DE10361619B4

DE10361619B4 - Hydraulische Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10361619B4
Application number: DE2003161619
Authority: DE
Inventors: Joachim-Andreas Wozar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: DE10361619A1

Abstract

Hydraulische Betätigungsvorrichtung,
– mit einer mit von einer Druckluftquelle stammender Druckluft betriebenen pneumatischen Eingangsstufe (8), die einen doppeltwirkenden Pneumatikzylinder (12) mit einem linear verschiebbaren Antriebskolben (18) aufweist,
– mit einer Steuereinrichtung (3) zur Steuerung der Druckluftbeaufschlagung des Antriebskolbens (18), um diesen zu einer Antriebsbewegung (74) in der einen oder anderen Richtung zu veranlassen,
– mit einer hydraulischen Ausgangsstufe (13), die zwei Hydraulikaggregate (14, 15) enthält, die jeweils einen linear verschiebbaren, im Vergleich zum Antriebskolben (18) des Pneumatikzylinders (12) eine kleinere Fluidbeaufschlagungsfläche aufweisenden Stempel (28, 29) enthalten und die jeweils einen vom zugeordneten Stempel (28, 29) volumenveränderlich begrenzten Arbeitsraum (34, 35) aufweisen, an den ein zu betätigender Verbraucher (46) anschließbar ist, wobei die beiden Stempel (28, 29) mit dem Antriebskolben (18) so zu einer Bewegungseinheit (32) zusammengefasst sind, dass bei der durch die Antriebsbewegung (74) des Antriebskolbens (18) ver ursachten Arbeitshubbewegung (37) der Bewegungseinheit (32) die Volumina der beiden...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, insbesondere für die Betätigung von Spannvorrichtungen an Werkzeugmaschinen,

– mit einer mit von einer Druckluftquelle stammender Druckluft betriebenen pneumatischen Eingangsstufe, die einen doppeltwirkenden Pneumatikzylinder mit einem linear verschiebbaren Antriebskolben aufweist,
– mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckluftbeaufschlagung des Antriebskolbens, um diesen zu einer Antriebsbewegung in der einen oder anderen Richtung zu veranlassen,
– mit einer hydraulischen Ausgangsstufe, die zwei Hydraulikaggregate enthält, die jeweils einen linear verschiebbaren, im Vergleich zum Antriebskolben des Pneumatikzylinders eine kleinere Fluidbeaufschlagungsfläche aufweisenden Stempel enthalten und die jeweils einen vom zugeordneten Stempel volumenveränderlich begrenzten Arbeitsraum aufweisen, an den ein zu betätigender Verbraucher anschließbar ist, wobei die beiden Stempel mit dem Antriebskolben so zu einer Bewegungseinheit zusammengefasst sind, dass bei der durch die Antriebsbewegung des Antriebskolbens verursachten Arbeitshubbewegung der Bewegungseinheit die Volumina der beiden Arbeitsräume gleichzeitig gegensinnig vergrößert und verkleinert werden,
– und mit mindestens einem mit den beiden Arbeitsräumen verbundenen Öltank, wobei in die jeweilige Verbindung ein Kurzschlussventil eingeschaltet ist, das zum Ausgleich des Füllvolumens der Arbeitsräume ein bedarfsgemäßes Überströmen von Hydrauliköl zwischen dem jeweiligen Arbeitsraum und dem Öltank ermöglicht.

Werkzeugmaschinen sind in aller Regel mit hydraulisch betätigbaren Spannvorrichtungen zum Spannen der zu bearbeitenden Werkstücke ausgestattet. Um den erforderlichen Spanndruck zur Verfügung zu stellen, werden oft elektrisch betätigte Zahnrad- oder Flügelzellenpumpen eingesetzt, die ständig einen gewissen Betriebsdruck zur Verfügung stellen, wobei mittels geeigneten Ventilen eine Ansteuerung der betreffenden Spannvorrichtung erfolgt. Die Spannvorrichtung enthält als Antriebsaggregat beispielsweise einen Hydraulikzylinder, dessen Kolben je nach Ansteuerung einen Spannhub oder einen Lösehub ausführt.

Diese bekannten Bauformen hydraulischer Betätigungsvorrichtungen haben den Nachteil eines relativ hohen Energiebedarfes. Das Hydrauliköl wird bei der Druckerhöhung stark erwärmt und muss mittels geeigneter Kühlaggregate ständig gekühlt werden. Außerdem unterliegt das Hydrauliköl einer nicht unbeträchtlichen Alterung und muss daher relativ häufig ausgetauscht werden. Hierfür mit verantwortlich sind auch starke Druckspitzen, die im übrigen auch die einzelnen Komponenten der Vorrichtung stark beanspruchen und eine entsprechend umfangreich dimensionierte Auslegung erforderlich machen.

In der DE 30 50 277 C2 wurde auch schon eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der das Hydrauliköl während der Arbeitshubbewegung ohne Druckstöße zwischen dem Verbraucher und dem zugeordneten Arbeitsraum hin und her geschoben werden kann. Die dort als hydropneumatischer Verstärker bezeichnete Betätigungsvorrichtung enthält unter anderem einen sich aus einer pneumatischen Eingangsstufe und einer hydraulischen Ausgangsstufe zusammensetzenden Druckübersetzer und wird während des Betriebes an eine Druckluftquelle angeschlossen, die die für den Antrieb der pneumatischen Eingangsstufe benötigte Druckluft liefert. Eine mehrere Ventile aufweisende Steuereinrichtung ermöglicht die Steuerung der Druckluftbeaufschlagung eines Antriebskolbens der pneumatischen Eingangsstufe, der mit zwei Stempeln einer hydraulischen Ausgangsstufe zu einer Baueinheit zusammengefasst ist, sodass bei der gemeinsamen Bewegung jeweils aus dem einen Arbeitsraum Hydrauliköl verdrängt wird, während gleichzeitig in den anderen Arbeitsraum Hydrauliköl zurückströmen kann. Der gewünschte Arbeitsdruck kann durch die Wahl eines entsprechenden Flächenverhältnisses zwischen den Fluidbeaufschlagungsflächen des Antriebskolbens der pneumatischen Eingangsstufe und der im Vergleich kleineren Stempel der hydraulischen Ausgangsstufe vorgegeben werden. Ein vorhandener Öltank fungiert als pneumohydraulischer Kompensator zum Ausgleich der etwaig entstehenden Volumendifferenz. Nachteilig bei dem bekannten hydropneumatischen Verstärker ist allerdings der überaus komplexe Aufbau mit entsprechend hohem Installationsaufwand sowie der bei der praktischen Verwirklichung zu erwartende, relativ voluminöse Aufbau.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei hoher Leistung und verhältnismäßig geringem Installationsaufwand kompakte Abmessungen zulässt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Betätigungsvorrichtung als transportable Baueinheit ausgestaltet, die auch mindestens einen zur Speisung des Pneumatikzylinders dienen den, an die Druckluftquelle anschließbaren Druckluftspeicher beinhaltet.

Durch die Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung als transportable Baueinheit kann ein relativ einfacher Transport zwischen unterschiedlichen Einsatzorten ermöglicht werden. Die Betätigungsvorrichtung kann auch als Baueinheit vorkonfektioniert werden, die, beispielsweise im Zusammenhang mit der Herstellung oder Nachrüstung von Werkzeugmaschinen oder anderen Maschinen, als kompakte Ausrüstungskomponente bereitstellbar ist, um als Einheit einfach und schnell installierbar zu sein. Auf Grund der Ausstattung mit mindestens einem Druckluftspeicher kann im Betrieb stets ein rascher Druckaufbau gewährleistet werden, verbunden mit einem überaus guten Ansprechverhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine besonders kompakte Anordnung ist möglich, wenn die beiden Stempel koaxial zum Antriebskolben auf entgegengesetzten Seiten desselben angeordnet sind. Der Pneumatikzylinder kann insbesondere koaxial zwischen den beiden Hydraulikaggregaten platziert sein. Vorzugsweise werden die beiden Stempel von den einander entgegengesetzten Endabschnitten einer durchgehenden, entsprechend dimensionierten Stange definiert, auf die der Antriebskolben koaxial aufgesteckt und befestigt ist.

Da der für die Fluidbeaufschlagung relevante Querschnitt der Stempel der Hydraulikaggregate zum Erhalt der gewünschten Kraftübersetzung geringer ist als derjenige des Antriebskolbens des Pneumatikzylinders, können die beiden Hydraulikaggregate außen einen geringeren Querschnitt aufweisen als der Pneumatikzylinder. Es erweist sich dann als besonders vorteilhaft, um das eine der Hydraulikaggregate herum den Druckspeicher und um das andere Hydraulikaggregat herum den Öltank zu platzieren. Druckspeicher und Öltank können dabei ringförmig gestaltet sein, wobei die Gehäuse der Hydraulikaggregate die innere Wandung des Druckluftspeichers und des Öltankes bilden können.

Der Pneumatikzylinder verfügt über einen beidseits mit Druckluft beaufschlagbaren Antriebskolben. Für die Steuerung der Druckluftbeaufschlagung ist in die Verbindung zwischen der jeweiligen Antriebskammer und dem Druckluftspeicher zweckmäßigerweise eine geeignete Steuerventileinrichtung zwischengestaltet, die über die Steuereinrichtung betätigt werden kann. Bevorzugt verfügt die Steuerventileinrichtung über zwei gesonderte, jeweils einer der Antriebskammern des Pneumatikzylinders zugeordnete Steuerventile mit 3/2-Ventilfunktionalität. Um kurze Strömungswege und damit ein sehr schnelles Ansprechverhalten zu erreichen, kann die Steuerventileinrichtung – insbesondere wenn sich der Druckluftspeicher axial unmittelbar an den Pneumatikzylinder anschließt – an und/oder in der zugeordneten stirnseitigen Abschlusswand des Pneumatikzylinders angeordnet sein.

Bei den Kurzschlussventilen handelt es sich zweckmäßigerweise um federbelastet in die Schließstellung vorgespannte entsperrbare Rückschlagventile. Bewegt sich ein Stempel im Sinne einer Verringerung des Volumens des von ihm begrenzten Arbeitsraumes, also wenn durch diesen Stempel Hydrauliköl zu einem angeschlossenen Verbraucher ausgeschoben wird, bleibt das zugeordnete Kurzschlussventil geschlossen und das verdrängte Hydrauliköl strömt unter dem gewünschten Druck zum Verbraucher. Bei entgegengesetzter Hubrichtung des Stempels kann das Kurzschlussventil entsprechend den Betriebsbedingungen unterschiedliche Zwecke erfüllen. Reicht die vom Verbraucher zurückströmende Ölmenge nicht aus, um das sich vergrößernde Volumen des angeschlossenen Arbeitsraumes zu füllen, bewirkt der sich aufbauende Unterdruck ein selbsttätiges Öffnen des Rückschlagventils mit der Folge, dass Öl aus dem angeschlossenen Öltank zum Volumenausgleich angesaugt wird. Dies wird begünstigt, wenn der Öltank zusätzlich mit einem gewissen Überdruck an Druckluft beaufschlagt wird. Sofern gewünscht, kann der Öffnungsvorgang allerdings zusätzlich zwangsweise mittels eines Steuersignals an einen Ventilantrieb unterstützt werden, so dass das Rückschlagventil maximal öffnet und eine hohe Zuströmrate gewährleistet werden kann.

Stellt sich hingegen eine Situation ein, bei der die vom Verbraucher zurückströmende Ölmenge größer ist als das Aufnahmevolumen des angeschlossenen Arbeitsraumes, kann durch ein wiederum durch ein Steuersignal hervorgerufenes Öffnen des Kurzschlussventils erreicht werden, dass das überschüssige Öl in den Öltank verdrängt wird. Auf diese Weise kann durch die Kurzschlussventile stets ein Ausgleich des Füllvolumens der Arbeitsräume hervorgerufen werden, um ständig ei nen optimalen Füllungsgrad der Arbeitsräume zu gewährleisten. Die Betätigung der Ventilantriebe wird zweckmäßigerweise über die Steuereinrichtung gesteuert.

Alternativ können mindestens ein und vorzugsweise sämtliche Kurzschlußventile auch als konventionelle Schaltventile ausgebildet sein, die durch entsprechende Ansteuerung wahlweise in einer die Verbindung zwischen Arbeitsraum und Öltank freigebenden Offenstellung oder in einer diese Verbindung unterbrechenden Schließstellung positionierbar sind. Bei den Schaltventilen kann es sich insbesondere um 2/2-Wegeventile handeln. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Schaltventile normalerweise geschlossen sind und beispielsweise durch eine Federeinrichtung in der Schließstellung gehalten werden, so dass sie lediglich während des Anliegens eines entsprechenden Steuersignals in die Offenstellung umgeschaltet sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der den Antriebskolben und die beiden Stempel enthaltenden Bewegungseinheit Positionserfassungsmittel zugeordnet, die eine Erfassung der beiden Endlagen des Antriebskolbens ermöglichen. In Verbindung mit einer entsprechend ausgelegten Steuereinrichtung ermöglicht dies eine besonders vorteilhafte Betriebsweise der Betätigungsvorrichtung. Erreicht nämlich der Antriebskolben bei einer Vorwärts-Arbeitshubbewegung seine Endlage, ist dies ein Anzeichen dafür, dass sich der am angeschlossenen Verbraucher gewünschte Arbeitsdruck noch nicht eingestellt hat. Der Pneumatikzylinder kann dann automatisch so umgesteuert werden, dass er in die Ausgangsposition zurückkehrt und eine neuerliche Vorwärts-Arbeitshubbewegung ausführt, bis sich der gewünschte Arbeitsdruck aufgebaut hat und folglich die Bewegungseinheit zum Stillstand gelangt, bevor der Antriebskolben die Endlage erneut erreicht hat. Dieses "Nachpumpen" kann druckabhängig prinzipiell beliebig oft stattfinden.

Das Befüllen des Systems, einschließlich dem oder den angeschlossenen Verbrauchern und den Hydraulikleitungen, wird beschleunigt, wenn der Öltank im Innern mit Druckluft beaufschlagbar ist. Um dies zu ermöglichen, verfügt der Öltank zweckmäßigerweise über geeignete Befüllmittel, beispielsweise einen mit einem Rückschlagventil ausgestatteten Anschlussnippel, an den sich vorübergehend oder ständig eine zur Druckluftzufuhr geeignete Druckluftleitung anschließen lässt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung in ihrer Gesamtheit, wobei das eigentliche Betätigungsaggregat, das hier in einem Gestell fixiert ist, lediglich strichpunktiert angedeutet ist,
2 eine Stirnansicht der Betätigungsvorrichtung mit Blickrichtung gemäß Pfeil II aus 1,
3 eine Stirnansicht der Betätigungsvorrichtung mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 1, wobei jedoch lediglich das eigentliche Betätigungsaggregat gezeigt ist,
4 einen Längsschnitt durch die hydraulische Betätigungsvorrichtung gemäß Schnittlinie IV-IV aus 1 und 3, ohne Darstellung des Gestells, und
5 ein schematisches Schaltbild der in 4 gezeigten Anordnung.
Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete hydraulische Betätigungsvorrichtung enthält beim Ausführungsbeispiel ein in 3 bis 5 einzeln dargestelltes Betätigungsaggregat 2, das – wie auch eine zugehörige Steuereinrichtung 3 – an einem Traggestell 4 befestigt ist. Das Traggestell 4 kann zwei zueinander beabstandete, stirnseitige Rahmenteile 5a, 5b aufweisen, zwischen denen sich mehrere über den Umfang verteilte Längsstreben 6 erstrecken. Das Betätigungsaggregat 2 sitzt geschützt innerhalb des Traggestells 4 und ist an diesem mittels geeigneter Lagerböcke 7 aufgehängt. Die Steuereinrichtung 3 ist beim Ausführungsbeispiel vorne stirnseitig an einem der Rahmenteile 5a befestigt.
Die Betätigungsvorrichtung 1 lässt sich sowohl liegend als auch stehend einsetzen. Die 1 zeigt den stehenden Betriebszustand mit oben liegender Steuereinrichtung 3. In 4 ist die Betätigungseinrichtung 1 liegend abgebildet.
Das Betätigungsaggregat 2 besitzt eine pneumatische Eingangsstufe 8 mit einem zentral angeordneten doppeltwirkenden Pneumatikzylinder 12. Die Eingangsstufe 8 ist axial beidseits von einer hydraulischen Ausgangsstufe 13 flankiert, wobei diese Ausgangsstufe 13 zwei Hydraulikaggregate 14, 15 enthält, zwischen denen der Pneumatikzylinder 12 platziert ist.
Der Pneumatikzylinder 12 und die beiden Hydraulikaggregate 14, 15 sind bevorzugt koaxial zueinander angeordnet. Daraus resultiert eine sehr schlanke Bauweise des Betätigungsaggregates 2.
Das Gehäuse 19 des Pneumatikzylinders 12 verfügt über zwei zueinander beabstandete stirnseitige Abschlusswände 16a, 16b und ein sich dazwischen erstreckendes Rohrstück 17. Im Innern dieses Gehäuses 19 befindet sich ein linear verschiebbarer Antriebskolben 18, der zwei Antriebskammern 22a, 22b unter Abdichtung axial voneinander abteilt.
Mittels eines sich zwischen den beiden Abschlusswänden 16a, 16b erstreckenden, den Antriebskolben 18 unter Abdichtung durchsetzenden Verbindungsrohres 23 ist der Antriebskolben 18 zweckmäßigerweise bezüglich dem Gehäuse 19 des Pneumatikzylinders 12 verdrehgesichert. Der Antriebskolben 18 hat beim Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Umriss.
Die beiden Hydraulikaggregate 14, 15 verfügen jeweils über ein rohrförmiges Gehäuse 24a, 24b, die sich in koaxialer Verlängerung an jeweils eine der Abschlusswände 16a, 16b anschließen, wobei sie mit letzteren druckdicht verschraubt sind. Die Innenräume 25 der beiden Gehäuse 24a, 24b stehen mit dem Innenraum 26 des Gehäuses 19 in Verbindung. An der entgegengesetzten Stirnseite sind die Innenräume 25 durch stirnseitige Abschlusswände 27a, 27b der Gehäuse 24a, 24b verschlossen.
Jedes Hydraulikaggregat 14, 15 verfügt über einen als Kolben fungierenden Stempel 28, 29. Diese beiden Stempel 28, 29 sind mit dem Antriebskolben 18 zu einer starren Bewegungseinheit 32 zusammengefasst, so dass sich der Antriebskolben 18 und die beiden Stempel 28, 29 stets nur gemeinsam bewegen lassen.
Die Stempel 28, 29 ragen axial zu entgegengesetzten Seiten hin vom Antriebskolben 18 weg, wobei sie die jeweils zugewandte Abschlusswand 16a, 16b des Pneumatikzylinders 12 durchsetzen und in den Innenraum 25 des sich anschließenden Hydraulikaggregates 14, 15 unter Abdichtung eintauchen.
Jeder Stempel verfügt über eine axial vom Antriebskolben 18 wegweisende Fluidbeaufschlagungsfläche 33, mit der er – zusammen mit der gegenüberliegenden stirnseitigen Abschlusswand 27a, 27b – einen Arbeitsraum 34, 35 begrenzt.
Der Antriebskolben 18 besitzt an den einer jeweiligen Antriebskammer 22a, 22b zugewandten Seiten jeweils eine Fluidbeaufschlagungsfläche 36. Durch gesteuerte Zufuhr und Abfuhr von Druckluft in die bzw. aus den Antriebskammern 22a, 22b kann eine Linearbewegung des Antriebskolbens 18 hervorgerufen werden, die eine im folgenden als Arbeitshubbewegung 37 bezeichnete Linearbewegung der gesamten Bewegungseinheit 32 zur Folge hat. Da sich dabei jeweils der eine Stempel von der gegenüberliegenden Abschlusswand entfernt, während sich der andere Stempel gleichzeitig an die ihm gegenüberliegende Abschlusswand annähert, führt die Arbeitshubbewegung 37 zu einer gleichzeitigen gegensinnigen Vergrößerung und Verkleinerung der Volumina der beiden von den Stempeln 28, 29 begrenzten Arbeitsräume 34, 35.
Wie schon angedeutet, befinden sich die beiden Stempel 28, 29 in koaxialer Anordnung auf entgegengesetzten Axialseiten des Antriebskolbens 18. Beim Ausführungsbeispiel sind sie von den einander entgegengesetzten Endabschnitten einer durchgehenden Stange 38 gebildet, die sich zwischen den beiden Hydraulikaggregaten 14, 15 unter Durchsetzung des Pneumatikzylinders 12 erstreckt und auf die der als gelochte Scheibe ausgeführte Antriebskolben 18 koaxial aufgesteckt und zwischen einem Stangenbund 42 und einer auf die Stange 38 aufgeschraubten Befestigungsmutter 43 axial unbeweglich aufgesetzt ist.
In die beiden Arbeitsräume 34, 35 mündet jeweils ein das zugeordnete Gehäuse 24a, 24b durchsetzender Anschlusskanal 44, der mit nicht näher dargestellten Anschlussmitteln versehen ist, um je eine Hydraulikleitung 45a, 45b anzuschließen. Letztere führen zu einem zu betätigenden Verbraucher 46, der beim Ausführungsbeispiel von einem als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgebildeten Antriebsaggregat gebildet ist, welches beispielsweise zu einer zum Spannen von Werkstücken dienenden Spannvorrichtung einer Werkzeugmaschine oder einer sonstigen Bearbeitungsmaschine gehört. Der Verbraucher 46 hat einen Kolben 47, der zwei Beaufschlagungskammern 48a, 48b voneinander abteilt, an die jeweils eine der beiden Hydraulikleitungen 45a, 45b angeschlossen ist. Eine mit dem Kolben 47 verbundene und eine der Beaufschlagungskammern 48a durchsetzende Kolbenstange 52 wirkt auf ein nicht näher dargestelltes bewegliches Spannelement der Spannvorrichtung ein.
Am Außenumfang der Stempel 28, 29 angeordnete Dichtringe 53 dichten den jeweils zugeordneten Arbeitsraum 34, 35 von der sich axial anschließenden Antriebskammer 22a, 22b des Pneumatikzylinders 12 ab.
Im Betrieb des Betätigungsaggregates 2 sind die Arbeitsräume 34, 35, die Hydraulikleitungen 45a, 45b und die Beaufschlagungskammern 48a, 48b mit Hydrauliköl gefüllt. Führt die Bewegungseinheit 32 eine Arbeitshubbewegung aus, wird jeweils aus dem einen Arbeitsraum 34 Hydrauliköl in die angeschlossene Beaufschlagungskammer des Verbrauchers 46 verdrängt, während gleichzeitig Hydrauliköl aus der anderen Beaufschlagungskammer in den anderen Arbeitsraum überströmt, wobei sich der Kolben 47 zum Spannen oder Lösen des zugeordneten Spanngliedes verlagert. Indem die Fluidbeaufschlagungsflächen 33 der Stempel 28, 29 kleiner sind als eine jeweilige Fluidbeaufschlagungsfläche 36 des Antriebskolbens 18, lässt sich eine beliebige Kraftübersetzung erreichen, so dass mit einem verhältnismäßig geringen pneumatischen Druck eine relativ hohe hydraulische Stellkraft auf den Kolben 47 des Verbrauchers 46 ausgeübt werden kann. Das Stellkraftverhältnis zwischen der auf den Antriebskolben 18 aufgebrachten Stellkraft und der darauf aufbauend von einem Stempel 28, 29 hervorgerufenen Stellkraft kann beispielsweise das Verhältnis 1:20 betragen.
Der Pneumatikzylinder 12 wird mit Druckluft gespeist, die aus einem Druckluftspeicher 54 stammt. Letzterer ist Bestandteil des Betätigungsaggregates 2. Er ist beim Ausführungsbeispiel in konzentrischer Anordnung um das eine, erste Hydraulikaggregat 14 herum angeordnet, das außen einen geringeren Querschnitt als der Pneumatikzylinder 12 aufweist, so dass der Druckluftspeicher 54 integriert werden kann, ohne die Querabmessungen über das Maß des Pneumatikzylinders 12 hinaus zu vergrößern.
Durch die geschilderte Anordnung hat der Druckluftspeicher 54 eine ringförmige Gestalt. Als axiale Begrenzungswände fungieren die benachbarte erste Abschlusswand 16a des Pneumatikzylinders 12 und eine mit axialem Abstand zu dieser angeordnete, das erste Hydraulikaggregat 14 konzentrisch umschließende Endwand 55. Als äußere Umfangswand fungiert ein sich zwischen der ersten Abschlusswand 16a und der Endwand 55 erstreckendes Rohrstück 56. Die innere Umfangswand ist vom Gehäuse 24a des ersten Hydraulikaggregats 14 gebildet. Auf diese Weise wird ein das erste Hydraulikaggregat 14 konzentrisch umschließender, ringförmiger Speicherraum 57 des Druckluftspeichers 54 definiert.
Mit dem Speicherraum 57 kommunizierende Anschlussmittel 58 ermöglichen das lösbare Anschließen einer zu einer Druckluftquelle P führenden Druckluftleitung, um den Speicherraum 57 mit Druckluft unter einem vorbestimmten Betriebsdruck zu füllen. Die Höhe des Betriebsdruckes kann durch ein Druckregulierventil 62 variabel vorgegeben werden. Damit lässt sich der Hydraulikarbeitsdruck mit dem konstruktiv festgelegten Druckübersetzungsverhältnis stufenlos variieren.
Über je einen Antriebskanal 63a, 63b steht der Speicherraum 57 mit den beiden Antriebskammern 22a, 22b in Verbindung. Diese Antriebskanäle 63a, 63b durchsetzen die erste Abschlusswand 16a, so dass kurze Luftwege vorliegen. Während der eine Antriebskanal 63a unmittelbar in die angrenzende erste Antriebskammer 22a einmündet, verläuft der andere Antriebskanal 63b durch das Verbindungsrohr 23 hindurch, um in der Nähe der gegenüberliegenden zweiten Abschlusswand 16b über eine Mündung 64 zur zweiten Antriebskammer 22b auszumünden.
Für die Steuerung der Druckluftversorgung des Pneumatikzylinders ist eine Steuerventileinrichtung 65 vorgesehen. Diese ist in den Verlauf der beiden Antriebskanäle 63a, 63b eingeschaltet. Beim Ausführungsbeispiel enthält sie zwei gesonderte Steuerventile 66a, 66b, die jeweils einer der Antriebskammern 22a, 22b zugeordnet sind, wobei sie in jeweils einen der beiden Antriebskanäle 63a, 63b wirkungsmäßig zwischengeschaltet sind.
Zu Gunsten einer kompakten Bauweise befinden sich beide Steuerventile 66a, 66b beim Ausführungsbeispiel an der ersten Abschlusswand 16a, in die sie zweckmäßigerweise von radial außen her eingebaut sind. Aus 3 ist ersichtlich, dass die Steuerventile 66a, 66b in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegen. Während sie beim Ausführungsbeispiel radial über den Außenumfang der ersten Abschlusswand 16a vorstehen, wäre durchaus ein komplett integrierter Einbau möglich.
Die Steuerventile 66a, 66b haben bevorzugt eine 3/2-Ventilfunktionalität. In der Offenstellung – in 4 links von der Mittelachse 67 des Steuerventils 66a gezeigt – gibt das jeweilige Steuerventil den Fluiddurchgang zwischen dem Speicherraum 57 und der angeschlossenen Antriebskammer 22a bzw. 22b frei. In der in 4 rechts von der Mittelachse 67 angedeuteten Schließstellung ist die Verbindung durch den zugeordneten Antriebskanal 63a bzw. 63b abgesperrt, während gleichzeitig die betroffene Antriebskammer direkt oder über einen Schalldämpfer 68 entlüftet ist.
Die Steuerventile 66a, 66b des Ausführungsbeispiels sind pneumatisch betätigbare Ausführungsformen. Die Steuereinrichtung 3 ist bei entsprechender Betätigung in der Lage, über an die Steuerventile 66a, 66b angeschlossene Steuerleitungen 72 Drucksteuersignale zuzuführen, mit denen sich die Steuerventile 66a, 66b umschalten lassen.
Zum Generieren der Drucksteuersignale kann die Steuereinrichtung 3 nicht näher dargestellte Vorsteuerventile enthalten, die über eine Speiseleitung 73 mit Druckluft aus der angeschlossenen Druckluftquelle P und/oder dem Druckluftspeicher 54 versorgt werden. Indem beim Ausführungsbeispiel diese Vorsteuerventile manuell betätigbar sind, ist für die Ansteue rung des Pneumatikzylinders 12 keine elektrische Energie erforderlich.
Durch Aktivierung der Steuereinrichtung 3, was manuell erfolgen kann, ist mithin der Antriebskolben 18 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Antriebsbewegung 74 antreibbar, die unmittelbar die schon erwähnte Arbeitshubbewegung 37 der gesamten Bewegungseinheit 32 mit sich bringt. Die Hubrichtung hängt vom momentanen Schaltzustand der Steuerventile 66a, 66b ab.
Das Betätigungsaggregat 2 ist des weiteren mit einem Öltank 75 ausgestattet. Er befindet sich zweckmäßigerweise auf der dem Druckluftspeicher 54 axial entgegengesetzten Seite des Pneumatikzylinders 12, wobei er das dort befindliche zweite Hydraulikaggregat 15 konzentrisch umschließt. Insoweit ist die Anordnung mit derjenigen des Druckluftspeichers 54 auf der entgegengesetzten Stirnseite des Betätigungsaggregates 2 vergleichbar.
Es könnten bei sehr hohen dynamischen Erfordernissen auch zwei Druckluftspeicher vorhanden sein, die die pneumatische Eingangsstufe 8 auf axial entgegengesetzten Seiten flankieren, wobei sich an einen oder beide Druckluftspeicher ein Öltank 75 anschließen kann.
Der Öltank 75 definiert einen ringförmigen Aufnahmeraum 76, der axial von der zweiten Abschlusswand 16b und einer zur dieser beabstandeten Endwand 77, radial außen von einem zwischen den vorgenannten Komponenten verlaufenden rohrförmigen Wandteil 78 und radial innen vom Gehäuse 24b des zweiten Hydraulikaggregates 15 begrenzt ist. Über eine entfernbare Befüllschraube 82 kann Hydrauliköl in den Aufnahmeraum 76 eingefüllt werden, dessen aktueller Füllstand in 4 bei 83 angedeutet ist.
Indem auch der Außenquerschnitt des zweiten Hydraulikaggregates 15 kleiner ist als derjenige des Pneumatikzylinders 12, kann der Öltank 75 platzsparend in dem verbleibenden Leerraum untergebracht werden, so dass das Betätigungsaggregat 2 insgesamt über sehr kompakte Breitenabmessungen verfügt. Das Betätigungsaggregat 2 hat im übrigen beim Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen zylindrische Gestalt.
Der Aufnahmeraum 76 des Öltankes 75 ist ständig mit einem gewissen pneumatischen Überdruck beaufschlagt. In der Wandung des Öltanks 75 sind zu diesem Zweck geeignete Befüllmittel 95 installiert, beispielsweise ein Befüllnippel mit entsperrbarer Rückschlagfunktion oder eine Steckverschraubung, die ein Einspeisen von Druckluft ermöglichen. Im Innenraum des Öltanks 75 befindet sich somit im Betrieb ständig ein gewisses Druckluftpolster. Es ist möglich das Druckluftpolster durch ständigen Anschluss des Aufnahmeraumes 76 an eine Druckluft quelle vorzugeben, wobei mittels eines bei Bedarf vorgesehenen Druckreglers der im Aufnahmeraum 76 herrschende Überdruck variabel vorgebbar sein kann. Das Druckluftpolster kann entlüftet werden, wenn Anschlussarbeiten an der Hydraulik durchzuführen sind.
Der Öltank 75 steht gleichzeitig mit beiden Antriebskammern 22a, 22b in Verbindung, wobei in jede dieser Verbindungen ein Kurzschlussventil 84 eingeschaltet ist. Das jeweilige Kurzschlussventil dient dem Ausgleich des Füllvolumens des jeweils zugeordneten Arbeitsraumes 34, 35 unter Berücksichtigung des vom angeschlossenen Verbraucher 46 bei entsprechender Hubrichtung der Bewegungseinheit zurückströmenden Ölvolumens. Hier ist dann ein bedarfsgemäßes Überströmen von Hydrauliköl vom jeweiligen Arbeitsraum 34, 35 zum Öltank 75 und in Gegenrichtung möglich.
Gemäß 4 sind die Kurzschlussventile 84 beispielsweise als Rückschlagventile ausgebildet, die federbelastet in ihre Schließstellung vorgespannt sind. In diesem Zusammenhang ist in 4 ein kugelartiges Ventilglied 85 zu erkennen, das mittels einer Feder 86 gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, der in den Verlauf eines Verbindungskanals 87a, 87b zwischen der jeweiligen Antriebskammer 22a, 22b und dem Öltank 75 eingeschaltet ist.
Die Rückschlagfunktion ist so konzipiert, dass das Ventil normalerweise in Richtung zum Öltank 75 sperrt, in Richtung zum zugeordneten Arbeitsraum 34, 35 jedoch bei Anliegen einer entsprechenden Druckdifferenz öffnet. Wird also ein Stempel 28, 29 im Sinne einer Verringerung des Volumens des zugeordneten Arbeitsraumes 34, 35 verschoben, wirkt der sich aufbauende hydraulische Druck zusätzlich zur Feder 86 im Schließsinne auf das Ventilglied 85 ein. Die Fluidverbindung zum Öltank 75 ist dadurch sicher abgesperrt. Bei entgegengesetzter Hubrichtung kann eine sich gegebenenfalls zwischen dem Öltank 75 und dem Arbeitsraum 34, 35 aufbauende Druckdifferenz zu einem Abheben des Ventilgliedes 85 vom zugeordneten Ventilsitz führen, so dass Öl aus dem Öltank 75 in die angeschlossene Antriebskammer 22a, 22b nachströmen kann.
Die Rückschlagfunktion der Kurzschlussventile 84 ist jedoch aktiv entsperrbar, so dass bei Bedarf auch ein Überströmen von Hydrauliköl aus einem Arbeitsraum 34, 35 in den Öltank 75 zugelassen werden kann. Außerdem ermöglicht die Entsperrfunktion bei Bedarf eine Unterstützung des ansonsten allein durch die Druckdifferenz am Ventilglied 85 hervorgerufenen Öffnungsvorganges, um unabhängig von der anstehenden Druckdifferenz eine maximale Freigabe des Überströmquerschnittes zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist einem jeweiligen Kurzschlussventil 84 ein Ventilantrieb 88 zugeordnet, mit dem sich das Kurzschlussven til 84 unabhängig von der an ihm anstehenden Druckdifferenz zwangsweise öffnen lässt. Das Öffnen wird beim Ausführungsbeispiel durch ein fluidisches Drucksignal hervorgerufen, das über Signalleitungen 89a, 89b von der Steuereinrichtung 3 übermittelt wird. Beim Ausführungsbeispiel wird durch das Drucksignal ein Betätigungsstößel 93 des zugeordneten Ventilantriebes 88 gegen das Ventilglied 85 gedrückt, so dass dieses entgegen der Federkraft vom zugeordneten Ventilsitz abhebt.
Die Kurzschlussventile 84 können ganz oder teilweise an Stelle als entsperrbare Rückschlagventile auch als einfache Schaltventile ausgebildet sein, wie dies in dem Schaltbild der 5 angedeutet ist. Exemplarisch sind die Kurzschlussventile dort als normalerweise durch Federkraft geschlossene 2/2-Wegeventile ausgebildet, die mittels eines von der Steuereinrichtung 3 gelieferten Steuersignals vorübergehend in die Offenstellung umschaltbar sind. Die Schaltventile enthalten beim Ausführungsbeispiel einen nicht näher dargestellten Ventilantrieb mit mindestens einem Steuerkolben, der über Steuerleitungen 89a mit einem pneumatischen Steuersignal beaufschlagbar ist, um aus der Schließstellung vorübergehend in die Offenstellung umzuschalten. Alternativ wäre auch ein elektrischer Ventilantrieb denkbar.
Da die Fluidbeaufschlagungsflächen 33 der beiden Stempel 28, 29 zweckmäßigerweise gleich groß sind, ändern sich die Volu mina der Arbeitsräume 34, 35 beim Verschieben der Bewegungseinheit 32 in gleichem Maße. In dem Maße, wie das Volumen des einen Arbeitsraumes zunimmt, nimmt das Volumen des anderen Arbeitsraumes ab. Dies hat zur Folge, dass die Kurzschlußventile 84 ständig geschlossen bleiben, wenn die Querschnitte der beiden Beaufschlagungskammern 48a, 48b des Verbrauchers 46 ebenfalls gleich groß sind (beispielsweise wenn der Verbraucher ein kolbenstangenloser Linearantrieb ist). Das beim Verlagern des Kolbens 47 aus der einen Beaufschlagungskammer verdrängte Volumen entspricht dann dem zugeführten Volumen. Ein Ausgleich des Füllvolumens der Arbeitsräume 34, 35 ist somit nicht erforderlich.
Die Kurzschlussventile 84 treten hingegen in Aktion, wenn die Querschnitte der Beaufschlagungskammern 48a, 48b vergleichbar dem Ausführungsbeispiel unterschiedlich groß sind. Dasjenige Kurzschlussventil, das mit demjenigen Arbeitsraum verbunden ist, aus dem Hydrauliköl zum angeschlossenen Verbraucher 46 ausgeschoben wird, bleibt dabei geschlossen, so dass sich der gewünschte hohe hydraulische Druck aufbauen kann. Geöffnet wird lediglich dasjenige Kurzschlussventil 84, das mit demjenigen Arbeitsraum in Verbindung steht, dem das aus einer Beaufschlagungskammer des Verbrauchers 46 verdrängte Hydrauliköl zugeführt wird. Je nach dem, aus welcher Beaufschlagungskammer das Hydrauliköl verdrängt wird, ergibt sich eine verdrängte Ölmenge, die größer oder kleiner ist als die Menge, die der angeschlossene Arbeitsraum aufnehmen kann. Ist die Menge geringer, wird das Kurzschlussventil 84 geöffnet, so dass Öl aus dem Öltank 75 in den Arbeitsraum nachströmen kann, sei es allein durch die sich aufbauende Saugwirkung oder – in Abhängigkeit vom Ventiltyp – durch zusätzliches oder ausschließliches aktives Öffnen des Kurzschlussventils durch ein angelegtes Steuersignal. Auf jeden Fall aktiv geöffnet wird das Kurzschlussventil 84, wenn die vom Verbraucher 46 zuströmende Ölmenge größer ist als das Fassungsvermögen des angeschlossenen Arbeitsraumes, so dass dann der Ölüberschuß in den Öltank abgeführt wird.
Anstatt eine hin und her gehende Bewegung des Abtriebsteils eines Verbrauchers 46 hervorzurufen, könnte die Vorrichtung bei Bedarf auch eingesetzt werden, um einen Verbraucher quasi kontinuierlich mit Hydrauliköl zu versorgen. In diesem Falle würde man in die beiden Hydraulikleitungen 45a, 45b jeweils ein zum Verbraucher hin öffnendes Rückschlagventil einschalten und beide Hydraulikleitungen 45a, 45b stromab der Rückschlagventile zusammenschließen, um eine gemeinsame Zufuhr an den Verbraucher zu erhalten. Der Verbraucher würde dann abwechselnd über die eine und andere Hydraulikleitung 45a, 45b mit Hydrauliköl gespeist werden, wobei der Druckaufbau nur kurzzeitig, während des Umschaltens der Bewegungsrichtung der Bewegungseinheit unterbrochen würde. Das verbrauchte Hydrau liköl würde über eine entsprechende Leitung in den Öltank 75 zurückgeführt werden.
Eine als kommunizierende Röhre ausgelegte Füllstandsanzeige 94 mündet so an unterschiedlichen Stellen in den Aufnahmeraum 76 ein, das sowohl bei vertikaler als auch bei horizontaler Ausrichtung des Betätigungsaggregates 2 der Ölfüllstand zuverlässig ablesbar ist. Der aktuelle Füllstand bei vertikaler Ausrichtung ist bei 91 angedeutet.
Beim Ausführungsbeispiel sind die beiden Kurzschlussventile 84 in und/oder an den stirnseitigen Abschlusswänden 27a, 27b des Gehäuses 24a, 24b eines jeweiligen Hydraulikaggregates 14, 15 angeordnet. Zur Verbindung des Öltanks 75 mit dem auf der Seite des Druckluftspeichers 54 liegenden Kurzschlussventil 84 kann eine Überbrückungsleitung 95a vorgesehen sein. In dem Schaltbild der 5 ist der Öltank 75 der Einfachheit halber zweifach abgebildet. Er kann allerdings auch real doppelt vorhanden sein, wenn große Ölvolumina zu bewegen sind und/oder hohe Dynamik erforderlich wäre.
Bei einem typischen Anwendungsfall wird das Betätigungsaggregat 2 in der aus 4 und 5 hervorgehenden Grundstellung an eine Druckluftquelle P sowie an den Verbraucher 46 angeschlossen.
Als erstes wird sodann eine Reset-Phase eingeleitet, die dazu verwendet wird, das Hydrauliksystem zu entlüften, und alle Hydraulikräume und -kanäle mit Hydrauliköl zu füllen. Hierbei führt die Bewegungseinheit 32 eine hin- und hergehende Arbeitshubbewegung 37 aus, während gleichzeitig im Bereich des Verbrauchers 46 an die Hydraulikleitungen 45a, 45b angeschlossene Entlüftungsventile 92 geöffnet sind.
Der Entlüftungsvorgang wird beim Ausführungsbeispiel durch das Druckluftpolster im Öltank 75 unterstützt.
Nach der Entlüftungsphase befindet sich die Bewegungseinheit 32 in der in 4 oberhalb der Mittelachse 99 gezeigten Grundstellung, wobei angenommen ist, dass sich der Kolben 47 des Verbrauchers 46 in der eingefahrenen Stellung befindet und das zu betätigende Spannglied gelöst ist.
Nun wird die Steuereinrichtung 3 betätigt, die die Steuerventileinrichtung 65 so ansteuert, dass die Bewegungseinheit 32 eine Vorwärts-Arbeitshubbewegung 37a ausführt. Somit wird durch den zweiten Stempel 29 Hydrauliköl aus dem zweiten Arbeitsraum 35 in die zweite Beaufschlagungskammer 48b verdrängt. Da sich gleichzeitig das Volumen des ersten Arbeitsraumes 34 vergrößert, kann das in der daran angeschlossenen ersten Beaufschlagungskammer 48a des Verbrauchers 46 befindliche Hydrauliköl ausströmen. Gleichzeitig wird durch das entsperrte und somit geöffnete Kurzschlußventil 84 des ersten Hydraulikaggregates 14 die Möglichkeit geschaffen, dass Hydrauliköl aus dem Öltank 75 rasch in den sich vergrößernden ersten Arbeitsraum 34 nachströmt, um das aufgrund der geringeren Querschnittsfläche der Beaufschlagungskammer 48a fehlende Ölvolumen auszugleichen. Die Vorwärts-Arbeitshubbewegung 37a endet, wenn sich in der angeschlossenen zweiten Beaufschlagungskammer 48b der gewünschte Arbeitsdruck eingestellt hat. Der Antriebskolben 18 hat dabei seine der Grundstellung gegenüberliegende Endlage noch nicht erreicht.
Zum Lösen des Spanngliedes wird die Steuereinrichtung 3 erneut betätigt, so dass sich der umgekehrte Bewegungsablauf einstellt. Dabei wird das Kurzschlussventil 84 des zweiten Hydraulikaggregates 15 zwangsweise geöffnet, so dass der Überschuss an aus der zweiten Beaufschlagungskammer 48b verdrängtem Hydrauliköl in den Öltank 75 ausströmen kann. Die Bewegungseinheit 32 führt dabei eine Rückwärts-Arbeitshubbewegung 37b bis zum neuerlichen Erreichen der Grundstellung aus.
Da das Hydrauliköl ersichtlich nur hin und hergeschoben wird, erwärmt es sich nicht und es kann auf energieaufwendige Kühlmaßnahmen verzichtet werden. Auch eine Alterungsproblematik des Hydrauliköls wird verhindert. Gleichwohl kann durch entsprechend abgestimmte Flächenverhältnisse des Antriebskolbens 18 der Stempel 28, 29 eine sehr hohe hydraulische Steilkraft erzeugt werden.
Da die Betätigungsvorrichtung sehr kompakt baut, kann sie ohne weiteres als tragbare Baueinheit realisiert werden. Aufgrund der damit erzielten Mobilität lässt sich die Betätigungsvorrichtung problemlos an wechselnden Einsatzorten einsetzen.
Es können Fälle auftreten, in denen am Ende der Vorwärts-Arbeitshubbewegung 37a der gewünschte Arbeitsdruck im Verbraucher 46 noch nicht aufgebaut ist. Für diesen Fall ist die Betätigungsvorrichtung mit Mitteln ausgestattet, die ein Zurückfahren der Bewegungseinheit 32 in die Grundstellung und eine sich daran neuerlich anschließende Vorwärts-Arbeitshubbewegung 37a hervorrufen. Dieses "Pumpen" findet dann so lange statt, bis sich der gewünschte Arbeitshub aufgebaut hat. Ein Indikator dafür ist, dass die Bewegungseinheit 32 in ihrer Vorwärts-Arbeitshubbewegung 37a vor Erreichen der Endlage stoppt.
Somit verfügt das Betätigungsaggregat 2 beim Ausführungsbeispiel über der Bewegungseinheit 32 zugeordnete Positionserfassungsmittel 96, die bei Erreichen der vorerwähnten Endlage ansprechen und die gewünschte Bewegungsumkehr der Bewegungseinheit 32 hervorrufen.
Die Positionserfassungsmittel 96 arbeiten beim Ausführungsbeispiel mit dem Antriebskolben 18 zusammen, der mit einem geeigneten Betätigungsglied 97 ausgestattet ist. Grundsätz lich könnte es sich um elektrisch betriebene Positionserfassungsmittel handeln, wobei jedoch beim Ausführungsbeispiel pneumatisch arbeitende Bauarten zum Einsatz kommen. So sind hier jeder Endlage des Antriebskolbens 18 über eine 3/2-Ventilfunktionalität verfügende Positionserfassungsmittel 96 zugeordnet, die beim Erreichen einer Endlage durch das Betätigungsglied 97 so umgeschaltet werden, dass über eine angeschlossene Signalleitung 98 (5) ein fluidisches Steuersignal an die Steuereinrichtung 3 durchgeschaltet wird, die darauf aufbauend die Richtungsumkehr der Arbeitshubbewegung 37 veranlasst.

Claims

Hydraulische Betätigungsvorrichtung, – mit einer mit von einer Druckluftquelle stammender Druckluft betriebenen pneumatischen Eingangsstufe (8), die einen doppeltwirkenden Pneumatikzylinder (12) mit einem linear verschiebbaren Antriebskolben (18) aufweist, – mit einer Steuereinrichtung (3) zur Steuerung der Druckluftbeaufschlagung des Antriebskolbens (18), um diesen zu einer Antriebsbewegung (74) in der einen oder anderen Richtung zu veranlassen, – mit einer hydraulischen Ausgangsstufe (13), die zwei Hydraulikaggregate (14, 15) enthält, die jeweils einen linear verschiebbaren, im Vergleich zum Antriebskolben (18) des Pneumatikzylinders (12) eine kleinere Fluidbeaufschlagungsfläche aufweisenden Stempel (28, 29) enthalten und die jeweils einen vom zugeordneten Stempel (28, 29) volumenveränderlich begrenzten Arbeitsraum (34, 35) aufweisen, an den ein zu betätigender Verbraucher (46) anschließbar ist, wobei die beiden Stempel (28, 29) mit dem Antriebskolben (18) so zu einer Bewegungseinheit (32) zusammengefasst sind, dass bei der durch die Antriebsbewegung (74) des Antriebskolbens (18) ver ursachten Arbeitshubbewegung (37) der Bewegungseinheit (32) die Volumina der beiden Arbeitsräume (34, 35) gleichzeitig gegensinnig vergrößert und verkleinert werden, – und mit mindestens einem mit den beiden Arbeitsräumen (34, 35) verbundenen Öltank (75), wobei in die jeweilige Verbindung ein Kurzschlußventil (84) eingeschaltet ist, das zum Ausgleich des Füllvolumens der Arbeitsräume (34, 35) ein bedarfsgemäßes Überströmen von Hydrauliköl zwischen dem jeweiligen Arbeitsraum (34, 35) und dem Öltank (75) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung als transportable Baueinheit ausgestaltet ist, die auch mindestens einen zur Speisung des Pneumatikzylinders (12) dienenden, an die Druckluftquelle anschließbaren Druckluftspeicher (54) beinhaltet.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stempel (28, 29) koaxial zum Antriebskolben (18) auf entgegengesetzten Seiten desselben angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stempel (28, 29) von den einander entgegengesetzten Endabschnitten einer durchgehenden Stange (38) gebildet sind, auf die der Antriebskolben (18) koaxial aufgesetzt und befestigt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (12) koaxial zwischen den beiden Hydraulikaggregaten (14, 15) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikaggregate (14, 15) außen einen geringeren Querschnitt aufweisen als der Pneumatikzylinder (12).
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in konzentrischer Anordnung um mindestens ein Hydraulikaggregat (14) herum der Druckluftspeicher (54) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in konzentrischer Anordnung um mindestens ein Hydraulikaggregat (15) herum der Öltank (75) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftspeicher (54) um das eine Hydraulikaggregat (14) herum und der Öltank (75) um das andere Hydraulikaggregat (15) herum angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (12) im wesentlichen den gleichen Außenquerschnitt aufweist wie der Druckluftspeicher (54) und/oder der Öltank (75).
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (18) zwei Antriebskammern (22a, 22b) voneinander abteilt, wobei zwischen dem Druckluftspeicher (54) und eine jeweilige Antriebskammer (22a, 22b) eine die Druckluftversorgung steuernde Steuerventileinrichtung (65) zwischengeschaltet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (65) zwei gesonderte, jeweils einer der Antriebskammern (22a, 22b) zugeordnete Steuerventile (66a, 66b) enthält, insbesondere mit 3/2-Ventilfunktionalität.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (65) an und/oder in einer der beiden stirnseitigen Abschlusswände (16a) des Pneumatikzylinders (12) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kurzschlussventil (84) als normalerweise in Richtung zum zugeordneten Arbeitsraum (34, 35) öffnendes und in Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil ausgebildet ist, das durch Federkraft in der Schließstellung gehalten wird und durch ein einem Ventilantrieb (88) zugeführtes Steuersignal zwangsweise in die Offenstellung umschaltbar ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kurzschlussventil (84) als wahlweise in einer Offenstellung oder in einer Schließstellung positionierbares Schaltventil ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit vom Verhältnis der zwischen einem jeweiligen Arbeitsraum (34, 35) und dem angeschlossenen Verbraucher überströmenden Ölmenge durch entsprechende Ansteuerung der Kurzschlussventile (84) deren Öffnen und Schließen hervorrufen zu können.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungseinheit (32) Positionserfassungsmittel (96) zur Erfassung ihrer Endlage zugeordnet sind, die bei Erreichen einer Endlage eine Richtungsumkehr der Arbeitshubbewegung (37) bis zum Erreichen der anderen Endlage und eine sich daran anschließende neuerliche Richtungsumkehr der Arbeitshubbewegung (37) der Bewegungseinheit (32) hervorrufen können.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Aufnahmeraum (76) des Öltanks (75) zusätzlich zum Hydrauliköl ein Druckluftpolster befindet.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Öltank (75) mit Befüllmitteln (95) zum Einspeisen der das Druckluftpolster hervorrufenden Druckluft ausgestattet ist, beispielsweise in Gestalt einer Steckverschraubung.