DE19602390A1 - Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Arbeitszylinder können zum fluidgesteuerten Kuppeln von zwei Bauteilen eingesetzt werden. Nachteilig bei bekannten derartigen Einrichtungen ist, daß der Kupplungsvorgang über mechanisch bewegte Bauteile ausgeführt wird und damit einen erhöhten Verschleiß bewirkt. Nachteilig ist weiterhin, daß wegen der erforder­ lichen Fluidströmung über Zuleitungen die maximale Verfahrensgeschwindigkeit sowie die Koppelzeit vorhandener Einrichtungen erheblich eingeschränkt ist.

In der PS DE 42 33 115 wird eine Einrichtung beschrieben, die diese Nachteile deutlich vermindert. Durch das Ankuppeln des innerhalb eines Zylinderraumes frei beweglichen Kolbens in einer Endlage mit Hilfe der Drucksteuerung eines Schaltraumes wird das Problem des Verschleißes und der zu geringen Verfahrge­ schwindigkeiten gelöst.

Die in der PS DE 42 33 115 angegebene Lösung weist je doch noch bestimmte Ver­ besserungsmöglichkeiten auf.

Bei Aufsetzen des in dieser Schrift dargestellten Kolbens auf einen weiteren, ver­ schieblichen Kolben muß der angegebene Schaltraum über eine Druckleitung, die durch die untere Kolbenstange verläuft, angesteuert werden. Eine derartige Lei­ tungsführung ist ungünstig, wenn die untere Kolbenstange einen Pressenstößel be­ tätigt wodurch die Betätigung des Schaltraums vom verschieblichen Pressenstößel aus erfolgen muß. Besser ist es, den Schaltraum stets vom Zylinderboden aus an­ zusteuern.

Desweiteren ist der aufgezeigte Zylinder anfällig gegen seitliche Kräfte auf die Kol­ benstange, die dazu führen können, daß der Kupplungszustand ungewollt unterbro­ chen wird. Nachteilig ist weiterhin noch, daß bei der dargestellten Variante mit Auf­ setzen des Kolbens auf einen weiteren verschieblichen Kolben der untere Kolben­ raum nicht drucklos werden darf, da sonst gleichfalls der Kupplungszustand unge­ wollt unterbrochen wird.

Weitere Nachteile des Zylinders sind:

• - Wenn der Zylinder längere Arbeitshübe auszuführen soll, ist ein zusätzlicher Kol­ ben erforderlich, der eine aufwendig durch Honen zu erstellende Zylinderwan­ dung erfordert.
• - Der Lösevorgang für den Kolben nach einem Arbeitshub bzw. die Einleitung des Rückhubs erfordert eine bestimmte Zeit. Nach Unterbrechung des Kupplungsvor­ gangs durch Beaufschlagung des kleinen Schaltraums mit Druck dauert es eine bestimmte Zeit, bis sich der Kolben vom verschieblichen Kolben löst, da Öl zu­ nächst über einen sehr engen Spalt in den sich dann langsam vergrößernden Schaltraum einfließen muß.

Für sehr viele Anwendungsfälle ist es notwendig, daß der Kolben in der Nähe der Endlage noch einen Hub ausführen kann, wobei für die meisten Anwendungen ein relativ geringer Hub ausreichend ist. Meist ist lediglich der Ausgleich von Ungenauig­ keiten oder aber die Kompensation elastischer Verformungen (Verriegelungs- und Spannelemente) erforderlich. Bei vielen Anwendungen ist es aber auch wün­ schenswert, in Nähe der Endlage noch einen bestimmten Arbeitshub ausführen zu können. Dies ist beispielsweise der Fall bei Preßmaschinen. Wegen der immer vor­ handenen Gestellfederung und der gewünschten Werkstückverformung muß der Kolben bei diesen Einrichtungen immer einen bestimmten Weg fahren können. Die in der Schrift DE PS 42 33 115 angegebene Möglichkeit, nach Aufsetzen auf einen Kolben noch einen bestimmten Kolbenweg zu fahren, ist wegen der dort vorliegen­ den Ansteuerung eines im Zylinder bewegten Kolbens noch zu verbessern. Eine Einrichtung zum Kuppeln von Bauteilen in Arbeitsmaschinen muß weiterhin sehr zuverlässig arbeiten. Bekannte Lösungen wie schnell verschleißende mechanische Hebel, Stifte und dgl. sind für diesen Zweck ebenfalls ungeeignet. Zudem soll die Herstellung der Einrichtung sehr kostengünstig sein.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß folgende Anforderungen erfüllt werden:

• - Der Zylinder ist in der Lage längere Arbeitshübe auszuführen, ohne daß hierfür eine aufwendige Honbearbeitung der Zylinderinnenwandung erforderlich ist,
• - Übliche Verkantungen des Kolbens durch exzentrische Belastung beeinträchtigen den Kupplungszustand des Zylinders in keiner Weise,
• - Der Lösevorgang für den Kolben zum Beenden des Arbeitshubs bzw. die Einlei­ tung des Rückhubs mit Hilfe extern angebrachter; kleinerer Eilgangzylinder soll schnell und präzise ausführbar sein
• - Im Rückhub ist der Zylinder in der Lage, eine Kraft auszuüben.

Diese Aufgaben werden durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch das Aufsetzen eines Kolbens auf einen veschieblichen, über einen Ringraum steuerbaren Schaltring ist sowohl der Einkuppelvorgang als auch der Auskuppelvor­ gang auf einfache und zuverlässige Weise möglich. Die Aufteilung der Flächenver­ hältnisse am Schaltring kann so ausgeführt werden, daß zum Ankuppeln des Schaltrings an den Kolben im Ringraum der gleiche Druck wie im Zylinderraum herr­ schen kann, wodurch die Steuerung vereinfacht wird.

Soll der Kolben an der vom Schaltring separierten Kolbenfläche mit einem höheren Druck als an der gegenüberliegenden Fläche beaufschlagt werden, so wird der Druck des Ringraums, der wiederum den Anpreßvorgang zwischen Kolben und Schaltring steuert, mit einem Ventil vorgegeben. Je nach Anordnung des Ringraums wird dieser mit einem höheren oder einem geringeren Druck beaufschlagt, als er im Zylinder herrscht. Befindet sich der Ringraum zwischen Schaltring und Kolben, so wird der Ringraum mit einem geringeren Druck als der Zylinderraum beaufschlagt. Befindet sich der Ringraum an der Seite, die der Anlageseite zwischen Schaltring und Kolben gegenüberliegt, so wird der Ringraum mit einem höheren Druck als er im Zylinder herrscht beaufschlagt. Der Kolben kann dabei je nach Ausführungsform auf dem Schaltring aufsetzen oder aber auch in den Innenbereich des Schaltrings ein­ tauchen.

Ein Ablösen des Schaltrings vom Kolben, wodurch der Kupplungszustand zwischen Kolben und Zylinder in kürzester Zeit aufgehoben wird, wird gleichfalls durch die Drucksteuerung des Ringraums, die dabei der Drucksteuerung des Ankuppelns von Schaltring und Kolben entgegengesetzt ist, realisiert. Weil während des Lösens des Schaltrings vom Kolben das Abströmen geringer Ölmengen aus dem im Verhältnis zum Zylinderraum sehr klein ausgebildeten Ringraum die Ausbildung eines großen Überströmquerschnitts zwischen Schaltring und Kolben in sehr kurzer Zeit bewirkt, ist der erfindungsgemäße Zylinder geeignet für Arbeitsvorgänge, bei denen im unteren Umkehrpunkt kürzeste Schaltzeiten gewünscht sind (z. B. Schmiedepressen, Über­ lastzylinder). Der Schaltring wirkt damit bezüglich der Herstellung einer Druckverbin­ dung zwischen den beiderseits des Kolbens angeordneten druckbeaufschlagten Flä­ chen als eine zusätzliche Verstärkerstufe, die in ihrer Wirkung einer zusätzlichen Verstärkerstufe bei mehrstufigen Ventilen entspricht. Gegenüber der letzten Verstär­ kerstufe von mehrstufigen Ventilen, die sehr groß ausgeführte und damit träge Ven­ tilkolben aufweisen, kann der Schaltring mit einer geringen axialen Ausdehnung ver­ sehen werden, so daß dessen Trägheit sehr gering ist und damit die Verstärkerstufe Schaltring ein sehr gutes dynamisches Verhalten aufweist. Ein weiterer Vorteil ist hierbei noch, daß der ohnehin funktionsbedingte Schaltring es ermöglicht, auf große, mehrstufige Steuerventile zu verzichten und kleine Steuerventile zu verwenden, wo­ durch sich gleichzeitig eine Kostenersparnis und eine weitere Verbesserung des ge­ samten dynamischen Verhaltens ergibt.

Dem Schaltring wird aufgrund bestimmter, vorgebbarer Toleranzen eine Beweglich­ keit zwischen axialer und radialer Richtung zugeordnet, er kann sich so in einem bestimmten Bereich schrägstellen und damit Verformungen des Zylinders, beispiels­ weise infolge außermittiger Maschinenbelastungen, zuverlässig ausgleichen.

Bei dem Arbeitszylinder gemäß vorliegender Erfindung ist wegen des nahezu unge­ hinderten Überströmen von Fluid innerhalb des Zylinders eine hohe Eilgangge­ schwindigkeit (entkuppelter Zustand) gewährleistet. Hierdurch ergeben sich we­ sentliche Vorteile. Wegen der selbst bei großen Eilganggeschwindigkeiten äußerst geringen Strömungsverluste des aufgezeigten Zylinders ist es mit diesem Zylinder möglich, auch bei geforderten größten Hüben und sehr hohen Kolbengeschwindig­ keiten einen Zylinder mit gleich großen Kolbenstangen einzusetzen. Weil ein Zylin­ der mit gleich großen Kolbenstangen das im Zylinder befindliche Fluidvolumen nicht verändert, ist es bei Zylindern mit gleich großen Kolbenstangen möglich, den Druck­ aufbau zu beliebiger Zeit vorzunehmen, beispielsweise im Stillstand des Zylinders und auch noch während des Leerhubes. Dem verstärkten Einsatz von Zylindern mit gleich großen Kolbenstangen mit Beibehaltung des Zylinderdruckes nach dem Arbeitshub standen bisher die hohen Strömungsverluste bei größeren Kolbenge­ schwindigkeiten entgegen.

Mit Hilfe von Nachsaugeinrichtungen mit großen Strömungsquerschnitten war es möglich, die Verfahrgeschwindigkeit von Kolben in Zylindern zu erhöhen. Ein sehr wesentlicher Nachteil ist hier jedoch der mit jedem Hub notwendige erneute Druck­ aufbau im Zylinder, woraus erhebliche Energieverluste resultieren. Die sich beim Einsatz von Nachsaugeinrichtungen sowie Öl als Druckmedium ergebenden Ver­ luste an Energie können beispielhaft anhand eines Zylinders mit einer Hublänge von 1000 mm abgeschätzt werden. Wegen der starken Kompressibilität von Hydrauliköl speichern Hydraulikzylinder mit großen Zylinderräumen eine erhebliche Menge an Federenergie. In erster Näherung rechnet man bei einer Druckänderung von 100 Bar mit einer Federung der Ölsäule im Zylinder von 1%. Bei einem Druck von 300 Bar und einer Länge der Ölsäule im Zylinder von 1000 mm ergibt sich damit eine Federung der Ölsäule von 30 mm. Diese Federenergie wird bei Entlastung des Kolbens wieder frei. Umgekehrt muß für einen Druckaufbau von 300 Bar in diesem Zylinder Hydrauliköl mit einem Volumen von 30 mm multipliziert mit der Zylinderflä­ che unter ansteigendem Druck in den Zylinder eingebracht werden. Bei vielen von Hydraulikzylindern ausgeführten Arbeitsvorgängen beträgt dagegen der eigentliche Zylinderhub unter Last nur wenige Millimeter. Beispiele hierfür sind Schneidvor­ gänge bei Blechen, Prägevorgänge und Zuhaltevorgänge bei Kunststoffmaschinen. Wegen des großen Anteils der bei diesen Vorgängen für die Ölfederung aufzu­ wendenden Energie beträgt der Wirkungsgrad für derartige Vorgänge oft weniger als 10%. Es ergibt sich auf diese Weise für jeden Arbeitsvorgang eine ganz erheb­ liche Verlustenergie, die neben einer unerwünschten Ölerwärmung im Hydrauliksy­ stem zu einem großen Verbrauch von Antriebsenergie führt.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, die im Öl gespeicherte Feder­ energie auch nach erfolgtem Arbeitshub im Zylinder zu halten und gleichzeitig höchste Kolbengeschwindigkeiten im Eilgang zu realisieren. Das Öl muß bei einer Kolbenrückbewegung nicht aus dem Zylinder herausgedrückt werden. Die gespei­ cherte Energie ist für den nächsten Arbeitshub wieder nutzbar. Es ist lediglich für den nächsten Arbeitshub das infolge des abgelaufenen Arbeitsvorganges aus dem Funktionsraum 9 zum Tank abgelassene Ölvolumen wieder aufzufüllen. Der Druck­ aufbau im Zylinder kann während des Kolbenstillstandes, im Eilgang und bei Bedarf noch während des Arbeitshubes erfolgen. Durch Ausnutzung der Ölfederung wird es so möglich, bei Arbeitsvorgängen mit geringen Hüben die erforderliche Energie im Zylinder "vor Ort" zu halten und in kürzester Zeit freizusetzen. Der Zylinder ist mit der so gespeicherten Energie in der Lage, nach dem nächsten Einkuppeln wieder einen Arbeitshub entsprechend der Federkennlinie der Ölsäule im Zylinder auszu­ führen. Beispielsweise kann ein derartiger Zylinder bei einer Länge der Ölsäule von 1000 mm und einem Anfangsdruck von 300 Bar einen Weg von 30 mm mit abneh­ mender Kraft ausführen. Nach einem Weg des Kolbens von beispielsweise 10 mm stehen damit immer noch zwei Drittel der anfänglichen Maximalkraft des Kolbens zur Verfügung. Damit wird es möglich, eine Vielzahl von Arbeitsvorgängen, bei­ spielsweise Zuhalte- oder Prägevorgänge, allein mit der im Zylinder gespeicherten Federenergie vorzunehmen. Die bisher für den Wirkungsgrad der Hydraulikein­ richtung sehr schädliche Ölfederung wird bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikzy­ linder damit sinnvoll zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Hydraulikein­ richtung und zur Erhöhung der Taktzahl der Maschinen eingesetzt. Ein weiterer Vorteil ist die mögliche hohe Geschwindigkeit des Kraftaufbaues im Zylinder wegen der im Zylinder gespeicherten Federenergie. Ein Druckaufbau ist bei kleinen Hüben des Kolbens nicht erforderlich, der Kraftaufbau wird pumpenunabhängig über die Druckentlastung des Funktionsraumes erreicht. Dies ist beispielsweise bei Kunst­ stoffmaschinen vorteilhaft, auf denen Kunststoffe in einer Form durch molekulare Vernetzungsvorgänge ausgehärtet werden. Die Vernetzungsvorgänge beginnen bereits bei Einlegen der Materialkomponenten in die Form. Je länger dann der Eil­ gang der Maschine sowie der Kraftaufbau am Kolben dauern, um so weiter schreitet die Aushärtung der Materialien vor dem endgültigen Verpressen in die Form voran und um so höher wird die dann erforderliche Maschinenkraft.

Eine weitere Verstärkung der angegebenen Speicherwirkung kann erreicht werden durch zusätzliche im oder am Zylinder angebrachte Speicher, beispielsweise Kol­ benspeicher. In Verbindung mit den äußerst geringen Strömungsverlusten des Zy­ linders im Eilgang können mit dem erfindungsgemäßen Arbeitszylinder Maschinen mit größeren Taktzahlen gebaut werden bei gleichzeitiger erheblicher Verminderung der benötigten Antriebsenergie.

Durch die erfindungsgemäße Anwendung von mehreren konzentrisch angeordneten Schaltringen und deren höhenmäßige Staffelung ihres Eingriffsweges ist es außer­ dem möglich, den Aufbau des Arbeitszylinders an gegebene Kraft-Weg-Verläufe des Arbeitshubes anzupassen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Innenraum des Zylinders 1 nicht mehr durch Honen oder andere hochgenaue Verfahren bearbeitet werden muß. Damit einher gehen Kostenersparnisse, die dem Mehraufwand für die Schalt­ ringe entgegenwirken bzw. ihn aufheben. Besonders bei Zylindern für Wasserhy­ draulik ist die Möglichkeit, den Zylinderinnenraum beliebig beschichten zu können ohne dabei auf höchste Präzision oder eine bestimmte Abriebsfestigkeit achten zu müssen, von besonderem Vorteil.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von in der beigefügten Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen; Fig. 1 bis 18 verschiedene Ausführungsformen eines Arbeitszylinders. Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnungen sind mit den gleichen Bezugszei­ chen versehen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung, bei welcher ein Schaltring 3 durch Druckbeaufschlagung eines unterhalb des Schalt­ rings 3 befindlichen Ringraums 11 an einen Kolben 21 angepreßt und durch Druckentlastung des Ringraums 11 wieder gelöst wird. Die Drucksteuerung des Ringraums 11 erfolgt über ein Ventil 12, das den Ringraum mit dem Steuerdruck aus einer Zuleitung 34 beaufschlagt oder den Ringraum 11 über eine Leitung 27 mit dem Tank verbindet. Im Leerhub bzw. im Eilgang kann sich der Kolben 21 innerhalb eines Zylinders 1 unbehindert durch größere Strömungswiderstände frei bewegen. Die Bewegung des Kolbens 2 ist dabei durch Eingangsmechanismen von außen auf­ geprägt. In der Regel werden hierfür wiederum Hydraulikzylinder Anwendung finden. Die Fläche der Eingangszylinder ist dabei geringer als die Fläche des erfindungs­ gemäßen Arbeitszylinders, woraus geringe Energieaufwendungen für die Eilgang­ zylinder sowie hohe Geschwindigkeiten resultieren. Neben hydraulisch betätigten Eilgangszylindern sind beliebige andere Antriebsmechanismen denkbar. Für den Antrieb im Eilgang kommen beispielsweise Kurbeltriebe, Spindeltriebe oder Linear­ motoren in Betracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine obere Kol­ benstange 2 einen etwas größeren Durchmesser als eine untere Kolbenstange 29 auf. Auf diese Weise ist ein Druckübersetzereffekt im Eilgang erzielbar. Weiterhin kann es aus Gründen der Maschinensicherheit vorteilhaft sein, einen mit der unteren Kolbenstange 29 verbundenen Stößel einer senkrecht aufgestellten Arbeits­ maschine im Ruhzustand der Maschine sicher in seiner oberen Lage zu halten. In den meisten Fällen werden jedoch Kolbenstangen mit gleich großen Durchmessern Verwendung finden.

Bei Aufsetzen des Kolbens 2 auf den Schaltring 3 wird von Kolben und Schaltring ein abgeschlossener Raum, der Funktionsraum 9 gebildet. Innerhalb des Zylinders 1 liegt dabei während des gesamten Vorganges Fluiddruck an. Durch Druckentlastung des Funktionsraumes 9 über ein Steuerventil 10 wird eine Veränderung der Flä­ chenverhältnisse für den am Kolben 21 angreifenden Fluiddrzuck erzielt, die eine Veränderung der am Kolben angreifenden Kraftkomponenten bewirkt. Die Kolben- Zylinder-Einheit nun in der Lage, große Kräfte auszuüben bzw. zu übertragen.

Die Flächenaufteilung am Schaltring 3 sorgt während des Arbeits­ hubes dafür, daß während der gekuppelten Kolbenstellung der Schaltring an den Kolben 21 gepreßt wird und so abdichtend zwischen Kolben und dem Innenraum des Zylinders 1 wirkt. Dazu wird die oben liegende Fläche des Schaltrings 3 mit dem verringerten Druck des Funktionsraums 9 beaufschlagt während auf die unten liegende Fläche des Schaltrings 3 der höhere Druck aus dem Zylinderraum 7 anliegt, wodurch insgesamt auf den Schaltring 3 eine Kraftkomponente in Richtung Kolben 21 wirkt.

Während des Arbeitshubs des Zylinders ist es dabei ausreichend, den Ringraum 11 mit dem gleichen Druck wie den Zylinderraum 7 zu beaufschlagen. Ist es erforder­ lich, zu Beginn des Rückhubs des Zylinders Kräfte aufzubringen, beispielsweise zum Lösen des Werkstücks aus Formhälften, werden zunächst der Ringraum 11 und da­ nach der Funktionsraum mit einem höheren Druck als der Zylinderraum 7 beauf­ schlagt. Die am Schaltring 3 herrschenden Kräfteverhältnisse gewährleisten in die­ sem Modus, daß der Schaltring 3 zuverlässig den Funktionsraum 9 gegen den Kol­ ben 21 abdichteL Eine Druckbeaufschlagung des Funktionsraums mit einem höhe­ ren Druck als dem im Zylinderraum 7 herrschenden Druck ergibt entsprechend der vorhandenen Flächenverhältnisse dann eine ausreichende Rückhubkraft am Kol­ ben 21.

Der Schaltring 3 wird in seinem Hub begrenzt mittels des Halterings 4. Die Federn 5 gewährleisten, daß der Schaltring zu Beginn des gewünschten Kuppelvorgangs in seiner oberen Ausgangsposition gehalten wird. Nach dem Verkuppeln von Zylin­ der 1 und Kolben 21 mit Hilfe des Schaltrings kann der Funktionsraum zum Tank druckentlastet werden. Der Kolben kann dann einen Arbeitshub ausführen.

Das Entkuppeln kann auf zweierlei Weise realisiert werden. Zum einen durch eine Druckbeaufschlagung des Funktionsraumes 9. Voraussetzung ist, daß in dem unter­ halb des Schaltrings 3 befindlichen Ringraum 11 der gleiche Druck wie im Zylinder­ raum 7 herrscht (Wenn der unterhalb des Schaltrings 3 befindliche Ringraum 11 mit einem höheren Druck als der Zylinderraum 7 beaufschlagt ist, bei Aufbringen von Kräften im Rückhubmodus, so ist es immer erforderlich, den Ringraum 11 vom an­ stehenden Druck zu entlasten). Die Druckveränderung in dem vorher drucklosen oder mit vermindertem Druck beaufschlagten Funktionsraum 9 bewirkt eine Verän­ derung der Kräfteverhältnisse an Kolben 21 und Schaltring 3, wodurch die bisher kraftschlüssige Verbindung zwischen Kolben 21 und Schaltring 3 gelöst wird. Ein nicht dargestellter Eilgangzylinder löst den Kolben 21 vom Schaltring 3 und bewegt den Kolben 21 nach oben. Dieser Vorgang verläuft relativ sanft, da bei Anliegen einer Kraft zwischen Kolben 21 und Zylinder 1 immer erst wieder Fluid in den Funk­ tionsraum 9 über das Steuerventil 10 nachfließen muß bis zur völligen Rückbewe­ gung des Schaltrings 3 in seine obere Ausgangsposition (wenn im Zylinderraum 7 noch Druck herrscht). Der zur Druckbeaufschlagung des Funktionsraumes 9 erfor­ derliche Fluidstrom kann sowohl vom Fluidsystem als auch vom Zylinderraum 7 selbst entnommen werden.

Eine weitere Möglichkeit für das Entkuppeln besteht im Druckentlasten des unter­ halb des Schaltrings 3 befindlichen Ringraums 11. Infolge dieser Druckentlastung wird der Schaltring 3 nicht mehr gegen den Kolben 21 gepreßt und durch die nun am Schaltring vorherrschende Kraftkomponente vom Druck des Zylinderraums 7 bewegt sich der Schaltring 3 nach unten und gibt die Verbindung zwischen dem Zylinder­ raum 7 und dem Funktionsraum 9 plötzlich frei. Durch den sich dabei am Schaltring öffnenden großen Strömungsquerschnitt zwischen dem Zylinderraum 7 und dem Funktionsraum 9 ist die Kupplungsfunktion sofort unterbrochen. Anwendung findet dieser Anwendungsfall beispielsweise bei Notabschaltungen oder bei Pressen, die eine möglichst kurze Verweilzeit im unteren Umkehrpunkt aufweisen sollen (Schmiedepressen). Zur Begrenzung des dabei aus dem Zylinderraum 7 abströmen­ den Fluids ist es zweckmäßig, daß sich durch das Anlegen des Schaltrings 3 in sei­ ner Endlage am Zylinderboden 30 die Öffnung für das VentiI 12 zum Tank selbsttätig verschließt.

Ein Verklemmen des Schaltrings wird vermieden, indem zwischen dem Schaltring 3 und der am Schaltring anliegenden Fläche des Zylinderbodens 30 ein Spiel vorge­ sehen ist. Ein Verkanten innerhalb des durch den Haltering 4 eingeschränkten Hubbereichs des Schaltrings ist damit unschädlich und wird bei Anlegen des Schaltrings 3 an den Haltering 4 in seiner oberen Ausgangsstellung wieder aufge­ hoben.

Aufgrund des zwischen dem Zylinder 1 und Kolben 21 vorhandenen Zwischenraums ist die Innenform des Zylinders 1 prinzipiell von beliebiger Gestalt beispielsweise kann ein rechteckiger Querschnitt als Bestandteil des Gestells als Zylinderinnen­ raum Anwendung finden, weswegen man eigentlich von Gehäuse oder Kolbenraum sprechen könnte. Es soll jedoch der Begriff Zylinder weiter verwendet werden. Vor­ teilhaft kann der Zwischenraum zwischen Zylinder 1 und Kolben 21 beispielsweise genutzt werden, wenn aggressive Medien als Fluid eingesetzt werden. So ist es bei­ spielsweise möglich, den Innenraum des Zylinder mit Kunststoff oder ähnlichen, kor­ rosionsschützenden Materialien zu beschichten ohne auf eine Gleitbewegung des Kolbens Rücksicht nehmen zu müssen.

Fig. 2 gibt eine mögliche Ausbildung an, bei der sich der Schaltring 3 gegen einen als Anschlag 23 ausgebildeten Vorsprung am Zylinder 1 abstützt. Ein separater Haltering ist hier nicht erforderlich. Der Vorteil dieser Ausführung liegt in der Ver­ minderung des Herstellungsaufwandes. Der Haltering ließe sich bei gleicher Ausbil­ dung des Schaltrings 3 weiterhin auch vermeiden, wenn der Schaltring beispiels­ weise mit einer durch den Schaltring geführten und sich am Zylinderboden 30 ab­ stützenden Bolzen- oder Schraubenkonstruktion in seiner oberen Lage begrenzt würde. Der Spalt 65 zwischen Schaltring 3 und Zylinderboden 30 ist so ausgebildet, daß in Höhe der Dichtung 6 ein für die Zuverlässigkeit der Dichtung 6 vertretbarer Spalt vorgesehen ist. Beiderseits der Dichtung 6 vergrößert sich der Spalt 65 in axialer Richtung. Diese Ausführung bietet den Vorteil, daß während des Rückhubes des Schaltrings 3 mit Hilfe der Federn 5 ein relativ starkes Verkanten des Schaltrings 3 in Kauf genommen werden kann, ohne ein Verklemmen des Schaltrings 3 zu riskieren. Die Vergrößerung des Spaltes 65 kann sowohl durch eine konische als auch eine ballige Ausführung der entsprechenden Fläche am Zylin­ derboden 30 erzielt werden. Zur Vermeidung von Verklemmungen des Schaltrings 3 mit dem Zylinder 1 ist der Schaltring an seiner dem Zylinder zugewandten Mantel­ fläche ebenfalls ballig oder konisch ausgeführt. Diese Mantelfläche kann wieder zy­ lindrisch ausgebildet werden, wenn der Spalt 64 ausreichend breit ausgeführt ist. Zur Verbesserung der Führung zwischen Schaltring 3 und Zylinderboden 30 können zusätzlich Kunststofführungsringe oberhalb bzw. unterhalb des Dichtrings 6 vorge­ sehen werden. Bei entsprechender Auswahl des Dichtrings 6 kann jedoch auf zu­ sätzliche Führungsringe verzichtet werden, da der Dichtring 6 keiner radialen Bela­ stung ausgesetzt ist.

Bei einer passenden Dimensionierung des Spaltes 64 ist es möglich, den unterhalb des Schaltrings 3 gelegenen Raum 11 mit dem ausreichend dimensionierten Ven­ til 12 trotz des vorhandenen Spaltes 64 schnell vom herrschenden Druck zu entla­ sten und so bei Bedarf den Kupplungszustand zwischen Kolben und Zylinder in kürzester Zeit zu unterbrechen. Während des Arbeitshubs des Zylinders ist das Ventil 12 geschlossen und über den Spalt 64 wird die der Ringraum 11 mit dem Druck aus dem Zylinderraum 7 beaufschlagt und sorgt damit für das sichere Anlegen des Schaltrings 3 an den Kolben 21. In vorliegender Ausführung ist der Zylinder nicht in der Lage, im Rückhub Kräfte auszuüben. Er findet beispielsweise Anwendung beim Prägen. Durch Ersetzen des Spaltes 64 durch eine Dichtung sowie des 2/2- Wege-Ventils 12 durch ein 3/2-Wege-Ventil und die Beaufschlagung von Ring­ raum 11 sowie Funktionsraum 9 mit einem höheren Druck als er im Zylinderraum 7 anliegt ist es wieder möglich, im Rückhub analog zur Ausführung nach Fig. 1 Kräfte durch den Zylinder auszuüben.

Für die Rückbewegung des Schaltrings 3 sorgen die Federn 5. Bei Anschlagen des Schaltrings 3 an den Anschlag 23 ist die Rückbewegung des Schaltrings 3 beendet während der Kolben 21 durch die Eilgangzylinder (nicht dargestellt) in seine obere Ausgangslage gebracht wird.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung, bei welcher die obere Kolben­ stange 2 entfällt. Die Einrichtung wird damit insgesamt kompakter und gleichzeitig verringert sich der Fertigungsaufwand. In Verbindung mit der Feder 5 benötigt dieser Zylinder weiterhin keinen separaten Zylinder zur externen Aufprägung des Eilgangs, wodurch sich Anwendungsgebiete im Spannzylinderbereich ergeben. Bei Druckbe­ aufschlagung des Innenraumes des Zylinders 1 bewegt sich der Kolben 21 im Leer­ hub nach unten. Hierbei sind die Ventile 15 und 12 geschlossen. Bei Aufsetzen des Kolbens auf den Schaltring 3 öffnet das hier als ÜberdruckventiI ausgelegte Steuer­ ventil 15 des Funktionsraumes 9 infolge der weiteren Erhöhung des Druckes im In­ nenraum des Zylinders 1 über das Steuerventil 8. Der Kolben ist nun in der Lage, entsprechend der Druckdifferenz zwischen Funktionsraum 9 und Zylinderraum 7, große Kräfte auszuüben. Die Rückbewegung des Kolbens 2 in seinen obere Aus­ gangsposition wird von der Feder 16 ausgeführt, während über das Ventil 8 Fluid aus dem Zylinderraum herausfließen kann. Alternativ zum Überdruckventil 15 kann ein Druckabschaltventil eingesetzt werden und das Ventil 12 kann auch entfallen.

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit, den oberen Kupplungspunkt zwischen Kolben 21 und dem Schaltring 3 durch axiale Lageveränderung des Justierrings 67 zu verändern. Der Justierring 67 stützt sich über ein Ölpolster 66 am Haltering 4 ab und der Halte­ ring 4 befindet sich innerhalb des Schaltrings 3. Das Ölpolster 66 kann während eines Einstellungsvorgangs durch das Regelventil 19 in seiner Höhe verändert wer­ den. Durch Beaufschlagen des Ölpolsters 66 mit einem Druck, der höher als der Druck im Zylinderraum 7 ist, wird die Höhe des Ölpolsters 66 vergrößert. Der Kol­ ben 21 befindet sich dabei außer Kontakt mit dem Schaltring 3. Damit können die Federn 5 auf den Schaltring 3 eine Kraft ausüben, so daß der Schaltring 3 in Kontakt mit dem Justierring 67 gehalten wird. Dies ist erforderlich, um ein Verkanten des Justierrings 67 während der Einstellung seiner axialen Lage zu unterbinden. Bei ei­ ner möglichen größeren Ausdehnung des Justierrings 67 in axialer Richtung ist es auch möglich, den Justierring 67 sicher am Zylinderboden 30 zu führen. Eine Ver­ größerung des Ölpolsters 66 zwischen dem Haltering 4 und dem Justierring 67 be­ wirkt, daß der Kupplungspunkt zwischen Kolben 21 und Schaltring 3 nach unten verlegt wird. Umgekehrt kann durch Herstellen einer Verbindung zwischen dem Ölpolster 66 und dem Tank über das Regelventil 19 die Höhe des Ölpolsters 66 ver­ ringert werden. Damit wird der Kupplungspunkt zwischen Kolben 21 und Schaltring 3 nach oben verlegt. Der im Zylinderraum 7 stets herrschende Druck wirkt bei diesem Vorgang über die Bohrungen 32 auf den Justierring 67, der den hierfür erforderli­ chen Druck auf das Ölpolster 66 ausübt. Der Führungsring 37 verhindert ein Ver­ kanten des Schaltrings 3. Gleichzeitig vermindert der Führungsring 37 die radiale Verformung des Schaltrings 3 wenn der Funktionsraum 9 druckentlastet ist.

Wird der Spalt zwischen dem Schalring 3 und dem Zylinder 1 mit einer Dichtung ver­ schlossen, so ist der Schaltring 3 wieder separat steuerbar. Damit ist es dann wieder möglich, durch Druckbeaufschlagung des Ringraums 11 und des Funktionsraums 9 im Rückhub des Kolbens höhere Kräfte aufzubringen.

Fig. 5 zeigt eine Ausbildung als Hydraulikzylinder bei Verwendung von mehreren konzentrisch angeordneten Schaltringen 3a, 3b, 3c zur bestmöglichen Ausnutzung der Federenergie, die im Fluid des Zylinders gespeichert ist.

Die Kraft-Weg-Kurve bei Arbeitsvorgängen verläuft meist ansteigend von einen Kleinstwert auf einen Größtwert. Beispielsweise steigen die Kräfte bei Zuhaltevor­ gängen an Kunststoffmaschinen oder bei Spann- und Prägevorgängen vom Wert Null auf einen bestimmten Maximalwert an. Es ist damit wünschenswert, die Ener­ gieabgabe des Zylinders entsprechend der Kennlinie des Arbeitsvorganges zu ge­ stalten. Durch die konzentrische Anordnung der Schaltringe 3 und das von innen nach außen gestaffelte Ineingriffbringen der Schaltringe 3 beim Arbeitshub ist dies realisierbar. Durch unterschiedliche, von innen nach außen abnehmende Höhenla­ gen der Kopplungspunkte zwischen dem Kolben 21 und den Schaltringen 3a bis 3c steigt die Größe der wirksamen Fläche am Kolben 21 mit dem Ausfahren der unte­ ren Kolbenstange 29 an. Die Größe der nacheinander durch die Schaltringe 3a bis 3c gebildeten, in ihrer Größe zunehmenden Wirkflächen am Kolben 21 ist dabei so abgestimmt, daß mit dem vorhandenen Druck die erforderlichen wegabhängigen Kräfte gerade erreicht werden.

Die Funktion des aufgezeigten Zylinders ist folgende: Nach Ende des von außen aufgeprägten Eilgangs setzt der Kolben 21 zuerst auf den inneren Schaltring 3a auf. Die Sitzfläche der Schaltringe 3 mit dem Kolben 21 ist dabei schräg ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, daß die von der Unterseite der Schaltringe 3 nach dem Kup­ peln wirkende Kraftkomponente über die Schrägen eine nach außen gerichtete Kraftkomponente an den Schaltringen 3 bewirkt. Diese Kraftkomponente wirkt dem von außen angreifenden Druck entgegen und vermindert damit die radiale Verfor­ mung der Schaltringe. Gleichzeitig wird infolge des von den Schaltringen 3 und den Ausnehmungen 22 gedämpften Abströmens von Öl aus den Funktionsräumen 9 in den Zylinderraum ein sanftes Abbremsen des Kolbens 21 auf die Arbeitsgeschwin­ digkeit erreicht.

Die Druckentlastung der Funktionsräume 9 geschieht hier durch die Freigabe von Überströmquerschnitten zwischen den Schaltringen 3 und den Ringnuten 24 in den Halteringen 4. Dabei bewirken die außen angreifenden Eilgangzylinder (nicht dar­ gestellt) in Verbindung mit der Bewegungsenergie des Kolbens und der mit ihm ver­ bundenen Teile die Freigabe eines anfänglich kleinen Überströmquerschnitts. Durch die nachfolgende Druckverringerung in den Funktionsräumen 9 werden die Schaltringe 3 nach unten bewegt und es stehen ausreichende Querschnitte für das Anströmen des Öls zum Tank über das Ventile 28 zur Verfügung. Die Druckentla­ stung der Funktionsräume 9 geschieht damit selbsttätig und wegabhängig. Damit wird die Ansteuerung des Zylinders vereinfacht und gleichzeitig zuverlässiger. Die Druckentlastung des Funktionsraumes 9a verringert die an der Unterseite des Kol­ bens 21 wirksame Fläche und leitet damit den Arbeitshub ein, wobei entsprechend der hier insgesamt wirksamen Flächen zunächst nur kleinere Kräfte möglich sind. Wegen der in dieser Position kleinen wirksamen Fläche ist gleichzeitig die Ent­ nahme der im Öl gespeicherten Federungsenergie noch relativ gering. Bei Aufset­ zen des Kolbens 21 auf den Schaltring 3b vergrößert sich die wirksame Fläche in der gleichen Weise wie bei Aufsetzen auf den Schaltring 3a. Gegen Ende der Hub­ bewegung des Kolbens 21 setzt dieser auf den Schaltring 3c auf. In diesem Zustand ist die nahezu die gesamte Unterseite des Kolbens 21 druckentlastet und der Kol­ ben 21 ist in der Lage, den letzten Abschnitt des Hubes mit maximaler Fläche und damit maximaler Kraft zu fahren. Gleichzeitig erreicht die Entnahme der im Öl ge­ speicherten Federenergie einen Maximalwert (bezogen auf den Kolbenweg).

Die Rückhubbewegung des Kolbens 21 kann wieder auf zweierlei Arten eingeleitet werden. Durch Umschaltung der Ventile 28 kann einerseits die Unterseite der Schaltringe 3 zum Tank entlastet werden. Die Oberseite der Schaltringe 21 ist wäh­ renddessen zum Teil noch mit dem Druck im Zylinder 1 beaufschlagt, wodurch die Kraft an der Oberseite der Schaltringe größer als an der Unterseite wird und die Schaltringe 3 sich vom Kolben 21 lösen. Das Lösen erfolgt dabei zuerst beim äuße­ ren Schaltring. Die schräge Ausbildung der am Kolben 21 anliegenden Sitzflächen der Schaltringe 3 bewirkt hier, daß das Lösen ausreichend sanft abläuft. Die Zulei­ tungen der Ringnuten 24 in den Halteringen 4 werden dabei vom Ventil 28 zugehal­ ten um abzusichern, daß über die Leitungen der Ringnuten 24 kein Öl zum Tank fließen kann was den Verlust der im Zylinder gespeicherten Energie zur Folge hätte. Nach ausreichendem Lösen der Schaltringe 3 vom Kolben 21 wird der Raum an der Unterseite der Schaltringe 3 mit dem Zylinderraum verbunden. Der nicht dargestellte Eilgangzylinder der Preßmaschine bewegt den Kolben 21 nach oben und die Fe­ dern 5 heben die Schaltringe wieder in ihre Ausgangsposition.

Die alternative Möglichkeit der Einleitung des Rückhubes ist die Verbindung der Funktionsräume 9 mit dem Zylinderraum 7. Ein nicht dargestellter Eilgangkolben bewegt den Kolben 21 nach oben. Die Federn 5 bewegen die Schaltringe 3 in ihre obere Ausgangsposition. Die Ringräume 11 unter den Schaltringen 3 sind dabei so beschaltet, daß vom Zylinderraum 7 unter die Schaltringe 3 Öl einfließen kann. Weiterhin ist es prinzipiell auch möglich, die Einleitung des Rückhubes (ähnlich wie die Entlastung der Funktionsräume 9 bei Aufsetzen auf die Schaltringe 3) selbsttätig auszulösen, beispielsweise durch Betätigung von Ventilkolben bei Erreichen einer bestimmten unteren Kolben- oder Schaltringlage.

Um die Veränderung der während des Hubes am Kolben 21 wirksamen Flächen so gestalten zu können, daß die Kraft-Weg-Kurve des Arbeitshubes mit minimalen Energieverlusten nachgefahren werden kann, können bei Bedarf Schaltringe außer Eingriff gebracht werden. Dies ist beispielhaft mit dem Schaltring 3c erläutert (rechte Bildhälfte). Dazu wird der Ringraum 11c unter dem Schaltring 3c vom Ventil 28c druckentlastet zum Tank. Über den Ringspalt 25c kann weniger Öl vom Zylinder­ raum 7 nachfließen als über das Ventil 28 zum Tank abfließt, der Schaltring 3c bewegt sich nach unten. Der Absatz 31c am Schaltring 3c dichtet in der unteren Endlage des Schaltrings 3c den Ringspalt 25c gegen den Zylinderboden 30 ab und die Ringnut 26c ist druckentlastet zum Tank. Der an der Oberseite des Schaltrings 3 wirkende Druck hält diesen Zustand aufrecht bis das Ventil 28 wieder umgesteuert wird. Der äußere Schaltring kann beispielsweise dann außer Eingriff gebracht werden, wenn der Kraftbedarf im Arbeitshub geringer ist, als der Kolben 21 bei Normaldruck und größtmöglicher Wirkfläche erzeugen kann.

Fig. 6 stellt eine Variante dar, bei der die Eilgangbewegung durch Steuerung des Drucks im Eilgangraum 76 innerhalb des Zylinders 1 ausgeführt wird. Während der Eil-ab-Bewegung des Kolbens 21 wird der Eilgangraum 76 über das Ventil 8 mit dem Druck beaufschlagt, der ständig im Zylinderraum 7 herrscht. Die Fläche, die sich aus dem Durchmesser der unteren Kolbenstange 73b des Kolbenrohrs 73 ergibt wird mit einem Druck beaufschlagt, der abwärtsgerichtete Kräfte am Kolben 21 ergibt. Auf die Flächendifferenz, die sich aus dem Querschnitt von oberer Kolbenstange 73a des oberen Kolbenrohrs 73 und dem Querschnitt der unteren Kolbenstange ergibt, wirkt der Druck des Zylinderraums 7 und erzeugt eine nach oben gerichtete Kraftkompo­ nente. Entsprechend der Auslegung der entsprechenden Durchmesser überwiegen bei Beaufschlagung des Eilgangraums mit Druck die nach unten gerichteten Kräfte auf den Kolben 21. Nach Aufsetzten des Kolbens 21a auf den Schaltring 3 wird durch Druckentlastung des Funktionsraums 9 mit dem Ventil 10 wieder der Arbeits­ hub eingeleitet. Der Rückhub des Kolbens 21 kann auf zweierlei Weise eingeleitet werden.

Zum Einen wird der Rückhub durch Beaufschlagung des Funktionsraums 9 mit dem Ventil 10 eingeleitet. Der unterhalb des Schaltrings 3 befindliche Ringraum 11 darf dabei maximal mit dem Druck des Zylinderraums 7 beaufschlagt sein. Gleichzeitig wird der Eilgangraum 76 über das Ventil 8 mit dem Tank verbunden. Damit überwie­ gen am Kolben 21 die Kraftkomponenten, die nach oben gerichtet sind. Der Über­ gang in den Rückhubmodus kann zusätzlich beschleunigt werden, wenn mit dem Ventil 12 der unterhalb des Schaltrings 3 befindliche Ringraum 11 mit dem Ventil 12 zum Tank druckentlastet wird. Dadurch löst sich der Schaltring 3 in kürzester Zeit vom Kolben 21 und gibt schnell einen großen Überströmquerschnitt zwischen Funk­ tionsraum 9 und Zylinderraum 7 frei. Dieser Modus ist sinnvoll, wenn mit dem Zylin­ der hohe Hubzahlen erreicht werden sollen. Während des gesamten Vorgangs liefert eine nicht dargestellte Pumpe über die Leitung 39 ständig Fluidvolumen in den Zy­ linderraum 7. lnsbesondere bei hochkompressibler Luft (Pneumatik) dient der Zylinderraum 7 damit gleichzeitig als Druckspeicher. Aber auch bei Öl als Druckfluid ist noch eine erhebliche Druckspeicherwirkung im Zylinderraum 7 vorhanden. Die Druckspeicherwirkung kann bei Bedarf dadurch unterstützt werden, daß die Länge des Zylinderraums 7 wesentlich größer als der eigentliche Kolbenhub ist. Deswei­ teren ist es prinzipiell denkbar, daß die Pumpe beim Ansaugen stets etwas Luft mit ansaugt, so daß Hydrauliköl mit Luft angereichert wird. Auf diese Weise wird das Energiespeichervermögen des Hydrauliköls zusätzlich erhöht. Damit kann der An­ trieb des Zylinders insgesamt recht preisgünstig sowie energiesparend konzipiert werden. In Verbindung mit dem geringen Fluidverbrauch für den Eilgang können bei gegebener Antriebsleistung mit dem aufgezeigten Zylinder relativ hohe Hubzahlen erreicht werden, ohne daß eine schlecht beherrschtere Fluiderwärmung im System auftritt. Zur Erzielung größter Hubzahlen ist es möglich, die Steuerventile des Zylinders durch eine mechanische Zwangssteuerung zu schalten.

Fig. 7 zeigt eine Ausführung als hydraulischer Arbeitszylinder die es gestattet, einen größeren Arbeitshub ohne Energiezufuhr von der Pumpe auszuführen bzw. die Energie zum Zylinder kontinuierlich, unabhängig vom jeweiligen Arbeitszustand des Zylinders zuzuführen. Vorteilhaft ist dies, wenn größere Arbeitshübe verfahrensbe­ dingt möglichst schnell ausgeführt werden sollen. Die schnelle Ausführung größerer Arbeitshübe ist verfahrensbedingt beispielsweise bei Schmiedepressen erwünscht, damit die Wärmeübergangszeit zwischen dem heißen Schmiedeteil und dem Schmiedewerkzeug möglichst kurz gehalten wird. Unabhängig vom jeweiligen Zweck der Zylinderbewegung ist es aus wirtschaftlichen Gründen immer wünschenswert, einen Arbeitsvorgang möglichst schnell auszuführen. Die kontinuierliche Energiezufuhr zum Arbeitszylinder bietet den Vorteil, daß der Aufwand für den Ma­ schinenantrieb minimal gehalten wird. Die Energie wird bei der aufgezeigten Vari­ ante mittels eines Kolbenspeichers direkt im Zylinder gehalten (zusätzlich zur nicht geringen, hier im Öl gespeicherten Kompressionsenergie). Dazu befindet sich im oberen Teil des Zylinders der Speicherkolben 45, der vom Außenring 42 und vom Innenring 43 gegen den Zylinderraum 7 abgegrenzt ist. Der Außenring 42 weist oben einen Flansch auf, mit dem er im Zylinder 1 eingelassen ist. Unten weist der Außenring 42 einen Bund auf, der den Maximalhub des Speicherkolbens 45 be­ grenzt. Über die Bohrung 32 und das Gasventil 44 ist der gasgefüllte Speicher­ raum 47 mit einem externen Gasspeicher zu verbinden. Für die Beaufschlagung des Speicherraumes 47 mit Gasdruck kommen dabei zwei Möglichkeiten in Frage. Die Verbindung des Speicherraums 47 mit einem Gasspeicher kann einmal zum Zwecke der Befüllung des Speicherraums 47 mit dem gewünschten Gasdruck erfolgen. Wäh­ rend der Zylinder seine Arbeitshübe ausführt, ist die Verbindung mit dem Gasven­ til 44 dann unterbrochen. Die Kennlinie des Speichers wird wegen des begrenzten Gasvolumens bei dieser Möglichkeit relativ steil. Dies hat den Vorteil, daß auch bei relativ großen Druckschwankungen im Zylinder der Speicher jederzeit wirksam ist.

Die andere Möglichkeit der Druckbeaufschlagung des Speicherraums 47 mit Gas­ druck ist die permanente Verbindung des Speicherraums 47 über das Gasventil 44 mit einem externen Gasspeicher. Vorteilhaft ist dabei die relativ flache Speicher­ kennlinie, die auch bei großen Arbeitshüben des Kolbens 21 für einen weitgehend konstanten Druck im Zylinderraum 7 und damit für ein hohes Arbeitsvermögen des Zylinders sorgt. Eine weitere einfache Möglichkeit ist das direkte Anbringen von Speichern auf dem Zylinder. Eine andere Möglichkeit anstelle der Kraftausübung durch ein Gas auf den Kolben 44 stellt der Einsatz von Federn, beispielsweise von Tellerfedern dar.

Die im Zylinder gespeicherte Energie wird mit den konzentrisch gestuften Schaltrin­ gen optimal ausgenutzt. Zu Beginn des Umformvorgangs, bei dem in der Regel klei­ nere Kräfte erforderlich sind (Biegen, Stufenwerkzeuge), kommt der innere Schaltring zum Eingriff. Am Ende des Umformvorgangs (Prägen in der Endphase bei Stufenwerkzeugen) kommen alle Schaltringe zum Einsatz und der Zylinder ist in der Lage, maximale Kräfte auszuüben. Die Führungsringe 37 verhindern ein Verkanten der Schaltringe während ihres Rückhubes. Die Verbindungsnuten 40 gewährleisten in Verbindung mit den Bohrungen 32, daß eine definierte Ausbildung der druckbeaufschlagten Flächen am Kolben 21 erfolgen kann.

Fig. 8 gibt eine Lösung an die es gestattet, im Arbeitshub, d. h. nach verkuppeln von Kolben 21 und Schaltring 3, große Hübe zu fahren. Der Schaltring 3 weist dazu eine ausreichende Länge auf. Die sich an der unteren Kolbenstange 21 abstützenden Führungsringe 37 stellen sicher, daß bei den größeren Hüben kein Verkanten des Schaltrings 3 eintreten kann. Die Bohrungen 32 gewährleisten die ungehinderte Ausbreitung des Drucks unter den Kolben 21.

Die Ringnut 26 im Schaltring 3 hat die Aufgabe, daß der Funktionsraum 9 bei Bedarf mit einem höheren Druck als den Zylinderraumdruck beaufschlagt werden kann, ohne daß ein Lösen des Schaltrings 3 vom Kolben 21 erfolgt. Dies ist erforderlich, wenn die untere Kolbenstange 29 nicht nur während des Ausfahrens hohe Kräfte aufbringen muß sondern auch während des Einfahrens. Der Schaltring 3 weist dazu an seiner Oberseite eine Ringnut 26 auf, die mit einem Schaltventll 28 angesteuert wird. Vor der Beaufschlagung des Funktionsraumes 9 mit einem Druck der höher ist als der Druck im Zylinderraum ist, wird die Ringnut 26 über das Schaltventll 28 druck­ entlastet zum Tank. Die wirksame druckbeaufschlagte Fläche unterhalb des Schaltrings 3 ist damit wesentlich größer als die Ringfläche, die sich zwischen der Ringnut 26 und dem Funktionsraum 9 befindet und die vom hohen Druck des Funk­ tionsraumes 9 über den sich ausbildenden Dichtspalt teilweise beaufschlagt wird.

Entsprechend der wirksamen Flächenverhältnisse kann der mögliche Druck im Funktionsraum 9 wesentlich höher sein als der Druck im Zylinderraum, ohne daß sich der Schaltring 3 vom Kolben 21 lösen wird. Die aufgezeigte Variante bietet zudem den Vorteil, daß das Lösen des Schaltrings 3 vom Kolben 21 mit Druckbe­ aufschlagung der Ringnut 26 jederzeit elektronisch initiiert werden kann.

Die Federn 5 sorgen wieder für die Rückbewegung des Schaltrings 3 in seine Aus­ gangslage. Eine Veränderung der Hublage des Schaltrings 3 ist bei der hier darge­ stellten Variante nicht möglich. Prinzipiell können jedoch bekannte, zusätzliche Elemente wie Stellzylinder und Wegmeßsysteme in die dargestellte Variante inte­ griert werden, so daß eine Einstellung der Hublage und damit die Einstellung des Weges für den Beginn des Arbeitshubes möglich wird.

Fig. 9 gibt eine Lösung an die in Frage kommt, wenn von der unteren Kolben­ stange 29 nur kurze Hübe gefahren werden sollen, diese jedoch in unterschiedlichen Höhenpositionen erfolgen müssen. Hierzu sind der Schaltring 3 und der Haltering 4 nicht mehr auf dem Zylinderboden 30 sondern auf einem separaten verstellbaren Zusatzkolben 38 aufgesetzt. Die Höhenjustierung des Kolbens 38 erfolgt hier durch das Regelventil 19. Durch Ablassen von Öl zum Tank bzw. das Hineindrücken von Öl über die Druckleitung 29 in die Zylinderräume 7a und 7b wird die Höhenlage des Kolbens 38 verändert. Die Erfassung der Höhenlage des Kolbens 38 erfolgt hier in einfacher Weise über ein Wegmeßsystem 20, das die Lage der oberen Kolben­ stange in Bezug zum Zylinder 1 erfaßt. Dazu ist es erforderlich, den Kolben 21 mit dem Schaltring 3 mit Hilfe des Ventils 10 zu verkuppeln. Zur reproduzierbaren Lage­ definition zwischen Kolben 21 und verstellbarem Zusatzkolben 38 darf währenddes­ sen an den Kolbenstangen keine Last angreifen. Durch Entlastung des Funktions­ raums 9 setzt der Kolben 21 beim Justiervorgang definiert auf den verstellbaren Zu­ satzkolben 38 auf. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, am verstellbaren Zu­ satzkolben 38 selbst ein separates Wegmeßsystem anzubringen, wodurch der Justiervorgang vereinfacht wird.

Fig. 10 zeigt eine Variante, deren konstruktive Ausführung einen Überlastzylinder darstellt. Eine derartige Einrichtung kann dem Schutz mechanisch bewegter Teile dienen, beispielsweise in Preßmaschinen. Der Kraftangriff erfolgt hier an der oberen Kolbenstange 2, beispielsweise vom Pleuel einer Preßmaschine mit Kurbelantrieb. Der Zylinder leitet die Kraft innerhalb der Preßmaschine weiter. Bei Überlastung der Preßmaschine ist es Aufgabe des Kolbens, sich innerhalb kürzester Zeit innerhalb des Zylinders zu verschieben, um so eine Maschinenüberlastung sicher zu verhin­ dern.

In der gezeichneten Stellung ist der Funktionsraum 9 über das Steuerventil 10 zum Tank druckentlastet. Der Schaltring 3 sorgt für die Abdichtung zwischen dem Zylin­ derraum 7 und dem Funktionsraum 9. Der an der Unterseite des Kolbens 21 angrei­ fende Druck sorgt für eine sichere Anlage des Kolbens 21 an den Zylinder 1 und der Kolben 21 ist so in der Lage, die an der oberen Kolbenstange 2 angreifende Kraft in den Zylinder zu leiten. Übersteigt die an der oberen Kolbenstange 2 angreifende Kraft F den durch die wirksame Kolbenfläche und dem herrschenden Zylinderdruck vorgegebenen Wert, so bewegt sich der Kolben 21 nach unten, weg von seinem Sitz am Zylinder 1. Infolge dieser Bewegung bewegt sich der Schaltring 3, der mit dem Kolben 21 über die am Schaltring wirksamen druckbeaufschlagten Flächen verkup­ pelt ist, mit dem Kolben 21 zunächst gemeinsam nach unten. Dabei fließt Öl vom Zylinderraum 7 in den oberhalb des Schaltrings 3 liegenden Ringraum 11 nach. Bei ausreichend schnellem Lösen des Kolbens 21 vom Zylinder 1 findet dabei ein Druckabfall bei Einströmen von Öl über den Ringspalt 25 in den Ringraum 11 statt.

Dadurch wird die Oberseite des Schaltrings 3 druckentlastet. Der an der Unterseite des Schaltrings 3 weiterhin herrschende Druck löst den Schaltring 3 vom Kolben 21.

Jetzt kann Öl in größeren Mengen über den zwischen Schaltring 3 und Kolben 21 entstandenen Spalt in den Funktionsraum 9 einströmen. Damit wird der Schaltring 3 endgültig vom Kolben 21 abgekuppelt. Über den sich bildenden großen Querschnitt zwischen Schaltring 3 und Kolben 21 kann nun Öl in großen Mengen in den Funkti­ onsraum 9 fließen und die Kraftübertragung zwischen Kolben und Zylinder ist unter­ brochen, eine Zerstörung nachgeschalteter mechanischer Bauteile durch zu große Kräfte ist verhindert. Nachteilig bei dieser Art der Unterbrechung des Kraftflusses ist hier die Abhängigkeit des Schaltvorganges von der Geschwindigkeit des Lösens des Kolben 21 vom Zylinder 1 und damit vom Betrag der an der oberen Kolbenstange 2 angreifenden Kraft. Über eine Begrenzung des Hubes des Schaltrings 3 durch den Haltering 4 ist es jedoch auch bei langsam verlaufenden Kraftänderungen möglich, für eine sichere Unterbrechung des Kraftflusses bei Überlastung zu sorgen. Beträgt der durch den Haltering 4 begrenzte Hub des Schaltrings 3 nur Bruchteile eines Millimeters, so findet spätestens nach Anschlagen des Schaltrings an den Halte­ ring 4 ein Lösen des Schaltrings 3 vom sich weiter bewegenden Kolben 21 statt und eine Überlastung ist sicher vermieden.

Eine andere Lösung stellt die Unterbrechung des Kraftflusses zwischen Kolben 21 und Zylinder 1 mit Hilfe des Steuerventils 12 dar. ln der gezeichneten Stellung ist das Ventil 12 geschlossen und der Ringraum 11 ist über den Ringspalt 25 mit dem Zylinderraum 7 verbunden. Der Druck des Zylinderraumes 7 sorgt für ein sicheres Anlegen des Schaltrings 3 am Kolben 21 und damit für eine exakte Definition der wirksamen druckbeaufschlagten Flächen am Kolben 21. Überschreitet die an der oberen Kolbenstange 2 angreifende Kraft einen zulässigen Maximalwert, so wird das Steuerventil 12 geschaltet. Dadurch wird der Ringraum 11 mit dem Tank verbunden und die Oberseite des Schaltrings 3 druckentlastet. Die infolgedessen eintretende Gleichgewichtsänderung am Schaltring 3 sorgt für dessen Bewegung nach oben, wodurch ein Spalt zum Überströmen von Öl zwischen Zylinderraum 7 und Funktionsraum 9 freigegeben wird. Der Kraftfluß zwischen Kolben 21 und Zylinder 1 ist damit ebenfalls unterbrochen. Die Messung der Kraft erfolgt mit bekannten Sy­ stemen und wird nicht näher erläutert. Der wesentliche Vorteil der aufgezeigten Ein­ richtung besteht darin, daß das Fluid bei einer durch Maschinenüberlastung hervor­ gerufenen Bewegung des Kolbens 21 innerhalb des Zylinders verbleibt und zudem die Kolbenbewegung nicht behindert. Dadurch werden kürzeste Zeiten für Notab­ schaltungen ermöglicht. Bei einem reichlich dimensionierten Ventil 10 kann die un­ tere Kolbenstange 29 auch entfallen, da das beim Eindringen der oberen Kolben­ stange 2 in den Zylinderraum verdrängte Öl dann über das Ventil 10 zum Tank ab­ fließen kann.

Fig. 11 gibt eine weitere Lösung an, mit welcher es möglich ist, lange Arbeitswege zu realisieren und gleichzeitig den Arbeitshub des Kolbens 21 in beliebiger Position einzuleiten. Der Schaltring 3 ist hier um den Kolben 21 herum angeordnet und ist unabhängig von der Bewegung des Kolbens 21 im Zylinder 1 verschieblich. Im Leerhub des Kolbens 21 wird der Schaltring 3 durch Beaufschlagung des Zylinder­ raums 17 mit Druck in seiner oberen Position gehalten. Die Tellerfedern 41 sind dabei gespannt und definieren die Endlage des Schaltrings, so daß separate Halte­ ringe oder andere Anschläge nicht erforderlich sind. Das Fluid kann zwischen den oberhalb und unterhalb des Kolbens 21 befindlichen Räumen über den zwischen dem Schaltring 3 und dem Zylinder 1 gebildeten Raum praktisch ohne Strömungs­ widerstand umfließen.

Die Ausbildung des Funktionsraums 9 erfolgt hier durch die Verschiebung des Schaltrings 3, die unabhängig von der Bewegung des Kolbens 21 extern steuerbar ist. Dabei wird der externe Zylinderraum 17 zum Tank druckentlastet und die Teller­ federn 41 bewegen den Schaltring in Richtung Zylinderboden 30. Bei Aufsetzen des Schaltrings 3 auf den Zylinderboden bildet sich wiederum der zum Zylinderraum 7 abgedichtete Funktionsraum 9 aus und über die Beaufschlagung von Zylinderraum 7 und Funktionsraum 9 mit verschiedenen Drücken kann der Zylinder nun Arbeitshübe ausführen. Die Drucksteuerung im Zylinderraum 17 mittels des Regelventils 19 er­ laubt die feinfühlige Umsteuerung zwischen Eilgang und Arbeitsgang.

Vorteilhaft an der Lösung mit einem extern steuerbarem Schaltring ist, daß die Um­ schaltung von Eilgang in Arbeitsgang am Zylinder an beliebiger Stelle erfolgen kann.

Nachteilig ist, daß der Schaltring 3 hier einer aufwendigen Innenbearbeitung unter­ zogen werden muß.

Fig. 12 gibt eine Lösung an, bei welcher der Schaltring 3 den Kolben 21 umgebend angeordnet ist. Die Federn 5 und der Haltering 4 halten im Leerhub den Schaltring 3 in der dargestellten Lage. Nach Aufsetzen des Schaltrings 3 auf den Zylinderbo­ den 30 stellt das Ventil 10 eine Verbindung zwischen der Ringnuten 33a und 33b im Zylinderboden 30 und dem Tank her, wodurch wiederum ein druckdichtes Anlegen des Schaltrings 3 an den Zylinderboden 30 erreicht wird. Die Ringnuten 33a und 33b sind über Verbindungsnuten 40 miteinander verbunden. Über die Bohrun­ gen 32b breitet sich die Druckverringerung in den Zylinderraum 7 aus und der Kol­ ben ist damit in der Lage, einen Arbeitshub auszuführen.

Wird auf die Bohrung 32b verzichtet und die Ringnut 33a gleichzeitig von einem se­ paratem Ventil angesteuert, so wird es möglich, durch Beaufschlagung des Funk­ tionsraums 9 mit einem höheren Druck als er im Zylinderraum 7 herrscht zu Beginn des Rückhubs des Zylinders Kräfte zu erzeugen, beispielsweise für das Lösen eines Werkstücks aus seinen Formhälften.

Fig. 13 zeigt eine Ausbildung, bei der Kolben 21 bei Annäherung an den Zylinder­ boden 30 zunächst in den Innenraum des inneren Schaltrings 3b eintaucht und dann von diesem umschlossen wird (erste Arbeitsphase, kleinere Kräfte). In der zweiten Arbeitsphase setzt der Kolben 21 auf den äußeren Schaltring 3a auf und erzeugt über die größere Wirkfläche des Funktionsraums 9a eine hohe Endkraft. Vorteilhaft einsetzbar ist eine derartige Zylinderanordnung beispielsweise bei mehrstufigen Umformoperationen, bei denen in der Endlage bestimmte Prägevorgänge mit hohen Endkräften ausgeführt werden.

Der Schaltring 3b dichtet dabei den Zylinderraum 7 vom Funktionsraum 9b über den sich zwischen der inneren Mantelfläche des Schaltrings 3b und der inneren Mantelfläche des Kolbens 21 ausbildenden Dichtspalt 57 ab. Ein definierter, auf mi­ nimalen Verschleiß des dichtenden Schaltrings 3b ausgerichteter Anpreßdruck zwi­ schen dem Schaltring 3b und dem Kolben 21 wird hier mittels des Überdruckven­ tils 61 realisiert. Wäre der Ringraum 60, dessen Druck auf die äußere Mantelflä­ che 58 des Schaltrings 3b wirkt, direkt mit dem Zylinderraum 7 verbunden, so würde der Anpreßdruck zwischen Schaltring 3b und Kolben 21 mit abnehmendem Druck im Funktionsraum 9b und der damit zunehmenden Druckdifferenz zwischen Zylinder­ raum 7 und Funktionsraum 9b ansteigen, eine übermäßige Erhöhung der Reibung wäre die Folge. Bei Abfall des Druckes im Funktionsraum 9b infolge der Druckent­ lastung mit dem Ventil 10b während der ersten Phase des Arbeitshubs steigt die Druckdifferenz zwischen dem Ringraum 60 und dem Funktionsraum 9b zunächst an und sorgt über eine Verringerung des Dichtspalts 57 für eine ausreichende Dicht­ wirkung. Bei Anstieg der Druckdifferenz über den an der Regelfeder 62 eingestellten Wert läßt das Überdruckventil 61 Druck aus dem Ringraum 60 in den Funktions­ raum 9b ab. Ein übermäßiges Anpressen des Schaltrings 3b an den Kolben 21 wird auf diese Weise sicher unterbunden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß bei Verschleiß, der sich im Laufe der Zeit an der inneren Mantelfläche des Schaltrings 3b oder an der äußeren Mantelfläche des Kolbens 21 ausbilden kann, durch Nachstellen der Regelfeder 62 ein höherer Anpreßdruck an die äußere Man­ telfläche 58 des Schaltrings 3 eingestellt werden kann, wodurch der Verschleiß durch eine stärkere elastische Verformung des Schaltrings 3b kompensiert wird. Der Haltering 4b sorgt für eine definierte axiale Lage des Schaltrings 3b.

In der zweiten Arbeitsphase setzt der Kolben 21 auf den außen sitzenden, zweiten Schaltring 3a auf, der den Funktionsraum 9a ausbildet. Über die Wirkfläche der Funktionsräume 3a und 3b ist der Kolben 21 nun in der Lage bei Druckentlastung der Funktionsräume 9a und 9b mit den Ventilen 10a und 10b eine hohe Endkraft aufzubringen, beispielsweise um kurzhubige Prägevorgänge mit hohen Endkräften auszuführen.

Fig. 14 zeigt eine Variante auf, bei welcher der Schaltring die Abgrenzung zwischen Zylinderraum 7 und Funktionsraum 9 nicht durch axiale Verschiebung sondern durch radiale, vom Druckunterschied zwischen Zylinderraum 7 und Funktionsraum 9 gesteuerte, Verformung realisiert.

Dazu ist der Schaltring 3 so ausgelegt, daß er bei Druckentlastung des Funktions­ raums 9 so verformt wird, daß er sich an den Kolben 21 anlegt und dabei über die Ausbildung des Dichtspaltes 57 eine hinreichende Dichtwirkung erzeugt. Dabei greift der Druck aus dem Zylinderraum 7 an der äußeren Mantelfläche 58 des Schaltrings 3 an und verformt diesen in radialer Richtung zum Kolben 21 hin. Zur Verbesserung des Verformungsverhaltens des Schaltrings 3 weist dieser eine ring­ nutförmige Einkerbung 59 auf. Über die Dimensionierung des Dichtspalts 57 ist es möglich, den Reibverschleiß zwischen Schaltring 3 und Kolben 21 auf ein Minimum zu beschränken. Während des elastischen Anliegens des Schaltrings 3 an den Kolben 21 ist bei Verwendung von Öl als Fluid stets ein minimaler Ölfilm vorhanden.

Wird hingegen für den Rückhub der Funktionsraum 9 wieder mit Öldruck be­ aufschlagt, so federt der Schaltring 3 infolge des veränderten Kräftegleichgewichts radial nach außen zurück und gibt wieder einen ausreichenden Spalt für die rei­ bungsarme bzw. reibungsfreie Rückbewegung des Kolbens 21 frei. Bei Verwendung von Druckluft als Fluid ist der Verschleiß hingegen wegen der geringeren Drücke ohnehin gering.

Fig. 15 gibt eine erfindungsgemäße Ausbildung des Zylinders an, die insbesondere für pneumatisch betätigte Spannzylinder geeignet ist. Der Schaltring 3 ist wegen der relativ geringen Drücke bis zu 10 Bar als elastisch verformbarer Rohrstutzen aus­ gebildet, der im Zylinderboden 30 fest eingesetzt ist. Der Haltering 4 ist leicht ko­ nisch ausgebildet, so daß bei verschrauben des Halterings 4 mit dem Zylinderbo­ den 30 der rohrartige Schaltring 3 kraftschlüssig mit dem Zylinderboden verbunden wird. Andere Fügeverbindungen , wie beispielsweise Kleben, sind möglich. Der Schaltring 3 ist dabei so ausgeformt, daß bei Eintauchen des Kolbens 21 in den feststehenden Schaltring zunächst die am Schaltring 3 angeformte Einlaufrundung zum Eingriff gelangt. Dieser Eintauchvorgang bewirkt eine Dämpfung der Eilgang­ bewegung des Kolbens 21. Je nach erforderlicher Dämpfung können der Kolben 21 und der Schaltring 3 mit ausreichend groß ausgebildeten Einlaufschrägen ausgebil­ det sein. Bei weiterem Eintauchen des Kolbens 21 in den Schaltring 3 legt sich der Schaltring durch seine elastische Verformung mit geringem Druck an die Mantel­ fläche des Kolbens 21 an. Die endgültige Ausbildung des Funktionsraumes 9 wird dann vollzogen, wenn der noch nicht abgedichtete Funktionsraum 9 über das Ven­ til 10 druckentlastet wird. Infolge des dann an der Außenseite des elastischen Schaltrings 3 ständig herrschenden Systemdrucks wird der Schaltring dichtend ge­ gen die Mantelfläche des Kolbens 21 gedrückt. Der Kolben 21 ist damit in der Lage, eine Spannkraft entsprechend der Flächen- und Druckverhältnisse am Kolben 21 auszuüben. Die erforderliche Information, daß der Kolben sich ausreichend an den Zylinderboden angenähert hat, erhält die Ansteuerung des Zylinders vom Nähe­ rungsinitiator 69. Anstelle des elektrisch gesteuerten Ventils 10 sind auch Ventile einsetzbar, die bei Annäherung des Kolbens 21 an den Zylinderboden 30 mecha­ nisch betätigt werden und oder durch die Druckänderung innerhalb der unteren Kolbenstange gesteuert werden. Auch sind zeitliche Folgesteuerungen der Ventile möglich. Für den Rückhub des Kolbens 21 werden die Ventile 10 und 8 geschaltet.

Das Ventil 10 stellt über die Leitung 39 eine Verbindung zwischen dem Funktions­ raum 9 und dem Systemdruck her. Damit verbleiben als Kraftkomponenten noch die Kraft der Feder 16, die von außen an der Kolbenstange angreifende Kraft sowie die auf die Fläche der rohrförmigen unteren Kolbenstange 29 wirkende Druckkraft, die an der Oberseite des Kolben 21 wirksam wird. Die Feder 16 ist so ausgelegt, daß ihre Kraft größer ist, als die Druckkraft auf die untere Kolbenstange 29 zuzüglich der an der Kolbenstange angreifenden Kräfte, beispielsweise einer Gewichtskraft. Das Ventil 8 entlastet zusätzlich den Innenraum der unteren Kolbenstange 29. Damit kann die Feder den Kolben 21 in seine obere Ausgangslage zurückbewegen. Wegen der erforderlichen Abstimmung der Kraftkomponenten aufeinander (der Druck im Zylinderraum muß innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen), sorgt das Druckminderventil 77 ständig für einen definierten Druck im Zylinderraum 7. Bei Er­ reichen der oberen Endlage des Kolbens 21 sorgt der Dämpfungsbund 70 dafür, daß der Kolben 21 sich sanft an den Kolbendeckel 63 anlegt. Zur Einleitung des Spannhubes beaufschlagt das Ventil 8 über die Bohrung im Kolbenrohr 73 den Innenraum der unteren Kolbenstange mit dem Druck des Pneumatiksystems. Die damit auf den Stopfen 72 wirkende Kraft ist nun gemeinsam mit der Kraft, die vom Druck im Zylinderraum 7 auf die Rohrfläche der unteren Kolbenstange 29 ausgeübt wird, in der Lage, den Kolben in Richtung Schaltring 3 zu schieben. Durch Druckent­ lasten des entstehenden Funktionsraums 9, der bei Eintauchen des Kolbens 21 in den rohrartigen Schaltring 3 gebildet wird, kann der Zylinder wieder sein Spannkraft ausüben. Der wesentliche Vorteil dieser gezeigten Ausbildungsvariante besteht in einer erheblichen Verminderung der Verbrauchs an Druckluft bei Verwendung eines rein pneumatisch betriebenen Zylinders. Bei bekannten Pneumatikzylindern muß der gesamte Zylinderraum stets mit dem vollen Volumen an Druckluft gefüllt werden, um die gewünschte Kraft zu erzielen. Zum Abbau der Kraft muß wieder das gesamte unter Druck stehende Luftvolumen den Zylinder verlassen. Über den veränderlichen Druck und das abströmende Luftvolumen summieren sich auf diese Weise erheb­ liche Energieverluste auf. Beim aufgezeigten Zylinder wird lediglich der relativ kleine Innenraum der Kolbenstange 29 bei jedem Hub mit Druck beaufschlagt und wieder vom Druck entlastet. Als Verlustvolumen kommt noch das Volumen, das aus dem Funktionsraum 9 während des Spannvorgangs austretende Volumen hinzu. lnsge­ samt machen diese Volumina jedoch nur einen Bruchteil des Volumens aus, das für eine vollständige Zylinderbefüllung erforderlich ist, woraus eine entsprechende Energieeinsparung resultiert. Gleichzeitig mit der Einsparung von Druckluft vermin­ dern sich auch die umgewälzten Luftmengen. Die bei großen Pneumatikzylindern auftretende Geräuschentwicklung, das sehr störende Zischen, wird damit gleichzei­ tig erheblich eingeschränkt. Eine weitere Möglichkeit zum Betreiben des Zylinders besteht darin, die untere Kolbenstange und damit den Eilgang hydraulisch zu reali­ sieren, während der Zylinderraum 7 mit Druckluft beaufschlagt wird. Das umzuwäl­ zende Ölvolumen zur Beaufschlagung des Innenraums der Kolbenstange 29 mit Druck kann dabei sehr klein gehalten werden, so daß keinerlei Erwärmungspro­ bleme des Fluids auftreten können und der Energieverbrauch gering gehalten wird.

Da der Verbrauch an Druckluft für die Steuerung des Zylinderraums 7 und den Funktionsraums 9 sehr gering ist, lassen sich auf diese Weise sehr schnelle und dabei energiesparende Antriebe realisieren. Für die schnelle Ausführung des Rück­ hubes ist dabei durch ausreichend kräftig ausgebildete Federn 16 zu sorgen. Um höhere Rückhubkräfte aufzubringen, kann der Kolben in der Endphase zusätzlich auf Tellerfedern 41 aufsetzen.

Fig. 16 zeigt eine Ausführung, die bis auf den Schaltring 3 der Ausführung nach Fig. 15 entspricht. Im Unterschied zu Fig. 15 ist der Schaltring 3 hier als Metallbalg ausgeführt. Der Schaltring 3 wird vom Haltering 4 am Zylinderboden 30 befestigt. Bei Annäherung des Kolbens 21 an den Schaltring 3 taucht zunächst der Konus 74 in den als Metallbalg ausgeführten Schaltring 3 ein. Der Konus 75 zentriert dabei den elastisch verformbaren Schaltring. Durch Abströmen von Fluid aus dem Funk­ tionsraum 9 ist zusätzlich eine Dämpfungswirkung erzielbar. Durch den Druck, der in der unteren Kolbenstange (Eilvorschub) ansteht, wird der Kolben 21 mit geringer Kraft auf den Schaltring 3 gedrückt. Wird jetzt der Funktionsraum 9 mit dem Ven­ til 10 druckentlastet, so legt sich die Kontaktfläche 75 des Schaltrings 3 infolge des vom Zylinderraum 7 her wirkenden Drucks an den Kolben 21 an und der Funktions­ raum 9 ist gegen den Zylinderraum 7 sicher abgedichtet. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung neben dem geringen Aufwand zur Fertigung des als Metallbalg ausge­ führten Schaltrings 3, daß die Kolbenreibung minimal gehalten ist, da nur die Dich­ tungen der Kolbenstangen Reibungskräfte erzeugen. Der Vorteil vorliegender Aus­ führung besteht darin, daß der als Metallbalg ausgeführte Schaltring 3 bei entspre­ chender Auslegung in der Lage ist, Drücken standzuhalten, die im Hydraulikbereich üblich sind.

Fig. 17 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung, bei der der Kolben 21 während des Arbeitshubs in den Innenbereich des Schaltrings 3 eintaucht. Über die Steue­ rung des Schaltrings 3 können während des Eintauchens des Schaltrings 3 die Modi Arbeitshub und Leerhub mit Hilfe des Ventils 12 eingestellt werden. Beaufschlagt das Ventil 12 über die Zuleitung 39b den Kolben für Schaltringverstellung 18 mit einem höheren Druck als den im Zylinderraum 7 herrschenden Druck, so schiebt der Kolben 18 den Schaltring an den oberen Anschlag 23 und über die am Umfang des Schaltrings 3 angebrachten Bohrungen 32 ist der ungehinderte Fluidaustausch zwischen dem Zylinderraum 7 und dem Funktionsraum 9 möglich. Entlastet hinge­ gen das Ventil 12 über den Anschluß 27b die Unterseite des Kolbens 18 zum Tank, so schieben die am Umfang des Zylinders 1 befindlichen Federn den Schaltring 3 mit seinem Absatz 31 auf seine Sitzfläche und der Schaltring 3 unterbricht die Ver­ bindung zwischen dem Zylinderraum 7 und dem Funktionsraum 9. Über die Druck­ entlastung des Funktionsraums 9 durch das Ventil 10 kann nun der Kolben 21 einen Arbeitshub ausführen. Der Rückhub wird wieder durch externe Eilgangzylinder rea­ lisiert. Dabei wird der Funktionsraum 9 mit dem Druck aus dem Zylinderraum 7 be­ aufschlagt. Durch Anheben des Schaltrings 3 mittels der Kolben 18 wird der Fluid­ austausch zwischen dem Funktionsraum 9 und dem Zylinderraum 7 durch Freigabe der Bohrungen 32 verbessert und der Rückhub kann von Anfang an mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Zur Vermeidung von Verschleißerscheinungen zwischen dem Kolben 21 und dem Schaltring 3 ist der Schaltring durch die Ausbildung eines Ringspaltes 25 in Grenzen radial verschieblich. Beim Eintauchen des Kolbens 21 in den Innenraum des Schaltrings 3 zentriert sich der Schaltring 3 somit selbständig und die Toleranzen zwischen Schaltring 3 und Kolben 21 können sehr eng gehalten werden. Ein mög­ liches Verkanten zwischen Schaltring 3 und Kolben 21 wird vermieden durch eine lediglich geringe axiale Verschieblichkeit des Schaltrings 3, die ein mögliches Schrägstellen des Schaltrings 3 toleriert. Wegen des großen Umfangs des Schaltrings bei Einsatz in größeren Zylindern verbleibt trotzdem ein ausreichend großer Überströmquerschnitt zwischen Zylinderraum 7 und Funktionsraum 9 wäh­ rend des Leerhubs im unteren Bereich.

Fig. 18 gibt eine erfindungsgemäße Ausbildung des Zylinders an, die geeignet ist, innerhalb des Funktionsraums 9 gelegene Elemente zu betätigen. lm dargestellten Beispiel befindet sich innerhalb des Funktionsraumes eine bekannte Reibkupplung mit der Kupplungsscheibe 78. In Durchbrüchen der Kupplungsscheibe 78 sind die Reibklötze 79 lose eingelassen. Im Ausgangszustand herrscht im Funktionsraum 9 der gleiche Druck wie im Zylinderraum 7. Zu beiden Seiten des Kolbens 21 wirken damit gleiche Drücke und der Kolben 21 wird über die Haltebolzen 36 von den Tel­ lerfedern 41 gegen die Anschlagbolzen 80 gehalten. Der Schaltring 3 wird von den Federn 5 mit einer kleinen Kraft gegen den Kolben 21 angedrückt. Der hier als Schwungrad 83 ausgebildete Zylinder läuft ständig um. Die Reibklötze 79 liegen dabei wie bei bekannten Kupplungen lose auf dem Zylinderboden 30 auf. Zum Ein­ kuppeln beaufschlagt das Ventil 8 den Zylinderraum 7. Wegen der erfindungsge­ mäßen Ausbildung des Betätigungszylinders der Kupplung unter Verwendung des Schaltrings 3 ist es gleichfalls möglich, den Zylinderraum 7 ständig unter Druck zu halten. Zur Verminderung der Druckverluste ist es dabei vorteilhaft, die Welle 82 gegen das rotierende Schwungrad mit einer Wellendichtung 85 abzudichten. Damit der Kolben 21 die erforderliche Betätigungskraft für die im Funktionsraum 9 befind­ liche Reibkupplung ausüben kann, stellt das Ventil 10 eine Verbindung 27 vom Funktionsraum 9 zur Umgebungsluft her. Damit überwiegt liegt oben am Kolben 21 der pneumatische Betätigungsdruck für die Kupplung an. Erfindungsgemäß beste­ hen zum Aufheben des Kraftschlusses des Betätigungszylinders und damit zum Lösen der Kupplung wieder die Alternativen Druckbeaufschlagung des Funktions­ raumes 9 oder Druckentlastung des unter dem Schaltring 3 befindlichen Ringrau­ mes 11 (s. Fig. 1). Bei Reibkupplungen besteht oft der Wunsch, das Auskuppeln in möglichst kurzer Zeit auszuführen. Beispielsweise ist es wünschenswert, bei einer Überlastung der Welle 82 in kürzester Zeit auszukuppeln. Auch bei Auskuppeln un­ ter Last (Spindelpressen) ist man bestrebt, in kürzester Zeit auszukuppeln um eine längere Phase des Rutschens der Reibklötze und damit verbundene Verschleißer­ scheinungen zu vermeiden. Durch die Druckentlastung des unter dem Schaltring 3 gelegenen Ringraums 11 mit dem Ventil 12 läßt sich die Unterbrechung des Kraft­ schlusses zwischen Kolben 21 und dem als Schwungrad 83 ausgebildeten Zylinder in kürzester Zeit realisieren. Bei Druckentlastung des Ringraums 11 bewegt sich der Schaltring 3 nach unten und gibt einen großen Überströmquerschnitt zwischen dem Zylinderraum 7 und dem Funktionsraum 9 frei. Vom Zylinderraum 7 strömt Druckluft in den relativ kleinen Funktionsraum 9 ein, wo ein rascher Druckaufbau stattfindet.

Dadurch wirken zu beiden Seiten des Kolbens 21 innerhalb kürzester Zeit gleiche Drücke und die Kupplung ist gelöst. Die Zeit zum Lösen des Schaltring 3 vom Kolben 21 kann zusätzlich verringert werden, indem der Schaltring 3 aus einem leichten Material, beispielsweise Aluminium oder Kunststoff gefertigt wird. Durch das schnelle Unterbrechen des Kraftflusses ist es möglich, Überlastungen der Welle 82 bzw. der Welle 82 nachgeordneter Bauteile zu vermeiden. Gleichfalls wird bei Aus­ kuppeln unter Last der Verschleiß der Reibklötze 79 vermindert. Ein weiterer Vorteil der aufgezeigten Anwendung der Erfindung auf eine pneumatische Kupplung be­ steht noch im Vermeiden großer Luftströme zwischen Kupplung und Umgebungsluft, weil nur der Druck im recht kleinen Funktionsraum 9 gesteuert wird. Aus der geringen Menge der zur Betätigung erforderlichen Luftmengen ergeben sich gerin­ gere Geräuschpegel und ein verminderter Energiebedarf. Prinzipiell ist es in analo­ ger Weise möglich, weitere Elemente innerhalb des Funktionsraumes 9 durch den Kolben 21 zu betätigen, beispielsweise hydraulische Kupplungen.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder
2 Obere Kolbenstange
3 Schaltring
4 Haltering
5 Feder
6 Dichtung
7 Unter Druck stehender Zylinderraum
8 Steuerventil Zylinderraum
9 Funktionsraum
10 Steuerventil Funktionsraum
11 Ringraum unter Schaltring
12 Steuerventil für Ringraum unter Schaltring
13 Führungstraverse
14 Traversenbolzen
15 Überdruckventil
16 Feder
17 Zylinderraum für Schaltringverstellung
18 Kolben für Schaltringverstellung
19 Regelventil
20 Wegmeßeinrichtung
21 Kolben
22 Ausnehmung
23 Anschlag
24 Ringnut im Haltering
25 Ringspalt
26 Ringnut im Schaltring
27 Verbindung zum Tank (Flüssige Medien) oder zur Umgebungsluft (Druckluft)
28 Schaltventil
29 Untere Kolbenstange
30 Zylinderboden
31 Absatz am Schaltring
32 Bohrungen
33 Ringnut im Zylinderboden
34 Verbindung zum Zylinderraum
35 Schweißnaht
36 Haltebolzen
37 Führungsring
38 Verstellbarer Zusatzkolben
39 Verbindung zum Systemdruck
40 Verbindungsnut
41 Tellerfeder
42 Außenring Speicher
43 Innenring Speicher
44 Gasventil Speicher
45 Speicherkolben
46 Verbindung zu Gasdruck
47 Speicherraum
48 Eilgangzylinder
49 Pressenstößel
50 Rohteil
51 Ausformwerkzeug
52 Fertigteil
53 Pressenrahmen
54 Fast ausgeformtes Teil
55 Auszuformendes Werkstück
56 Einlaufrundungen
57 Dichtspalt
58 Außere Mantelfläche Schaltring
59 Ringnutförmige Einkerbung
60 Ringraum
61 Überdruckventil
62 Regelfeder
63 Zylinderdeckel
64 Spalt zwischen Schaltring 3 und Zylinder 1
65 Spalt zwischen Schaltring 3 und Zylinderboden 30 oder Zylinderdeckel 63
66 Ölpolster
67 Justierring
68 Führungsband
69 Näherungsinitiator
70 Dämpfungsbund
71 Verbindung zur Umgebungsluft
72 Stopfen
73 Kolbenrohr
74 Konus
75 Kontaktfläche des Schaltrings 3 zum Kolben 21
76 Eilgangraum
77 Druckminderventil
78 Kupplungsscheibe
79 Reibklötze
80 Anschlagbolzen
81 Drehdurchführung
82 Welle
83 Schwungrad
84 Lager
85 Wellendichtring

Claims (37)

1. Arbeitszylinder mit einem Kolben und einem Zylinder, des­ sen Innendurchmesser größer ist als der maximale Kolben­ durchmesser und der ein ringförmiges Bauteil aufweist, mit dem der Kolben beim Arbeitshub in Anlage tritt, wobei zwi­ schen dem Kolben, dem ringförmigen Bauteil und dem Zylinder ein Funktionsraum gebildet ist, der gegenüber dem restlichen Zylinderraum abgedichtet ist und dessen Druck über ein Steu­ erventil steuerbar ist, und das ringförmige Bauteil mit einem Ringraum in Wirkverbindung steht, dessen Druck über ein Steu­ erventil steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei An­ ordnung des Ringraumes (11) auf der der Anlageseite gegen­ überliegenden Seite des ringförmigen Bauteiles (3) der Ring­ raum (11) während des Arbeitshubes mit wenigstens dem glei­ chen Druck wie der Zylinderraum (7) beaufschlagt ist und der Funktionsraum (9) gleichzeitig druckentlastet ist, und
daß während des Rückhubes der Ringraum (11) und der Funk­ tionsraum (9) mit höherem Druck als der Zylinderraum (7) be­ aufschlagt sind.

2. Arbeitszylinder mit einem Kolben und einem Zylinder, des­ sen Innendurchmesser größer ist als der maximale Kolben­ durchmesser und der ein ringförmiges Bauteil aufweist, mit dem der Kolben beim Arbeitshub in Anlage tritt, wobei zwi­ schen dem Kolben, dem ringförmigen Bauteil und dem Zylinder ein Funktionsraum gebildet ist, der gegenüber dem restlichen Zylinderraum abgedichtet ist und dessen Druck über ein Steu­ erventil steuerbar ist, und das ringförmige Bauteil mit einem Ringraum in Wirkverbindung steht, dessen Druck über ein Steu­ erventil steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei An­ ordnung des Ringraumes (11) auf der Anlageseite des ringför­ migen Bauteiles (3) der Ringraum (11) während des Arbeits­ hubes mit einem geringeren Druck als der Zylinderraum (7) beaufschlagt ist und der Funktionsraum (9) gleichzeitig druckentlastet ist, und
daß während des Druckhubes der Ringraum (11) mit einem gerin­ geren und der Funktionsraum (9) mit einem höheren Druck als der Zylinderraum (7) beaufschlagt ist.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur schnellen Beendigung des Arbeitshubes das den Ringraum (11) druckmäßig steuernde Steuerventil (12) zur Druckentlastung oder Druckerhöhung des Ringraumes (11) an­ steuerbar ist.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das ringförmige Bauteil (3) in Form eines oder mehrerer axial bewegbarer Schaltringe ausgebildet ist.

5. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring oder die Schaltringe (3) im Zylinderboden (30) oder Zylinderdeckel (63) geführt ist bzw. sind.

6. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring oder die Schaltringe (3) am Kolben (21) oder an wenigstens einer Kolbenstange (2, 29) geführt ist bzw. sind.

7. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring oder die Schaltringe in einem im Zylinder abgedichtet geführten Zusatzkolben (38) geführt sind.

8. Arbeitszylinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (21) bei Ausführung seines Arbeits­ hubes auf den oder die Schaltringe (3) aufsetzt.

9. Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der um den Kolben (21) konzentrisch angeordnete Schalt­ ring (3) bei Ausführung des Arbeitshubes des Kolbens auf den Zylinderboden (30) aufsetzt.

10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des bewegbaren Schaltringes (3) durch einen Haltering (4) begrenzt ist.

11. Arbeitszylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Haltering (4) und dem Schaltring (3) der Fluiddurchfluß mittels eines Ringspaltes (25) herabgesetzt ist.

12. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Arbeitshub des Kolbens (21) durch Beauf­ schlagung des Funktionsraumes (9) mit Fluiddruck über das Steuerventil (10) unterbrechbar ist.

13. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Steuerventil (12) zur Druckentlastung des zwischen dem Haltering (4) und dem Schaltring (3) gebildeten Ringraumes (11) vorgesehen ist, wobei die Druckentlastung ein Entkuppeln des Kolbens (21) vom Zylinder (1) bewirkt.

14. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere konzentrisch angeordnete Schaltringe (3a, 3b, 3c) vorgesehen sind, deren Unterseite mit Druck belastbar ist, um die Schaltringe in Eingriff mit dem Kolben (21) zu bringen, und deren Unterseite druckent­ lastbar ist, um die Schaltringe außer Eingriff mit dem Kolben (21) zu bringen.

15. Arbeitszylinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltringe unterseitig einen ringförmigen Ansatz (31a, 31b, 31c) aufweisen, der bei Druckentlastung der Unter­ seite der Schaltringe auf dem Zylinderboden (30) abdichtend aufsetzt.

16. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (7) ständig mit einem Druckspeicher in Verbindung steht.

17. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (11) durch eine auf der kolbenseitigen Fläche des Schaltringes (3) ausgebildete Ringnut gebildet ist.

18. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltring (3) und des­ sen Führung im Zylinderboden (30) oder im Kolben (38) ein Spalt (65) ausgebildet ist.

19. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltring (3) und Kol­ benstange (29) wenigstens ein Führungsring (37) angeordnet ist.

20. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (3) und der Hal­ tering (4) auf einem separaten verstellbaren Kolben (38) an­ geordnet sind.

21. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (2, 19) des Kolbens (21) gleiche Durchmesser aufweisen.

22. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (2, 29) des Kol­ bens (21) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

23. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering durch Anschläge gebildet wird.

24. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) federvorgespannt ist.

25. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderboden (30) oder im Kolben (21) Ringnuten (33) und diese Ringnuten verbindende Verbindungsnuten (40) ausgebildet sind.

26. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (1) ein zusätzlicher Speicherkolben (45) angeordnet ist.

27. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Schaltring (3) und dem Kolben (21) gebildete Sitzfläche eben oder konisch ausgebildet ist.

28. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (3) und der Kolben (21) Einlaufrundungen (56), Einlaufschrägen oder Ein­ laufkanten aufweisen.

29. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (3) mit dem Zy­ linderboden (30) oder einem im Zylinder (1) beweglichen Kol­ ben (38) fest verbunden ist.

30. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsraum (9) gegen den Zylinderraum (7) durch einen Dichtspalt (57) abgegrenzt ist.

31. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (3) elastisch ver­ formbar ausgebildet ist.

32. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (3) oder der Kol­ ben (21) elastische Dichtungen aufweisen, die während des Arbeitshubes des Kolbens (21) zum Eingriff gelangen.

33. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (3) oder der Kol­ ben (21) Einkerbungen, Lippen, Ringnuten oder dgl. aufweisen zur gezielten Beeinflussung der Dichtwirkung zwischen dem Schaltring (3) und dem Kolben (21) durch elastische Verfor­ mung.

34. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (61) zur Steuerung des Anpreßdruckes des Schaltringes (3) an den Kolben (21) vor­ gesehen ist.

35. Arbeitszylinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zwischen dem Schaltring (3) und dem Zylinderbo­ den (30) befindliche Spalt (65) beiderseits des Dichtringes (6) in axialer Richtung verbreitert.

36. Arbeitszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage des Aufsetzpunktes des Kolbens (21) auf den oder die Schaltringe (3) durch Einstellung der axialen Lage des oder der Schaltringe (3) zu Beginn des Aufsetzens einstellbar ist.

37. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage des Aufsetzpunk­ tes des Kolbens (21) auf den oder die Schaltringe (3) durch Einstellung der axialen Lage des Halteringes (4) oder eines sich am Haltering (4) über ein Ölpolster (66) abstützenden Justierringes (67) einstellbar ist.