DE19951603B4 - Werkzeug - Google Patents
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Abstract
Werkzeug
mit mindestens einem beweglichen Arbeitsabschnitt und einem Halteabschnitt,
in dem eine Aktuatorvorrichtung (10) angeordnet ist, die den Arbeitsabschnitt
antreibt und aufweist:
a) einen fluiddichten, flexiblen Schlauch (12);
b) zwei mit dem jeweiligen Schlauchende fluiddicht verbundene Endstücke (14, 16);
c) eine Verbindungseinrichtung (20, 70), welche den von dem Schlauch (12) und den Endstücken (14, 16) begrenzten Arbeitsraum (21) mit einer Fluidversorgung verbindet;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Aktuatorvorrichtung (10) außerdem umfaßt:
d) mindestens ein biegesteifes Rohrelement (18), welches
da) in Längsrichtung des Schlauches (12) angeordnet ist;
db) mit einem Endstück (14) fest verbunden ist,
dc) dem anderen Endstück (16) unmittelbar als axiale Führung dient; wobei
e) der Schlauch (12) umfaßt:
ea) eine Matrix aus einem elastomeren Material;
eb) eine Armierung aus mindestens einer Lage, die eine Schar paralleler, in einem Winkel zur Schlauchlängsrichtung angeordneter, im wesentlichen nicht dehnbarer Fasern...
a) einen fluiddichten, flexiblen Schlauch (12);
b) zwei mit dem jeweiligen Schlauchende fluiddicht verbundene Endstücke (14, 16);
c) eine Verbindungseinrichtung (20, 70), welche den von dem Schlauch (12) und den Endstücken (14, 16) begrenzten Arbeitsraum (21) mit einer Fluidversorgung verbindet;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Aktuatorvorrichtung (10) außerdem umfaßt:
d) mindestens ein biegesteifes Rohrelement (18), welches
da) in Längsrichtung des Schlauches (12) angeordnet ist;
db) mit einem Endstück (14) fest verbunden ist,
dc) dem anderen Endstück (16) unmittelbar als axiale Führung dient; wobei
e) der Schlauch (12) umfaßt:
ea) eine Matrix aus einem elastomeren Material;
eb) eine Armierung aus mindestens einer Lage, die eine Schar paralleler, in einem Winkel zur Schlauchlängsrichtung angeordneter, im wesentlichen nicht dehnbarer Fasern...
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug mit mindestens einem beweglichen Arbeitsabschnitt und einem Halteabschnitt, in dem eine Aktuatorvorrichtung angeordnet ist, die den Arbeitsabschnitt antreibt und aufweist:
- a) einen fluiddichten, flexiblen Schlauch;
- b) zwei mit dem jeweiligen Schlauchende fluiddicht verbundene Endstücke;
- c) eine Verbindungseinrichtung, welche den von dem Schlauch und den Endstücken begrenzten Arbeitsraum mit einer Fluidversorgung verbindet.
- Ein derartiges Werkzeug ist aus der
DE 93 04 652 U1 bekannt. Bei diesem Werkzeug ist der fluiddichte, flexible Schlauch zwischen einem länglichen Grundkörper und einem dagegen geführten verschieblichen Klemmkörper in Längsrichtung des Grund- und des Klemmkörpers eingelegt, wobei die Endstücke bezogen auf den Grundkörper raumfest angebracht sind. Bei entlüftetem Schlauch können der Klemmkörper und der Grundkörper aufeinander zubewegt werden, wobei der Querschnitt des Schlauches längs seiner Achse gequetscht wird. Bei steigendem Innendruck nähert sich die Querschnittsform des Schlauches derjenigen eines Kreises unter Verschiebung des Klemmkörpers. Der Hub des Klemmkörpers ist verhältnismäßig gering, wodurch das Werkzeug funktionsgemäß lediglich eine Klemmfunktion ausüben kann. Daher sind seine Einsatzmöglichkeiten beschränkt. - Aus der
DE 299 08 008 U1 ist eine Aktuatorvorrichtung bekannt, deren Grundelement ein Kontraktionsschlauch ist, welcher eine elastomere Matrix und eine in bestimmter Weise ausgebildete Armierung aufweist. Wird der vom Schlauch und zwei Endstücken begrenzte Arbeitsraum unter Druck gesetzt, weitet sich der Kontraktionsschlauch in Umfangsrichtung auf und verkürzt sich gleichzeitig in seiner Längsrichtung. Ohne Last sind Hübe von ca. 25% der Ausgangslänge erzielbar. - Die bekannte Aktuatorvorrichtung wird im Einsatz mit ihren Endstücken an den beiden Teilen befestigt, die zueinander eine Relativbewegung ausführen sollen und/oder auf die eine Kraft ausgeübt werden soll. Im drucklosen Zustand ist die bekannte Aktuatorvorrichtung biegeschlaff. Eine unmittelbare Führung des beweglichen Endstückes ist nicht gegeben. Die Aktuatorvorrichtung kann daher nur dort eingesetzt werden, wo sie von den Teilen, an denen sie befestigt ist, unter eine Zug-Vorspannung gesetzt und gehalten werden kann. Dies ist jedoch bei Werkzeugen der eingangs genannten Art nicht immer möglich.
- Die
DE 40 28 405 A1 offenbart ein Druckelement mit einem in einem Gehäuse beweglich geführten Stempel. In dem von dem Stempel begrenzten Innenraum des Gehäuses befindet sich ein Metallstück, das bei hohen Temperaturen verdampft und so einen Druck auf den Stempel ausübt. Es versteht sich, daß dieses Druckelement als Antriebsquelle für ein Werkzeug ungeeignet ist. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeug der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß seine Einsatzmöglichkeiten erhöht werden, wobei es nicht vorgespannt zu werden braucht und somit unter beliebigen Einsatzbedingungen verwendet werden kann.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die Aktuatorvorrichtung außerdem umfaßt: - d) mindestens ein biegesteifes Rohrelement, welches da) in Längsrichtung des Schlauches angeordnet ist; db) mit einem Endstück fest verbunden ist, dc) dem anderen Endstück unmittelbar als axiale Führung dient;
- e) der Schlauch umfaßt: ea) eine Matrix aus einem elastomeren Material; eb) eine Armierung aus mindestens einer Lage, die eine Schar paralleler, in einem Winkel zur Schlauchlängsrichtung angeordneter, im wesentlichen nicht dehnbarer Fasern und eine weitere Schar paralleler, in einem Winkel zur Schlauchlängsachse und zur ersten Faserschar angeordneter, im wesentlichen nicht dehnbarer Fasern umfaßt.
- Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird eine Aktuatorvorrichtung eingesetzt, die eine Weiterentwicklung der in der
DE 299 08 008 U1 beschriebenen Aktuatorvorrichtung ist. Bei ihr ist keine Zug-Vorspannung für den drucklosen Zustand mehr erforderlich. Statt dessen ist ein der Aktuatorvorrichtung auch in deren drucklosem Zustand formgebendes Teil, nämlich ein biegesteifes Rohrelement, vorgesehen. Dieses erstreckt sich in Längsrichtung der Aktuatorvorrichtung und legt die radiale Relativposition der beiden Endstücke unabhängig von deren axialer Relativposition fest. Hierdurch erschließen sich für die Aktuatorvorrichtung vollkommen neue Anwendungsgebiete bei Werkzeugen; sie ist im Grunde mechanisch gleich zu handhaben wie ein herkömmlicher pneumatischer Zylinder. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist darüber hinaus relativ preiswert und technisch unaufwendig. - Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
- Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist ein Rohrelement koaxial um den Schlauch herum angeordnet. Dies hat zum einen den Vorteil, daß der Schlauch gegen Beschädigungen von außen geschützt ist, andererseits aber auch der außerhalb der Aktuatorvorrichtung liegende Bereich z.B. bei einem Bersten des unter Druck stehenden Schlauches geschützt ist.
- Dabei ist die Weiterbildung nach Anspruch 3 besonders vorteilhaft, wonach die Aktuatorvorrichtung eine um das Rohrelement anordenbare Adaptermanschette und/oder ein am Rohrelement montiertes Befestigungsteil umfaßt. Die Adaptermanschette ermöglicht z.B. die radiale Festlegung der Aktuatorvorrichtung in zylindrischen Hohlräumen unterschiedlicher Abmessungen. Das Befestigungsteil kann z.B. in einer Befestigungslasche bestehen, mit der eine einfache Anbindung der Aktuatorvorrichtung an andere Elemente ermöglicht wird.
- Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 4 angegeben: Danach arbeiten Rohrelement, Schlauch und Endstücke fluiddicht zusammen und der zwischen ihnen liegende Raum ist mit einer Fluidversorgung verbindbar. Somit kann auch dieser Raum druckbeaufschlagt werden, so daß man ein "Zwei-Kammern-Drucksystem" erhält. In diesem Fall bewirkt nicht die Elastizität des Schlauchmaterials allein die Rückstellung vom druckbeaufschlagten verkürzten Zustand in den drucklosen Ausgangszustand, sondern die Rückstellung kann aktiv durch die Steuerung des Drucks in der äußeren Druckkammer unterstützt werden.
- Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rohrelement und Schlauch oder zwischen Rohrelement und einem Endstück eine fluiddichte Kammer ausgebildet ist, die über zwei gegensinnig angeordnete Rückschlagventile mit zwei Fluidleitungen verbunden ist. Hierdurch wird eine Schlauchpumpe für Gase und Flüssigkeiten, thixotrope Gemische, etc. geschaffen.
- Alternativ oder zusätzlich kann gemäß Anspruch 6 ein Rohrelement koaxial innerhalb des Schlauches angeordnet sein und dabei das andere Endstück fluiddicht führen. Im Gegensatz zu der in Anspruch 2 angegebenen Weiterbildung ist hier die fluiddichte Führung unabdingbar, da ansonsten keine gesteuerte Druckbeaufschlagung des Innenraumes des Schlauches möglich wäre.
- Diese Weiterbildung hat den Vorteil einer geringen radialen Dimension. Darüber hinaus wird die von der Aktuatorvorrichtung erzeugbare Kraft durch die Reduktion oder ggf. sogar den Wegfall der der Expansion des Schlauches entgegenwirkenden Innenflächen der Endstücke erhöht. Schließlich kann das Rohrelement auch als Durchführung für Leitungen und Führungselemente verwendet werden.
- Dieses Werkzeug wird in Anspruch 7 dahingehend weiterge bildet, daß innerhalb des Rohrelements eine Betriebseinheit, insbesondere ein Druckspeicher, angeordnet ist. Hierdurch wird ein besonders kompaktes und ggf. weitgehend autarkes Werkzeug geschaffen.
- Gemäß Anspruch 8 ist das Rohrelement einteilig. Die Aktuatorvorrichtung dieses Werkzeugs ist nach außen hin besonders stabil und robust.
- Alternativ hierzu ist das in Anspruch 9 angegebene Werkzeug: Bei diesem ist das Rohrelement der Aktuatorvorrichtung mehrteilig, wobei ein Rohrteil mit dem einen und ein anderes Rohrteil mit dem anderen Endstück verbunden ist und die Rohrteile in der Art eines Teleskoprohres zusammenarbeiten. In diesem Fall wird ebenfalls eine stabile Einheit geschaffen, wobei die Gesamtlänge der Aktuatorvorrichtung jedoch, abhängig von der Länge des Schlauches, variabel ist.
- Besonders bevorzugt ist die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10, wonach die Aktuatorvorrichtung ein mit einem Endstück verbindbares Antriebselement umfaßt, welches ein Befestigungsmittel, z.B. eine Öse, ein Gewinde oder einen Haken aufweist.
- In manchen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn in dem Werkzeug nur eine Zugkraft, nicht jedoch eine Druckkraft ausgeübt werden kann. Hier bietet sich die Weiterbildung gemäß Anspruch 11 an: Bei ihr ist das Antriebselement biegeschlaff und umfaßt insbesondere ein Seil oder eine Kette.
- Die Genauigkeit der Bewegung des erfindungsgemäßen Werkzeugs wird dadurch erhöht, daß die Aktuatorvorrichtung eine Hubbegrenzungseinrichtung umfaßt, wie in Anspruch 12 angegeben ist.
- Eine solche Hubbegrenzungseinrichtung ist auf äußerst einfache und preiswerte Art und Weise mit dem gemäß Anspruch 2 koaxial um den Schlauch herum angeordneten Rohrelement realisierbar. Dabei wird der Durchmesser des Rohrelements so gewählt, daß der Schlauch bei dem gewünschten maximalen Hub an der inneren Mantelfläche des Rohrelements anliegt. Dies ist in Anspruch 13 angegeben.
- Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 14 umfaßt im Inneren des Schlauches ein Granulat oder ein sonstiges Schüttgut und eine Siebeinrichtung, welche ein Eindringen des Granulats oder des Schüttguts in die Verbindungseinrichtung beim Ablassen des Fluids verhindert. Auf diese Weise wird das zum Betrieb des Schlauches notwendige Fluidvolumen reduziert, und bei der Verwendung von kompressiblen Fluiden wird ein schnelleres Ansprechen der Aktuatorvorrichtung und eine Verringerung der zu leistenden Fluidpendelarbeit ermöglicht.
- In die gleiche Richtung zielt die in Anspruch 15 angegebene Weiterbildung der vorliegenden Erfindung: Bei ihr ist im Inneren des Schlauches mindestens ein länglicher Körper vorgesehen, welcher ein Volumen fluiddicht begrenzt.
- Ein konkretes Beispiel für ein erfindungsgemäßes Werkzeug ist in Anspruch 16 angegeben, wonach der Arbeitsabschnitt mindestens zwei in der Art einer Schere miteinander verbundene Schneidabschnitte umfaßt. Bei einem solchen Werkzeug könnte es sich also z.B. um eine Astschere oder um eine Baumschere handeln.
- Ein anderes konkretes Beispiel für ein solches Werkzeug ist in Anspruch 17 angegeben, bei dem der Arbeitsabschnitt als Spaten ausgebildet ist und die Aktuatorvorrichtung über ein periodisch betätigtes Ventil mit der Fluidversorgung verbunden ist. Auf den Spaten kann auf diese Art und Weise eine Vibrationsbewegung aufgebracht werden, welche das Graben erleichtert.
- Da solche Werkzeuge vor allem auch im Gartenbereich eingesetzt werden, ist gemäß Anspruch 18 vorgesehen, daß das Arbeitsfluid Wasser ist und die Fluidversorgung über einen handelsüblichen Gartenschlauch erfolgt.
- Vor allem schwerere Werkzeuge müssen bisweilen mit beiden Händen vom Benutzer gehalten werden und dabei muß oft noch eine Kraft mit den Händen auf das Werkzeug ausgeübt werden. In diesen Fällen wäre es schwierig, die Akuatorvorrichtung von Hand in Gang zu setzen. Hier ist die Weiterbildung gemäß Anspruch 19 vorteilhaft, wonach die Aktuatorvorrichtung über ein fußbetätigtes Schaltventil mit der Fluidversorgung verbindbar ist.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In dieser zeigen:
-
1 : einen Teil-Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Aktuatorvorrichtung mit einem drucklosen Schlauch; -
2 : einen Schnitt ähnlich1 , in dem der Schlauch druckbeaufschlagt ist; -
3 : einen Teil-Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Aktuatorvorrichtung mit einem drucklosen Schlauch; -
4 : einen Schnitt ähnlich3 , in dem der Schlauch druckbeaufschlagt ist; -
5 : einen Teil-Längsschritt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Aktuatorvorrichtung mit einem drucklosen Schlauch; -
6 : einen Teil-Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Aktuatorvorrichtung mit einem druckbeaufschlagten Schlauch; -
7 : einen Teil-Längsschnitt ähnlich6 durch ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Aktuatorvorrichtung; -
8 : einen Teil-Längsschnitt durch eine Prinzipskizze einer Anwendung einer Aktuatorvorrichtung; und -
9 : einen Teil-Längsschnitt ähnlich8 durch eine weitere Anwendung einer Aktuatorvorrichtung. - In
1 trägt eine Aktuatorvorrichtung insgesamt das Bezugszeichen10 . Sie umfaßt einen Schlauch12 , welcher an seinen beiden Enden fluiddicht mit Endstücken14 und16 verbunden ist. Koaxial um den Schlauch12 herum ist ein Rohrelement18 angeordnet. Eine als pneumatische Leitung ausgebildete Verbindungseinrichtung20 verbindet einen von dem Schlauch12 und den Endstücken14 und16 begrenzten Arbeitsraum21 über eine Stufenbohrung22 im einen Endstück14 sowie ein Zwei-Wege-Ventil70 mit einer in dieser Figur nicht dargestellten Druckluftversorgung. - Bei dem Schlauch
12 handelt es sich um einen handelsüblichen luftdichten und flexiblen Kontraktiorsschlauch, welcher eine in der Zeichnung nicht gezeigte Matrix aus einem elastomeren Material umfaßt. In der Matrix ist eine in der Figur ebenfalls nicht näher dargestellte Armierung angeordnet. Diese umfaßt wiederum eine Schar paralleler, in einem Winkel zur Schlauchlängsrichtung angeordneter, im wesentlichen nicht dehnbarer Fasern und eine weitere Schar ähnlicher paralleler Fasern, welche jedoch in einem Winkel zu der ersten Faserschar angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein von der Seite gesehen rautenförmiges Fasermuster geschaffen. - Bei den Endstücken
14 und16 kann es sich um metallische Drehteile oder um Kunststoffteile handeln. Das in1 linke Endstück14 ist ein kreiszylindrisches Teil, in welches die axiale Stufenbohrung22 mit einem Abschnitt24 größeren Durchmessers und einem diesen koaxial fortsetzenden, einen Druckluftkanal bildenden Abschnitt26 kleineren Durchmessers mittig eingebracht ist. In den Abschnitt24 der Stufenbohrung22 ist ein Ende des Schlauches12 eingeführt und mit dem Endstück14 luftdicht verbunden. Seiner linken Stirnfläche unmittelbar benachbart trägt das Endstück14 einen umlaufenden radial überstehenden Ringbund29 . - Das in der Figur auf der rechten Seite dargestellte Endstück
16 ist ähnlich aufgebaut wie das Endstück14 . Im Unterschied zu diesem ist es jedoch zweiteilig mit einem kreiszylindrischen Zentralkörper30 und einem auf dessen Mantelfläche aufgeschrumpften Gleitring32 . - Ferner fehlt im Endstück
16 die im Endstück14 vorhandene Stufenbohrung22 . Statt dessen ist in ihm von seiner in1 linken Stirnfläche her eine in der Figur nicht sichtbare kreisförmige Ausnehmung vorhanden, deren Durchmesser dem Durchmesser des Abschnitts24 der Stufenbohrung22 im linken Endstück14 bzw. dem Durchmesser des Schlauches12 in drucklosem Zustand entspricht. In diese Ausnehmung ist das rechte Ende des Schlauches12 eingeführt und luftdicht mit dem Endstück16 verbunden. - In den Zentralkörper
30 des Endstücks16 ist von seiner rechten Stirnfläche her eine in der Figur ebenfalls nicht dargestellte Gewindebohrung eingebracht, in die ein stangenförmiges Antriebselement40 eingeschraubt ist. Dieses trägt an seinem dem Endstück16 abgelegenen Ende ein Außengewinde42 und weist eine Öse44 auf. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ende des Antriebselements hakenförmig ausgebildet. Ebenfalls nicht dargestellt ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem statt des stangenförmigen Antriebselements ein biegeschlaffes Seil vorgesehen ist. - Das Rohrelement
18 ist folgendermaßen aufgebaut:
Es umfaßt ein kreiszylindrisches Hauptteil46 und einen von diesem separaten Kopf48 . Das Hauptteil46 besteht aus einem Mantel50 und einem an dessen in1 rechtes Ende angeformten Boden52 . In dem Boden52 ist eine Öffnung54 vorhanden, durch die das Antriebselement40 geführt ist und hindurchtritt. An seinem offenen Ende, welches in1 links ist, trägt der Mantel50 ein Außengewinde56 . Etwa in seiner axialen Mitte ist in den Mantel50 eine Entlüftungsöffnung57 eingebracht. - Der Kopf
48 umfaßt ebenfalls einen Mantel58 und einen an diesen angeformten Deckel60 . An die Innenfläche des Mantel58 ist, etwas vom offenen Rand des Kopfs48 beabstandet, ein radial nach innen verlaufender Ringbund62 angeformt. Ferner weist der Mantel58 eine Öffnung64 auf. Schließlich ist an die äußere Mantelfläche des Mantels58 ein Lagerabschnitt66 angeformt, an welchem ein Betätigungshebel68 angelenkt ist. - Zwischen Ringbund
62 und Deckel60 des Kopfs48 ist ein Zwischenraum gebildet, in dem das in der Figur nur schematisch dargestellte manuell betätigbare Zwei-Wege-Ventil70 angeordnet ist. Ein Betätigungsstößel72 ragt vom Zwei-Wege-Ventil70 durch die Öffnung64 im Mantel58 nach außen und liegt am Betätigungshebel68 an. Das Zwei-Wege-Ventil70 ist ausgangsseitig über einen in der Figur nur schematisch dargestellten Abschnitt der pneumatischen Leitung20 luftdicht mit dem Druckluftkanal26 im Endstück14 verbunden. Eingangsseitig ist das Zwei-Wege-Ventil70 mit der Druckluftquelle bzw. der Außenatmosphäre verbunden. Das Zwei-Wege-Ventil ist so federbeaufschlagt, daß im Ruhezustand der Arbeitsraum21 des Schlauches20 mit der Außenatmosphäre verbunden ist. - Nun wird auf das in den
3 und4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Aktuatorvorrichtung10 Bezug genommen. Funktionsäquivalente Teile tragen die gleichen Bezugszeichen wie bei dem in den1 und2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Auf sie wird nachfolgend nicht mehr im Detail eingegangen. - Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier das Antriebselement
40 nicht von außen sondern von innen in das Endstück16 eingeschraubt. Es erstreckt sich also durch den Schlauch12 hindurch und durchdringt das in der3 linke Endstück14 und den Kopf48 des Rohrelements18 . Zu diesem Zweck ist im Endstück14 eine Öffnung74 vorgesehen, in die ein Dichtring76 eingelegt ist, welcher den Durchtrittsspalt zwischen Antriebselement40 und Endstück14 abdichtet. Ferner ist auch im Deckel60 des Kopfs48 eine entsprechende Öffnung78 vorhanden. - Am Kopf
48 fehlt im Gegensatz zu dem in den1 und2 beschriebenen Ausführungsbeispiel ferner der Ringbund62 und der zwischen Ringbund62 und Deckel60 gebildete Zwischenraum. Die Verbindung des durch den Schlauch12 und die Endstücke14 und16 begrenzten Arbeitsraumes21 mit der Druckluftversorgung erfolgt durch einen außermittigen Druckluftkanal26 im Endstück14 und eine entsprechende Öffnung82 im Deckel60 des Kopfs48 . Von dort führt eine pneumatische Leitung20 zu einem entfernt angeordneten, fußbetätigten Zwei-Wege-Ventil70 , welches in den3 und4 nur schematisch angeordnet ist. - In den Boden
52 des Hauptteils46 des Rohrelements18 ist ferner eine Entlüftungsöffnung84 eingebracht. An den Boden52 ist schließlich noch eine Befestigungslasche86 angeformt, mit der das Rohrelement18 festgelegt werden kann. - In den
3 und4 ist strichpunktiert eine alternative Ausführungsform der Aktuatorvorrichtung10 angedeutet, bei der diese als Pumpe eingesetzt werden kann. An Stelle der Entlüftungsöffnung84 im Boden52 des Hauptteils46 des Rohrelements18 sind zwei gegensinnig arbeitende Rückschlagventile110 und112 vorgesehen. Das Rückschlagventil110 läßt eine Strömung von außen in die zwischen Endstück16 und Boden52 liegende Kammer zu, wohingegen das Rückschlagventil112 eine Strömung aus dieser Kammer nach außen zuläßt. An die Rückschlagventile110 und112 ist eine Ansaugleitung114 bzw. eine Auslaßleitung116 angeschlossen. - Wird die Aktuatorvorrichtung
10 als Pumpe eingesetzt, kann ggf. auf das Antriebselement4G und die entsprechenden Durchführungen74 und78 im Endstück14 und im Deckel60 des Kopfes48 verzichtet werden. - Nun wird auf
5 Bezug genommen, in welcher ein drittes Ausführungsbeispiel einer Aktuatorvorrichtung10 dargestellt ist. Auch hier sind funktionsäquivalente Teile zu den1 bis4 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Auf deren nochmalige nähere Darstellung wird nachfolgend der Einfachheit halber verzichtet. - Im Gegensatz zu den in den
1 bis4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist bei der in5 dargestellten Aktuatorvorrichtung10 das Rohrelement18 nicht koaxial um den Schlauch12 herum, sondern koaxial innerhalb des Schlauches12 angeordnet. Ferner ist das Rohrelement18 zweiteilig aufgebaut mit zwei unterschiedlichen Durchmesser aufweisenden Rohrteilen18a und18b , die in der Art eines Teleskoprohres im wesentlichen luftdicht und gegeneinander verschieblich zusammenarbeiten. - In den beiden Endstücken
14 und16 ist jeweils eine Stufenbohrung vorhanden, welche im linken Endstück14 das Bezugszeichen22 und im rechten Endstück16 das Bezugszeichen88 trägt. Die Abschnitte der Stufenbohrungen22 bzw.88 mit größerem Durchmesser nehmen den Schlauch12 und die Abschnitte mit kleinerem Durchmesser die Rohrteile18a und18b des Rohrelements18 luftdicht auf. - Im linken Endstück
14 ist ein radialer Druckluftkanal26 vorhanden, welcher über einen Stichkanal96 in den durch Schlauch12 und Verlängerungselement94 bzw. Rohrelement18 radial begrenzten Arbeitsraum21 mündet. Der Druckluftkanal26 ist luftdicht mit einer pneumatischen Leitung20 verbunden, welche zu einem Zwei-Wege-Ventil70 führt. Dieses ist einerseits mit der Außenumgebung und andererseits über eine weitere pneumatische Leitung20 mit einem Druckluftbehälter98 verbunden, welcher in einem im Rohrelement18 vorhandenen Hohlraum100 angeordnet ist. - Nun zum vierten Ausführungsbeispiel, welches in
6 dargestellt ist. Auch hier tragen funktionsäquivalente Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den1 bis5 , ohne daß auf sie nochmals im Detail eingegangen wird. - Die in
6 dargestellte Aktuatorvorrichtung10 umfaßt ähnlich wie die in5 dargestellte ein Rohrelement18 mit zwei Rohrteilen18a und18h , welche zusammen ein luftdichtes Teleskoprohr bilden. Im Gegensatz zu5 ist jedoch bei der vorliegenden Aktuatorvorrichtung10 das Rohrelement18 koaxial außen um den Schlauch12 herum angeordnet. Dies bedeutet, daß im rechten Endstück16 keine Stufenbohrung sondern eine einfache, das Endstück14 axial nicht durchdringende Ausnehmung101 vorhanden ist, in welcher der Schlauch12 luftdicht aufgenommen ist. - Im linken Endstück
14 ist eine Stufenbohrung22 mit einem weiteren und einem engeren Abschnitt. vorhanden, wobei in dem weiteren Abschnitt das linke Ende des Schlauches12 luftdicht aufgenommen ist. Der engere Abschnitt dient als Druckluftkanal26 zur Verbindung des durch den Schlauch12 radial begrenzten Arbeitsraumes21 über eine pneumatische Leitung20 und eine Ventilanordnung70 mit einer nicht dargestellten Druckluftversorgung. - Im linken Endstück
14 ist, im Gegensatz zu dem in5 dargestellten Ausführungsbeispiel, ein zusätzlicher außermittiger axialer Druckluftkanal102 vorhanden, über den der durch den Schlauch12 und das Rohrelement18 radial und durch die Endstücke14 und16 axial luftdicht begrenzte Raum über eine pneumatische Leitung103 ebenfalls mit der Ventileinheit70 verbunden ist. - Zur Verminderung des für die Betätigung der Aktuatorvorrichtung
10 notwendigen Druckluftvolumens und hierdurch zur Erzielung kürzerer Ansprechzeiten ist in den Schlauch12 ein Granulat106 eingefüllt, welches in5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zum Teil dargestellt ist. Um zu verhindern, daß das Granulat106 beim Entweichen des Arbeitslufts aus dem Arbeitsraum21 in die pneumatische Leitung20 gerät und diese verstopft, ist am Eingang des Druckluftkanals26 in den Arbeitsraum21 ein Sieb108 angebracht. - Das in
7 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht, bis auf einen Unterschied, der in6 dargestellten Aktuatorvorrichtung10 : Statt eines Granulats ist jedoch ein länglicher, zylindrischer Hohlkörper106 vorgesehen, der mit seinem offenen Ende fluiddicht innerhalb des Schlauches12 in der Ausnehmung101 im rechten Endstück16 montiert ist. Das geschlossene Ende zeigt in Richtung auf das linke Endstück14 . Auch hierdurch werden die oben im Zusammenhang mit dem Granulat106 genannten Vorteile erzielt. - Alternativ kann der Hohlkörper
106 auch an seinen beiden Enden verschlossen und lose im Schlauch12 aufgenommen sein. - Nun wird noch die Funktionsweise der in den
1 bis7 beschriebenen Aktuatorvorrichtungen10 beschrieben. Zunächst zum in den1 und2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel:
In1 befindet sich das Zwei-Wege-Ventil70 in seiner Ruhestellung und verbindet den zwischen dem Schlauch12 und den beiden Endstücken14 und16 liegenden Arbeitsraum21 mit der Außenatmosphäre. Der von dem Schlauch12 und dem Rohrelement18 radial begrenzte Raum ist über die Entlüftungsöffnung57 ebenfalls mit der Außenatmosphäre verbunden, so daß sich der Schlauch12 in seiner entspannten Ruheposition befindet. - Wird nun, wie in
2 dargestellt ist, der Betätigungshebel68 radial nach innen bewegt, wird hierdurch auch der Betätigungsstößel72 des Zwei-Wege-Ventils70 gegen die Federbeaufschlagung so bewegt, daß der Arbeitsraum21 mit der Druckluftquelle verbunden wird. Hierdurch strömt durch den Druckluftkanal26 Luft in den Arbeitsraum21 , wodurch sich der Schlauch12 radial ausdehnt und axial kontrahiert. Da das linke Endstück14 fest zwischen Hauptteil46 und Kopf46 des Rohrelements18 verklemmt ist, bewegt sich das Endstück16 axial auf das linke Endstück14 zu, und mit ihm das Antriebselement40 (siehe Pfeil102 ). - Das um den Schlauch
12 herum angeordnete Rohrelement18 kann dabei als Hubbegrenzungseinrichtung eingesetzt werden, indem sein Durchmesser so gewählt wird, daß die radiale Aufweitung des Schlauches12 und somit auch dessen axiale Kontraktion entsprechend begrenzt werden. - Wird der Betätigungshebel
68 wieder losgelassen, geht das Zwei-Wege-Ventil70 federbeaufschlagt wieder in seine Ruhestellung und verbindet den Arbeitsraum21 mit der Außenatmosphäre. Aufgrund der Elastizität des Matrix-Materials des Schlauches12 zieht sich dieser wieder radial zusammen und drückt hierdurch das rechte Endstück16 wieder in seine dem Boden52 des Hauptteils46 des Rohrelements18 benachbarte Stellung. - Die Funktion des in den
3 und4 dargestellten Ausführungsbeispiels der Aktuatorvorrichtung10 ist ähnlich wie die des in den1 und2 dargestellten Ausführungsbeispieles. Der wesentliche Unterschied ist die andere Anordnung des Antriebselements40 , welche dazu führt, daß bei einer Kontraktion des Schlauches12 sich das mit dem Gewinde42 versehene äußere Ende des Antriebselements40 axial nach außen bewegt (Pfeil102 ), also einen positiven Hub ausführt, wohingegen bei dem in den1 und2 dargestellten Ausführungsbeispiel bei einer Kontraktion des Schlauches12 das Antriebselement40 einen negativen Hub ausführt. - Sind anstelle der Entlüftungsöffnung
84 die in den3 und4 nur strichpunktiert angedeuteten gegensinnig arbeitenden Rückschlagventile110 und112 vorhanden, kann die Aktuatorvorrichtung10 als Pumpe für beinahe beliebige Fluide verwendet werden. Bei einem Kontraktionshub ist das Rückschlagventil112 geschlossen und das Rückschlagventil110 geöffnet, so daß das zu pumpende Fluid aus der Ansaugleitung114 in die zwischen dem Endstück16 und dem Boden52 liegende Kammer gesaugt wird. Bei einem Expansionshub schließt das Rückschlagventil110 und öffnet das Rückschlagventil112 , so daß das Fluid aus der besagten Kammer in die Auslaßleitung116 ausgestoßen wird. - Bei den beiden in den
5 und6 dargestellten Aktuatorvorrichtungen10 kommt es bei einer Kontraktion des Schlauches12 zu einer Relativbewegung des Rohrteils18a gegenüber dem Rohrteil18b , wodurch sich die Gesamtlänge der Aktuatorvorrichtung10 ändert. - Bei den in den
6 und7 dargestellten Aktuatorvorrichtungen10 kann darüber hinaus über den zusätzlichen Druckluftkanal102 auch der durch den Schlauch12 und das Rohrelement18 radial begrenzte Raum druckbeaufschlagt werden. Hierdurch kann die radiale Entspannung des Schlauches12 und somit dessen axiale Ausdehnung in die Ruhestellung aktiv unterstützt werden. - Die
8 und9 zeigen zwei Anwendungsbeispiele einer Aktuatorvorrichtung10 . Zum Einsatz kann grundsätzlich jede der oben genannten Aktuatorvorrichtungen kommen. Auf deren Bestandteile wird hier nicht mehr im einzelnen Bezug genommen, sie tragen die gleichen Bezugszeichen wie in den1 bis7 . - Der in
8 dargestellte Drehantrieb umfaßt als Antriebselement ein Seil40 , welches über eine Rolle118 gespannt und an einer stationären Zugfeder120 befestigt ist (in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Seil auf der Rolle aufwickelbar und die Rolle selbst federbeaufschlagt). Auf der Rolle118 sitzt ein Ritzel122 , welches mit einem Zahnrad124 mit deutlich kleinerem Durchmesser kämmt. Auf diese Weise ist es möglich, die Hubbewegung der Aktuatorvorrichtung10 in eine Drehbewegung zu transformieren mit Drehwinkeln deutlich größer als 360 Grad. Auch eine Kraftverstärkung oder eine Erhöhung des Hubs ist mit diesem Grundprinzip realisierbar. - In
9 besteht das Antriebselement aus einer Schub/Zugstange40 , deren Ende mit einem Stellhebel126 einer Stelleinrichtung128 gelenkig verbunden ist. Hierdurch kann die Aktuatorvorrichtung10 als Stellantrieb verwendet werden.
Claims (19)
- Werkzeug mit mindestens einem beweglichen Arbeitsabschnitt und einem Halteabschnitt, in dem eine Aktuatorvorrichtung (
10 ) angeordnet ist, die den Arbeitsabschnitt antreibt und aufweist: a) einen fluiddichten, flexiblen Schlauch (12 ); b) zwei mit dem jeweiligen Schlauchende fluiddicht verbundene Endstücke (14 ,16 ); c) eine Verbindungseinrichtung (20 ,70 ), welche den von dem Schlauch (12 ) und den Endstücken (14 ,16 ) begrenzten Arbeitsraum (21 ) mit einer Fluidversorgung verbindet; dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorvorrichtung (10 ) außerdem umfaßt: d) mindestens ein biegesteifes Rohrelement (18 ), welches da) in Längsrichtung des Schlauches (12 ) angeordnet ist; db) mit einem Endstück (14 ) fest verbunden ist, dc) dem anderen Endstück (16 ) unmittelbar als axiale Führung dient; wobei e) der Schlauch (12 ) umfaßt: ea) eine Matrix aus einem elastomeren Material; eb) eine Armierung aus mindestens einer Lage, die eine Schar paralleler, in einem Winkel zur Schlauchlängsrichtung angeordneter, im wesentlichen nicht dehnbarer Fasern und eine weitere Schar paralleler, in einem Winkel zur Schlauchlängsachse und zur ersten Faserschar angeordneter, im wesentlichen nicht dehnbarer Fasern umfaßt. - Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet, daß ein Rohrelement (
18 ) koaxial um den Schlauch (12 ) herum angeordnet ist. - Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorvorrichtung (
10 ) eine um das Rohrelement anordenbare Adaptermanschette und/oder ein am Rohrelement montiertes Befestigungsteil (86 ) umfaßt. - Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrelement (
18 ), Schlauch (12 ) und Endstücke (14 ,16 ) fluiddicht zusammenarbeiten und der zwischen ihnen liegende Raum mit einer Fluidversorgung verbindbar ist. - Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rohrelement und Schlauch oder zwischen Rohrelement (
18 ) und einem Endstück (16 ) eine fluiddichte Kammer ausgebildet ist, die über zwei gegensinnig angeordnete Rückschlagventile (110 ,112 ) mit zwei Fluidleitungen (114 ,116 ) verbunden ist. - Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrelement (
18 ) koaxial innerhalb des Schlauches (12 ) angeordnet ist und das andere Endstück (16 ) fluiddicht führt. - Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Rohrelements (
18 ) eine Betriebseinheit, insbesondere ein Druckspeicher (98 ), angeordnet ist. - Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (
18 ) einteilig ist. - Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (
18 ) mehrteilig ist, wobei ein Rohrteil (18a ) mit dem einen Endstück (14 ) und ein Rohrteil (18b ) mit dem anderen Endstück (16 ) verbunden ist und die Rohrteile (18a ,18b ) in der Art eines Teleskoprohres zusammenarbeiten. - Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorvorrichtung (
10 ) ein mit einem Endstück (16 ) verbindbares Antriebselement (40 ) umfaßt, welches ein Befestigungsmittel, z.B. eine Öse (44 ), ein Gewinde (42 ) oder einen Haken aufweist. - Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement biegeschlaff ist, insbesondere ein Seil oder eine Kette umfaßt.
- Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorvorrichtung (
10 ) eine Hubbegrenzungseinrichtung (18 ) umfaßt. - Werkzeug nach Anspruch 12 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rohrelements (
18 ) so gewählt ist, daß der Schlauch (12 ) bei dem gewünschten maximalen Hub an der inneren Mantelfläche des Rohrelements (18 ) anliegt. - Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorvorrichtung (
10 ) im Inneren des Schlauches (12 ) ein Granulat (106 ) oder ein sonstiges Schüttgut und eine Siebeinrichtung (108 ) aufweist, welche ein Eindringen des Granulats (106 ) oder des Schüttguts in die Verbindungseinrichtung (20 ,70 ) beim Ablassen des Fluids verhindert. - Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Schlauches (
12 ) mindestens ein länglicher Körper (106 ) vorgesehen ist, welcher ein Volumen fluiddicht begrenzt. - Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsabschnitt mindestens zwei nach Art einer Schere zueinander bewegliche Schneidabschnitte umfaßt.
- Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsabschnitt als Spaten ausgebildet ist und die Aktuatorvorrichtung über ein periodisch betätigtes Ventil mit der Fluidversorgung verbunden ist.
- Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Wasser ist und die Fluidversorgung über einen handelsüblichen Gartenschlauch erfolgt.
- Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorvorrichtung über ein fußbetätigtes Schaltventil mit der Fluidversorgung verbindbar ist.
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