewegt werden. Die Freigabestellung ist in 1 und 2 illustriert, die Kopplungsstellung in den 3 bis 6.
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Beim Ausführungsbeispiel können die Kopplungsglieder 43 die Kopplungsstellung nur dann einnehmen, wenn zwischen der Abtriebsstange 6 und dem Sekundärkolben 9 eine bestimmte Relativposition in der Achsrichtung der Hubbewegung 5 vorliegt, die im Folgenden als Kopplungs-Relativposition bezeichnet sei. Grund hierfür ist, dass die Kopplungsmittel 25 bevorzugt als Verriegelungsmittel konzipiert sind, die in der Bewegungsrichtung der Hubbewegung 5 eine formschlüssige Kopplung zwischen dem Sekundärkolben 9 und der Abtriebsstange 6 hervorrufen können, wenn die genannte Kopplungs-Relativposition vorliegt.
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In der Kopplungs-Relativposition liegt eine an der Abtriebsstange 6 ausgebildete Kopplungszone 46 in Achsrichtung der Längsachse 7 auf gleicher Höhe mit jeweils einem der Abtriebsstange 6 zugewandten stirnseitigen Kopplungsabschnitt 47 jedes Kopplungsgliedes 43. Dadurch ist der erwähnte formschlüssige Eingriff möglich. Exemplarisch verfügt die Abtriebsstange 6 in der Kopplungszone 46 über eine zur Längsachse 7 konzentrische Ringnut 48, während der Kopplungsabschnitt 47 als Verriegelungsvorsprung ausgebildet ist, der in die Ringnut 48 formschlüssig eintauchen kann.
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Jedem Kopplungsglied 43 ist zweckmäßigerweise eine Rückstellfeder 52 zugeordnet, durch die es in die Freigabestellung vorgespannt ist, in der es außer Eingriff mit der Kopplungszone 46 steht und vom Außenumfang der Abtriebsstange 6 bevorzugt zumindest geringfügig abgehoben ist. Diese Freigabestellung ermöglicht eine ungehinderte Hubbewegung 5 der Abtriebsstange 6 relativ zum Sekundärkolben 9.
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Zum Umschalten in die Kopplungsstellung ist jedem Kopplungsglied 43 an einer von der Abtriebsstange 6 abgewandten Betätigungsfläche 53 ein Antriebsfluid auferlegbar. Hierbei handelt es sich um das oben schon angesprochene sekundäre Antriebsfluid. Dieses sekundäre Antriebsfluid ist durch Einwirkung auf die Betätigungsfläche 53 in der Lage, die rückstellende Kraft der Rückstellfeder 52 zu überwinden und das Kopplungsglied in die Kopplungsstellung in Eingriff mit der Ringnut 48 zu verlagern, wenn Selbige in der Kopplungs-Relativposition dem Kopplungsabschnitt 47 gegenüberliegt. Dieser physische Kopplungseingriff ist aus 4 bis 6 gut ersichtlich.
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Jedes Kopplungsglied 43 sitzt gleitverschieblich in einer in dem Kolbenkörper 44 ausgebildeten Führungsausnehmung 54. Jede Führungsausnehmung 54 ist zu der dem sekundären peripheren Wandabschnitt 15 zugewandten Mantelfläche 55 des Kolbenkörpers 44 hin offen. Im Bereich dieser Mantelfläche 55 verfügt der Kolbenkörper 44 über eine zur Längsachse 7 konzentrische Ringnut 56, die zu dem sekundären peripheren Wandabschnitt 15 hin offen ist und die im Innern des Kolbenkörpers 44 alle Führungsausnehmungen 54 fluidisch miteinander verbindet. Die Ringnut 56 ist axial beidseits von jeweils einem Bestandteil der ringförmigen Dichtungseinrichtung 9a flankiert.
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Jeder sich an die Ringnut 56 anschließende äußere Längenabschnitt der Führungsausnehmung 54 bildet eine Beaufschlagungskammer 57, die sich bis zu einer am Außenumfang des Kopplungsgliedes 43 ausgebildeten Abdichtzone 61 erstreckt, die unter Abdichtung gleitverschieblich am Innenumfang der Führungsausnehmung 54 anliegt. Exemplarisch ist die Abdichtzone 61 von einem Dichtungsring des Kopplungsgliedes 43 gebildet. Die Betätigungsfläche 53 ist eine Begrenzungsfläche der Beaufschlagungskammer 57.
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Der Steuerkanal 36 mündet mit einer Austrittsöffnung 62 an dem sekundären peripheren Wandabschnitt 15 seitlich in den Sekundär-Arbeitsraum 13 ein. Die Austrittsöffnung 62 ist so platziert, dass sie in Achsrichtung der Längsachse 7 auf gleicher Höhe mit der Ringnut 56 des Sekundärkolbens 9 angeordnet ist, wenn dieser die aus 1 bis 4 ersichtliche Grundstellung einnimmt, die im drucklosen Zustand der hinteren Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13 durch die Rückstellfeder 33 gewährleistet ist.
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Da während der Primärhubphase die vordere Antriebskammer 12b drucklos ist, liegt auch in dem Steuerkanal 36 und in den über die Ringnut 56 mit dem Steuerkanal 36 verbundenen Beaufschlagungskammern 57 kein Überdruck an. Folglich verbleiben die Kopplungsglieder 43 in ihrer Freigabestellung. Die Abtriebsstange 6 kann mithin ungehindert die Primärphase ihrer ausfahrenden Hubbewegung 5a ausführen.
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Die Kopplungszone 46 ist derart an der Abtriebsstange 6 platziert, dass sie dann, und vorzugsweise nur dann, eine die Freigabestellung der Kopplungsglieder 43 ermöglichende Relativposition bezüglich des Sekundärkolbens 9 einnimmt, wenn die Abtriebsstange 6 ihre Primärhubphase beendet hat und der Primärkolben 8 die in 3 und 4 illustrierte Übergangsstellung einnimmt. Exemplarisch liegen hierbei die Ringnut 48 bzw. die Kopplungszone 46 und die Kopplungsabschnitte 47 in einer gemeinsamen Radialebene bezüglich der Längsachse 7.
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Die Kopplungszone 46 nimmt also automatisch dann eine die Kopplung mit den Kopplungsgliedern 43 ermöglichende Bereitschaftsstellung ein, wenn das Steuerventil 42 die Einspeisung des sekundären Antriebsfluides in den Steuerkanal 36 hervorruft. Dieses sekundäre Antriebsfluid verteilt sich über die Ringnut 56 hinweg in sämtlichen Beaufschlagungskammern 57 und schiebt die Kopplungsglieder 43 durch Beaufschlagung ihrer Betätigungsflächen 53 in die Kopplungsstellung, die beim Ausführungsbeispiel eine Verriegelungsstellung ist, da die Kopplungsabschnitte 47 formschlüssig verriegelnd in die Ringnut 48 eintauchen. Ersichtlich dient also das Steuerventil 42 für die Steuerung der Kopplungsfunktion des sekundären Antriebsfluides. Damit es auch auf einfache Weise die Antriebsfunktion des sekundären Antriebsfluides bezüglich des Sekundärkolbens 9 steuern kann, sind die Kopplungsmittel 25 zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sie die Weiterleitung des sekundären Antriebsfluides in die hintere Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13 hervorrufen, nachdem sie in die Freigabestellung verlagert wurden. In diesem Zusammenhang bildet mindestens ein und vorzugsweise jedes Kopplungsglied 43 gleichzeitig auch ein zur Fluidsteuerung dienendes Ventilglied.
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Beim Ausführungsbeispiel ergibt sich die Funktionalität des Kopplungsgliedes 43 als Ventilglied daraus, dass in dem Kolbenkörper 44 mindestens ein Fluidübertrittskanal 63 ausgebildet ist, der einerseits in die hintere Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13 und andererseits, umfangsseitig, in die Führungsausnehmung 54 einmündet, wobei die der Führungsausnehmung 54 zugeordnete Kanalmündung 64 so platziert ist, dass sie in der Freigabestellung des Kopplungsgliedes von der Beaufschlagungskammer 57 abgetrennt und in der Kopplungsstellung mit der Beaufschlagungskammer 57 in Fluidverbindung steht. Gesteuert wird diese Verbindung bevorzugt durch die Abdichtzone 61, die in der Freigabestellung des Kopplungsgliedes 43 zwischen der Beaufschlagungskammer 57 und der Kanalmündung 64 des Fluidübertrittskanals 63 liegt und in der Kopplungsstellung des Kopplungsgliedes 43 auf die der Abtriebsstange 6 zugewandte Seite der Kanalmündung 64 bewegt wurde.
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Das gemäß Strömungspfeilen 65 durch den Steuerkanal 36 hindurchströmende sekundäre Antriebsfluid bewirkt somit gemäß 4 die Beaufschlagung der Betätigungsfläche 53 mittels einer das Kopplungsglied 43 in die Kopplungsstellung umschaltenden und in dieser Kopplungsstellung festhaltenden Kopplungskraft FK und kann außerdem gemäß Strömungspfeil 66 durch den Fluidübertrittskanal 63 hindurch in die hintere Antriebskammer 13a einströmen, um die hintere Antriebsfläche 44a des Sekundärkolbens 9 zu beaufschlagen und eine Antriebskraft bezüglich der mit dem Sekundärkolben 9 gekoppelten Abtriebsstange 6 zu erzeugen.
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Als Folge hiervon verlagert sich der Sekundärkolben 9 gemäß Pfeil 67 in Richtung seiner aus 5 und 6 ersichtlichen vorderen Endstellung, wobei er die Abtriebsstange 6 zur Ausführung der Sekundärhubphase mitnimmt.
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Vorzugsweise schon vor dem Erreichen der vorderen Endstellung gibt der Sekundärkolben 9 eine direkte Fluidverbindung zwischen der Austrittsöffnung 62 des Steuerkanals 36 und der hinteren Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13 frei. Dies ermöglicht dem zuströmenden sekundären Antriebsfluid ein Einströmen in die hintere Antriebskammer 13a am Sekundärkolben 9 vorbei, was eine rasche und ungedrosselte Füllung dieser hinteren Antriebskammer 13a mit dem sekundären Antriebsfluid ermöglicht, so dass sich sehr rasch die gewünschte Antriebskraft für den Sekundärkolben 9 aufbaut.
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Durch den Fluidübertrittskanal 63 hindurch ist weiterhin die Fluidverbindung zwischen der Beaufschlagungskammer 57 und der hinteren Antriebskammer 13a offen, so dass das Kopplungsglied 43 weiterhin in der Kopplungsstellung gehalten wird, auch wenn die Ringnut 56 nicht mehr in direkter Fluidverbindung zu der Austrittsöffnung 62 steht.
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Die oben schon erwähnten Anschlagmittel 38 sorgen in vorteilhafter Weise dafür, dass die Abtriebsstange 6 bei ihrer ausfahrenden Hubbewegung 5a am Ende der Primärhubphase zumindest so lange gestoppt wird, bis die antriebsmäßige Kopplung zwischen dem Sekundärkolben 9 und der Abtriebsstange 6 durch die Kopplungsmittel 25 bewirkt wurde.
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Die Anschlagmittel 38 sind zweckmäßigerweise als Federmittel 38a ausgebildet, die beim Ausführungsbeispiel axial zwischen der Trennwand 17 und dem Primärkolben 8 eingegliedert sind. Sie verfügen über eine derartige Federsteifigkeit, dass sie durch die vom Primärkolben 8 allein ausgeübte Antriebskraft nicht komprimierbar sind. Solange also die sekundäre Antriebsstufe 3 der Abtriebsstange 6 noch nicht zugeschaltet ist, fungieren die Federmittel 38a vergleichbar einem unnachgiebigen Festanschlag und stoppen den Primärkolben 8 bei Erreichen seiner Übergangsstellung. Damit ist sichergestellt, dass die Abtriebsstange 6 auch bei hoher Ausfahrgeschwindigkeit so lange am Ende der Primärhubphase verharrt, bis die sekundäre Antriebsstufe 3 durch Ankoppeln des Sekundärkolbens 9 zugeschaltet wurde. Sobald dies der Fall ist, kann die nun stark erhöhte Antriebskraft FA die Abtriebsstange 6 unter Komprimierung der Federmittel 38a bis zur gewünschten ausgefahrenen Endstellung mitnehmen.
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Um die Abtriebsstange 6 nach beendigter Sekundärhubphase im Rahmen einer einfahrenden Hubbewegung 5b wieder in die eingefahrene Grundstellung zurückzubewegen, wird das nicht abgebildete, an die beiden Austrittsöffnungen 34a, 35a angeschlossene Richtungssteuerventil so umgeschaltet, dass die hintere Antriebskammer 12a des Primär-Arbeitsraumes 12 druckentlastet wird und gleichzeitig eine Fluidbeaufschlagung der beiden vorderen Antriebskammern 12b, 13b stattfindet.
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Die Druckentlastung der hinteren Antriebskammer 12a bewirkt durch den mit ihr kommunizierenden Steuerkanal 36 hindurch eine zeitgleiche Druckentlastung der hinteren Antriebskammer 13a des Sekundär-Arbeitsraumes 13 und somit auch der Beaufschlagungskammern 57. Somit können die Rückstellfedern 52 die Kopplungsglieder 43 in ihre Freigabestellung zurückschieben und der Sekundärkolben 9 kann sich unabhängig von der Antriebsstange 6 in seine Grundstellung zurückbewegen.
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Bevorzugt ist jedem Kopplungsglied 43 ein Freigabekanal 68 zugeordnet, der durch den Kolbenkörper 44 hindurch eine bevorzugt ständige Fluidverbindung zwischen der vorderen Antriebskammer 13b und einer entgegengesetzt zu der Betätigungsfläche 53 orientierten Freigabefläche 72 des Kopplungsgliedes 43 herstellt. Die Freigabefläche 72 ist beim Ausführungsbeispiel eine Ringfläche, die konzentrisch zu dem Kopplungsabschnitt 47 angeordnet ist. Das für den Rückhub in die vordere Antriebskammer 13b eingespeiste Antriebsfluid kann gemäß dem gestrichelten Strömungspfeil 73 der 6 auf die Freigabefläche 72 einwirken und eine das Kopplungsglied 43 in die Freigabestellung schiebende Freigabekraft hervorrufen, um die Rückstellfeder 52 bei ihrer Rückstellfunktion zu unterstützen. Auf diese Weise ist eine sichere Entkopplung der Kopplungsmittel 25 gewährleistet, die der Abtriebsstange 6 unbeeinflusst vom Sekundärkolben 9 ihre einfahrende Hubbewegung 5b ermöglicht, welche durch das in die vordere Antriebskammer 12b des Primär-Arbeitsraumes 12 eingespeiste Antriebsfluid hervorgerufen wird.
