DE202012102695U1

DE202012102695U1 - Hydropneumatic drive system with one or more dual-fluid working cylinders

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Publication number: DE202012102695U1
Application number: DE201220102695
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2012-11-06
Anticipated expiration: 2022-07-20
Also published as: EP2549123A2; DE202011103604U1

Abstract

Hydropneumatisches Antriebssystem mit zumindest einem Doppelmediumarbeitszylinder (B; B1, B2, B3), welcher einen in einer Arbeitskammer (A; AB1) verfahrbaren Arbeitskolben (K; KB1) aufweist, und mit a) einem aktiven Drucklufterzeuger (D), der Druckluft (LV) mit einem möglichst gleichbleibenden Arbeitsdruck (D2) bereitstellt, b) einer geschlossenen Speichervorrichtung (M) für ein Hydraulikmedium (HM) mit einem Druckausgleichsbehälter (H) zur Aufnahme des über ein Druckluftkissen (HD) unter einem Vordruck stehenden Hydraulikmediums (HM), wobei der Vordruck des Druckluftkissens (HD) auch bei einem maximalen Pegelstand (Hmax) des Hydraulikmediums (HM) im Druckausgleichsbehälter (H) kleiner ist als der minimale Arbeitsdruck der Druckluft (LV) des Drucklufterzeugers (D), und wobei c) die Arbeitskammer (A; AB1) des zumindest einen Doppelmediumarbeitszylinders (B; B1, B2, B3) aufweist – einen ersten Teil (AL; AB1L) auf einer ersten Seite des Arbeitskolbens (K; KB1), der zur Beaufschlagung mit Druckluft (LV) an den Drucklufterzeuger (D) ankoppelbar ist, und – einen zweiten Teil (AF; AB1F) auf...Hydropneumatic drive system with at least one double medium working cylinder (B; B1, B2, B3), which has a working piston (K; KB1) that can be moved in a working chamber (A; AB1), and with a) an active compressed air generator (D), the compressed air (LV ) with a working pressure (D2) that is as constant as possible, b) a closed storage device (M) for a hydraulic medium (HM) with a pressure compensation tank (H) for receiving the hydraulic medium (HM) which is under pre-pressure via a compressed air cushion (HD), wherein the pre-pressure of the compressed air cushion (HD) is lower than the minimum working pressure of the compressed air (LV) of the compressed air generator (D), even at a maximum level (Hmax) of the hydraulic medium (HM) in the pressure compensation tank (H), and where c) the working chamber (A ; AB1) of the at least one double medium working cylinder (B; B1, B2, B3) has - a first part (AL; AB1L) on a first side of the working piston (K; KB1), which is used to act on Compressed air (LV) can be coupled to the compressed air generator (D), and - a second part (AF; AB1F) on ...

Description

Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Antriebssystem mit zumindest einem Doppelmediumarbeitszylinder, welcher einen in einer Arbeitskammer verfahrbaren Arbeitskolben aufweist. The invention relates to a hydropneumatic drive system with at least one double-medium working cylinder, which has a working piston which can be moved in a working chamber.

Bekannte pneumatische Antriebe sind z.B. mit einem gemäß ISO 15552 genormten Arbeitszylinder ausgestattet. Ein solcher weist ein profilrohrartig gestrecktes Gehäuse mit einer innen liegenden Arbeitskammer auf. In dieser kann ein Arbeitskolben zwischen zwei Endlagen linear hin- und hergefahren werden. Der Arbeitskolben weist einen radial gegenüber der Innenmantelfläche der Arbeitskammer abgedichteten Kolbenteller auf, an dem eine z.B. an einem Ende des Gehäuses herausgeführte Kolbenstange angebracht ist. Known pneumatic drives are eg with a according to ISO 15552 equipped standard cylinder. Such has a profiled tube-like elongated housing with an inner working chamber. In this, a working piston between two end positions can be linearly reciprocated. The working piston has a piston plate which is sealed radially relative to the inner lateral surface of the working chamber and to which a piston rod guided out at one end of the housing, for example, is attached.

Je nach Bauart des Arbeitszylinders ist dessen Arbeitskolben in der Arbeitskammer linear oder rotatorisch verfahrbar. Der im Inneren eines solchen Arbeitszylinders geführte Kolbenteller ist somit entweder stempelartig ausgeführt und linear hin- und herfahrbar, oder flügel- bzw. propellerartig ausgeführt und um eine Achse schwenkbar. Entsprechend ist somit eine an dem Kolbenteller eines Linearantriebs angebrachte Kolbenstange ein- und ausfahrbar, bzw. eine an dem Kolbenteller eines Drehantriebs angebrachte Kolbenstange rotatorisch schwenkbar. Bei dem hydropneumatischen Antriebssystem gemäß der Erfindung sind beide Arten von Arbeitszylindern ohne weiteres auch in gemischten Anordnungen verwendbar. Depending on the design of the working cylinder whose working piston in the working chamber is linear or rotationally movable. The guided in the interior of such a working cylinder piston plate is thus carried out either stamp-like and linear reciprocating, or wing or propeller-like and pivotable about an axis. Accordingly, a piston rod attached to the piston head of a linear drive is thus retractable and extendable, or a piston rod attached to the piston head of a rotary drive can be rotated in rotation. In the hydropneumatic drive system according to the invention both types of working cylinders are readily usable also in mixed arrangements.

Über den Kolbenteller wird die Arbeitskammer des Arbeitskolbens in zwei Bereiche aufgeteilt, an deren Ende Anschlüsse für Druckluftschläuche eines Druckluftarbeitssystems vorhanden sind. Durch wechselseitige Beaufschlagung der Bereiche der Arbeitskammer mit Druckluft kann der Kolbenteller und die daran angebrachte, bis auf die Außenseite des Arbeitszylinders herausgeführte Kolbenstange entweder in eine lineare Vorschub- bzw. Rückfahrbewegung oder eine Vor- und Rückdrehung versetzt werden. Durch die dabei erfolgende Umsetzung von Luftdruckenergie in Bewegungsenergie können über die Kolbenstange des Arbeitskolbens unterschiedliche Arbeitsmittel in Fertigungseinrichtungen angetrieben werden. About the piston plate, the working chamber of the working piston is divided into two areas at the end connections for compressed air hoses of a compressed air working system are available. By reciprocal loading of the areas of the working chamber with compressed air, the piston plate and attached thereto, led out to the outside of the working cylinder piston rod can be placed either in a linear feed or return movement or a forward and reverse rotation. As a result of the conversion of air pressure energy into kinetic energy, different working means can be driven in manufacturing equipment via the piston rod of the working piston.

Bei herkömmlichen pneumatischen Antrieben tritt das Problem auf, dass der Vorschub der Kolbenstange ungleichmäßig ist. Auf Grund der Kompressibilität von Druckluft und schwankender, z.B. temperaturbedingter Änderungen der Werte der inneren Reibungen können ruckelnde bzw. ratternde Verfahrbewegungen der Kolbenstange auftreten. Dieses Problem tritt besonders bei wechselnden Belastungen auf. So ist es mit einem nur über Druckluft betriebenen Arbeitszylinder nicht möglich, die Kolbenstange mit einer hohen Genauigkeit um einen vorgegebenen Wert aus- oder einzufahren. Entsprechend ist auch kein positionsgenaues Umschalten der Verfahrrichtung der Kolbenstange während eines Arbeitshubs möglich. In conventional pneumatic drives, the problem arises that the feed of the piston rod is uneven. Due to the compressibility of compressed air and fluctuating, e.g. Temperature-induced changes in the values of the internal friction can cause jerking or rattling movements of the piston rod. This problem occurs especially with changing loads. So it is not possible with a driven only by compressed air cylinder, the piston rod with a high accuracy by a predetermined value or retract. Accordingly, no positionally accurate switching the travel direction of the piston rod during a power stroke is possible.

Es ist weiterhin nachteilig, dass sowohl für einen Vorschub bzw. eine Vordrehung als auch für einen prozesstechnisch nicht immer nutzbaren Rückzug bzw. eine Rückdrehung der Kolbenstange in eine Ausgangsposition nahezu die gleiche Energie aufgewendet werden muss ist, da Druckluft zur Ausführung beider Bewegungsrichtungen erforderlich ist. Dies hat auch entsprechende Betriebsgeräusche in beiden Verfahrrichtungen zur Folge, da die Luft wechselseitig aus demjenigen Bereich der Arbeitskammer entweichen muss, in den der Kolbenteller des Arbeitskolbens gerade eingefahren wird. Weiterhin ist ein höherer Verschleiß bei Führungen und Dichtungen eines solchen Arbeitszylinders zu beobachten, da bei rein mit Druckluft betriebenen Linearantrieben keine Dauerschmierung des Kolbens, der Kolbenstange und der Dichtflächen zum Innenmantel des Arbeitskolbens möglich ist. It is also disadvantageous that almost the same energy has to be expended both for a feed or a pre-rotation and for a process technology not always usable retraction or a reverse rotation of the piston rod to a starting position, since compressed air is required to execute both directions of movement. This also results in corresponding operating noise in both traversing directions, since the air must alternately escape from that region of the working chamber into which the piston head of the working piston is just retracted. Furthermore, a higher wear in the guides and seals of such a working cylinder is to be observed, since in pure air operated linear actuators no permanent lubrication of the piston, the piston rod and the sealing surfaces to the inner surface of the working piston is possible.

Probleme der oben beschriebenen Art treten zwar nicht auf bei hydraulischen Antrieben, bei denen die Vorschub- und Rückfahrbewegungen bzw. Drehbewegungen eines Arbeitskolbens mit einem unter Druck stehenden Hydraulikmedium, insbesondere einem Hydrauliköl, hervorgerufen werden. Auf Grund der Inkompressibilität von flüssigen Hydraulikmedien sind Verfahrbewegungen und Richtungsänderungen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und großer Genauigkeit ausführbar. In der Praxis werden rein hydraulische Antriebe jedoch auf Grund des hohen anlagentechnischen Aufwandes häufig nur dort eingesetzt, wo hohe Kräfte ausgeübt werden müssen, z.B. bei Baumaschinen, Pressen usw.. Weiterhin stellt ein hydraulischer Antrieb häufig ein in sich geschlossenes System dar, d.h. eine Insellösung. Although problems of the type described above do not occur in hydraulic drives, in which the feed and return movements or rotational movements of a working piston with a pressurized hydraulic medium, in particular a hydraulic oil, caused. Due to the incompressibility of liquid hydraulic media traversing movements and changes of direction with uniform speed and high accuracy are executable. In practice, however, purely hydraulic drives are frequently used only where high forces have to be exerted, for example because of the high level of equipment complexity. In construction machines, presses, etc. Furthermore, a hydraulic drive is often a self-contained system, i. an isolated solution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Antriebssystem derart weiter auszugestalten, dass damit unter Vermeidung der oben angeführten Nachteile Verfahrbewegungen eines Arbeitskolbens sowohl mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und großen Genauigkeit als auch unter Einsparung von Energie ausführbar sind The invention is based on the object of designing a drive system such that, while avoiding the above-mentioned disadvantages, movements of a working piston can be carried out both with uniform speed and great accuracy and while saving energy

Die Aufgabe wird gelöst mit dem im Anspruch 1 angegebenen hydropneumatischen Antriebssystem. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved with the hydropneumatic drive system specified in claim 1. Advantageous further embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf einer wechselseitigen Ansteuerung der durch einen beweglichen Arbeitskolben in zwei Bereiche geteilten Arbeitskammer eines Arbeitszylinders mit unterschiedlichen Arbeitsmedien. Dieser wird nachfolgend als Doppelmediumarbeitszylinder bezeichnet und kann sowohl als ein Lineararbeitszylinder als auch als ein Dreharbeitszylinder ausgeführt sein. So ist ein erster Teil der Arbeitskammer, der auch als Pneumatikkammerteil bezeichnet werden kann, an einen aktiven Drucklufterzeuger anschließbar und mit Druckluft ansteuerbar. Weiterhin ist der auf der anderen Seite des Arbeitskolbens verbleibende zweite Teil der Arbeitskammer, der auch als Hydraulikkammerteil bezeichnet werden kann, mit einer geschlossenen Speichervorrichtung gekoppelt und hierüber mit einem unter einem Vordruck stehenden Hydraulikmedium gefüllt. The invention is based on a mutual control of the divided by a movable piston in two areas working chamber of a working cylinder with different Working media. This is referred to below as a double-medium working cylinder and can be designed both as a linear working cylinder and as a rotary working cylinder. Thus, a first part of the working chamber, which can also be referred to as a pneumatic chamber part, can be connected to an active compressed air generator and controlled with compressed air. Furthermore, the remaining on the other side of the working piston second part of the working chamber, which can also be referred to as a hydraulic chamber part, coupled to a closed storage device and filled with a pressurized hydraulic medium over this.

Erfindungsgemäß enthält die geschlossene Speichervorrichtung einen Druckausgleichsbehälter zur Aufnahme des über ein Druckluftkissen im Druckausgleichbehälter unter einem Vordruck stehenden Hydraulikmediums. Dabei ist der Vordruck des Druckluftkissens so eingestellt, dass dieser auch bei einem maximalen Pegelstand des Hydraulikmediums im Druckausgleichsbehälter kleiner ist als der minimale Arbeitsdruck der Druckluft des Drucklufterzeugers. According to the invention, the closed storage device contains a pressure compensation container for receiving the hydraulic medium which is under a pre-pressure via a compressed air cushion in the pressure compensation container. In this case, the form of the compressed air cushion is set so that it is smaller than the minimum working pressure of the compressed air of the compressed air generator even at a maximum level of the hydraulic medium in the surge tank.

Da gemäß der Erfindung der Vordruck des Hydraulikmediums im zweiten Teil der Arbeitskammer somit stets kleiner ist als der minimale Arbeitsdruck der Druckluft im ersten Teil der Arbeitskammer, kann durch eine Zuschaltung der Druckluft vom aktiven Drucklufterzeuger mit Hilfe eines Druckluftverteilers in jedem Fall eine lineare oder rotatorische Verfahrbewegung des Arbeitskolbens im Doppelmediumarbeitszylinder hervorgerufen werden. Bei einer ersten Verfahrrichtung nimmt somit der Pneumatikkammerteil der Arbeitskammer zu und der Hydraulikkammerteil entsprechend ab. Dabei wird das Hydraulikmedium in den Druckausgleichsbehälter der geschlossenen Speichervorrichtung verdrängt. Since, according to the invention, the pre-pressure of the hydraulic medium in the second part of the working chamber is thus always smaller than the minimum working pressure of the compressed air in the first part of the working chamber, by a connection of the compressed air from the active compressed air generator with the aid of a compressed air distributor in each case a linear or rotary movement of the working piston in the double-medium working cylinder. In a first traversing direction, the pneumatic chamber part of the working chamber thus increases and the hydraulic chamber part accordingly. In this case, the hydraulic medium is displaced into the surge tank of the closed storage device.

Soll dagegen der Arbeitskolben eine Verfahrbewegung in eine zweite, entgegengesetzte Verfahrrichtung ausführen, so wird hierzu über den Druckluftverteiler der Drucklufterzeuger abgesperrt und der erste Teil der Arbeitskammer geöffnet, besonders zur Umgebung. Der Pneumatikkammerteil steht nun nicht mehr unter Überdruck und das unter Vordruck stehende Hydraulikmedium kann aus dem Druckausgleichsbehälter der geschlossenen Speichervorrichtung zurückfließen. Der Arbeitskolben wird somit in Gegenrichtung bewegt, so dass der Hydraulikkammerteil wieder zunimmt und mit Hydraulikmedium befüllt wird, und der Pneumatikkammerteil über die Öffnung entlüftet wird und entsprechend abnimmt. If, on the other hand, the working piston is to perform a displacement movement in a second, opposite direction of travel, the compressed air generator is shut off via the compressed air distributor and the first part of the working chamber is opened, especially to the environment. The pneumatic chamber part is now no longer under pressure and the pressurized hydraulic medium can flow back from the surge tank of the closed storage device. The working piston is thus moved in the opposite direction, so that the hydraulic chamber part increases again and is filled with hydraulic fluid, and the pneumatic chamber part is vented through the opening and decreases accordingly.

Das erfindungsgemäße Linearantriebssystem ermöglicht gleichmäßige, ratterfreie Bewegungen des Arbeitskolbens in beide Verfahrrichtungen. Diese sind mit den von einer rein hydraulisch betriebenen Vorrichtung erzeugten Verfahrbewegungen vergleichbar. Da bei der Erfindung auf der Hochdruckseite jedoch Druckluft als Antriebsmedium eingesetzt wird, können diese mit erheblich geringerem Aufwand als bei einem reinen Hydrauliksystem erzeugt werden. Dort sind aufwendige Hydraulikpumpen erforderlich. Zudem müssen erheblich höhere Anforderungen an die Dichtigkeit eines Hydrauliksystems gestellt werden. The linear drive system according to the invention enables uniform, rattle-free movements of the working piston in both directions of travel. These are comparable to the movements generated by a purely hydraulically operated device. However, since in the invention on the high pressure side compressed air is used as the drive medium, they can be produced with considerably less effort than in a pure hydraulic system. There complex hydraulic pumps are required. In addition, significantly higher demands on the tightness of a hydraulic system must be made.

Das erfindungsgemäße hydropneumatische Antriebssystem ermöglicht weiterhin eine präzise Steuerung der Bewegung der Kolbenstange des Arbeitszylinders. So kann die Kolbenstange durch eine Betätigung des steuerbaren Druckluftverteilers mit Erreichen einer vorgegebenen Linearposition bzw. Winkellage präzise stillgesetzt oder an dieser Stelle die Verfahrrichtung gewechselt werden. Die aktuelle Position kann dabei mit einem zusätzlichen z.B. elektronischen oder optischen Linearmaßstab oder Winkellagegeber erfasst werden. Die Wiederholgenauigkeit bei Start- und Stop Vorgängen des Arbeitszylinders weist bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem eine Größenordnung von ca. 0,20 mm auf. The hydropneumatic drive system according to the invention further enables a precise control of the movement of the piston rod of the working cylinder. Thus, the piston rod can be stopped precisely by actuation of the controllable compressed air distributor with reaching a predetermined linear position or angular position or at this point the travel direction can be changed. The current position may be supplemented with an additional e.g. electronic or optical linear scale or angular position sensor. The repeatability at start and stop operations of the working cylinder has an order of magnitude of about 0.20 mm in the drive system according to the invention.

Der Doppelmediumarbeitszylinder bietet den weiteren Vorteil, dass vom Drucklufterzeuger auf der pneumatischen Hochdruckseite nur die jeweils zum Betrieb erforderliche Druckluft nachgeschoben werden muss. Diese wird durch die Drosselwirkung der hydraulischen Niederdruckseite der Arbeitskammer bestimmt, d.h. durch die u.U. einstellbare Strömungsgeschwindigkeit des unter Vordruck stehenden Hydraulikmediums zwischen dem Hydraulikkammerteil und dem Druckausgleichsbehälter der geschlossenen Speichervorrichtung. The dual-medium working cylinder offers the further advantage that only the compressed air required for operation must be supplied by the compressed air generator on the pneumatic high-pressure side. This is determined by the throttling action of the low pressure hydraulic side of the working chamber, i. through the u.U. adjustable flow rate of the pressurized hydraulic medium between the hydraulic chamber part and the surge tank of the closed storage device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann als Druckausgleichsbehälter ein geschlossenes Ausdehungsgefäß eingesetzt werden, insbesondere ein Membranausdehungsgefäß. Ja nach Größe und Anzahl der in einem erfindungsgemäßen Antriebssystem gleichzeitig betriebenen Doppelmediumarbeitszylinder kann hierzu z.B. ein Membranausdehungsgefäß aus dem Heizungsbau oder auch ein großes, tankförmiges Ausdehungsgefäße eingesetzt werden. Dieses kann abseits der Doppelmediumarbeitszylinder z.B. in einem separaten Raum bzw. Gebäude aufgestellt werden. Der Doppelmediumarbeitszylinder weist somit keinerlei zusätzliche äußere Anbauten auf. Als Hydraulikmedium ist neben Hydrauliköl auch eine Flüssigkeit geeignet, die Schmiereigenschaften aufweisen. So kann z.B. ein aus der spanenden Metallbearbeitung bekannter Kühlschmierstoff eingesetzt werden, z.B. Bohrwasser bzw. Schneidöl. Ein solches Medium gewährleistet eine ständige Schmierung des Arbeitskolbens. Weiterhin werden Leckagen sofort sichtbar. According to an advantageous embodiment of the invention can be used as a surge tank, a closed expansion vessel, in particular a Membranausdehungsgefäß. Depending on the size and number of double-medium working cylinders operated simultaneously in a drive system according to the invention, this can be done, for example, by a membrane expansion vessel from the heating industry or a large, tank-shaped Ausdehungsgefäße be used. This can be done away from the dual medium working cylinders e.g. be placed in a separate room or building. The double-medium working cylinder thus has no additional external attachments. As a hydraulic medium in addition to hydraulic oil and a liquid is suitable, which have lubricating properties. Thus, e.g. a known from the metal cutting machining cooling lubricant can be used, e.g. Drilling water or cutting oil. Such a medium ensures a constant lubrication of the working piston. Furthermore, leaks are immediately visible.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Speichervorrichtung für das unter Vordruck stehende Hydraulikmedium ein geschlossenes System darstellt. Der dortige Druckausgleichsbehälter muss somit bei der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur einmal mit Hydraulikmedium befüllt und mit dem jeweils erforderlichen Vordruck beaufschlagt werden. Dabei bildet sich im Druckausgleichsbehälter der geschlossenen Speichervorrichtung ein Druckluftkissen über dem aktuellen Füllstand des Hydraulikmediums aus. Solange in hydraulischen Bereich des erfindungsgemäßen Antriebssystems keine Leckagen auftreten, kann das Druckluftkissen ohne weitere Aufwendung von Hilfsenergie über lange Zeiträume autark zur Ausführung einer Vielzahl von Verfahrbewegungen eines oder auch einer mehrerer parallel geschalteter Doppelmediumarbeitszylinder genutzt werden. A particular advantage of the invention is that the storage device for the under Formed hydraulic medium represents a closed system. The local pressure equalization tank must therefore be filled only once with hydraulic medium during commissioning of the device according to the invention and acted upon with the respective required form. In this case, a compressed air cushion forms above the current fill level of the hydraulic medium in the surge tank of the closed storage device. As long as no leaks occur in the hydraulic region of the drive system according to the invention, the compressed air cushion can be used independently for a long time autonomously to carry out a plurality of traversing movements of one or more parallel-connected double-medium working cylinder without further expenditure of auxiliary energy.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass als Arbeitsmedium auf der Antriebsseite Druckluft eingesetzt wird. Diese ist kann einfach erzeugt und leicht auf eine Vielzahl von Arbeitsstationen einer Fertigungseinrichtung verteilt werden. Zudem wird Druckluft nur zur Wiederbefüllung des Pneumatikkammerteils eines Doppelmediumarbeitszylindern benötigt, während für den Antrieb des Arbeitskolbens von der hydraulischen Seite im laufenden Betrieb keine Energie aufgewendet werden muss. Damit ergeben sich bei der Erzeugung von Druckluft Einsparungen an Energiekosten von 50 bis 80% im Vergleich zu vollständig pneumatischen Antrieben. Bei der Erfindung kann somit die Rückfahrseite nach einer Befüllung des Speichers mit Hydraulikmedium und der einmaligen anfänglichen Ausbildung eines Druckluftkissens durch Beaufschlagung des Druckausgleichsbehälters mit Vordruck im laufenden Betrieb ohne weiteren Energieaufwand betrieben werden. Weiterhin ergibt sich eine Reduzierung der Betriebsgeräusche um rund 50 %, da keine Entlüftung der Arbeitskammer bei einer Verfahrbewegung des Arbeitskolbens gegen das unter Vordruck stehende Hydraulikmedium erforderlich ist. Another advantage of the invention is that compressed air is used as the working medium on the drive side. This can be easily generated and easily distributed to a plurality of workstations of a manufacturing facility. In addition, compressed air is only required for refilling the pneumatic chamber part of a double-medium working cylinder, while no energy has to be expended for driving the working piston from the hydraulic side during operation. This results in the production of compressed air savings in energy costs of 50 to 80% compared to fully pneumatic actuators. In the invention, the return side can thus be operated after filling the accumulator with hydraulic medium and the unique initial formation of a compressed air cushion by pressurizing the pressure equalization tank with pre-pressure during operation without further expenditure of energy. Furthermore, there is a reduction of operating noise by about 50%, since no venting of the working chamber is required in a movement of the working piston against the pressurized hydraulic medium.

Das erfindungsgemäße hydropneumatische Antriebssystem ist somit besonders wirkungsvoll und ohne großen Aufwand wirtschaftlich betreibbar. Es erfordert weder ein eigenständiges Hydrauliksystem mit separater Druckerzeugung noch ein doppelseitiges Pneumatiksystem. Vielmehr können sowohl die pneumatisch hervorgerufene Arbeitsbewegung in der einen Verfahrrichtung als auch die hydraulisch hervorgerufene Arbeitsbewegung in der entgegengesetzten Arbeitsbewegung mit demselben Arbeitszylinder erzeugt werden. Dieser stellt als Doppelmediumarbeitszylinder somit die einzige Baueinheit zwischen den beiden Medienkreisen dar. The hydropneumatic drive system according to the invention is thus particularly effective and economically operable without much effort. It does not require an independent hydraulic system with separate pressure generation or a double-sided pneumatic system. Rather, both the pneumatically induced working movement in the one direction of travel and the hydraulically induced working movement can be generated in the opposite working movement with the same working cylinder. This represents as a double-medium working cylinder thus the only structural unit between the two media circles.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung können unterschiedliche Verfahrgeschwindigkeiten der Arbeitskolben in einer oder mehreren Doppelmediumarbeitszylindern während eines Arbeitshubs durch eine Drosselung der Fließgeschwindigkeit des Hydraulikmediums erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist hierzu eine einstellbare Drosselvorrichtung zwischen dem zweiten Teil einer Arbeitskammer und der geschlossenen Speichervorrichtung für das unter Vordruck stehende Hydraulikmedium angeordnet. In der Praxis ist als einstellbare Drosselvorrichtung z.B. ein Ventil mit veränderbarem Durchflussquerschnitt geeignet. According to a further embodiment of the invention, different travel speeds of the working pistons in one or more double-medium working cylinders during a power stroke can be achieved by throttling the flow rate of the hydraulic medium. For this purpose, an adjustable throttle device between the second part of a working chamber and the closed storage device for the pressurized hydraulic medium is particularly advantageous. In practice, as an adjustable throttle device, e.g. a valve with variable flow cross section suitable.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausführungen derselben werden an Hand von zwei in denen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt The invention and further advantageous embodiments thereof are explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments illustrated in those figures. It shows

1 das Prinzipschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels für ein gemäß der Erfindung ausgeführtes Antriebssystem mit einem beispielhaft als ein Linearantrieb ausgeführten Doppelmediumarbeitszylinder, 1 3 shows the block diagram of a first exemplary embodiment of a drive system designed according to the invention with a double-medium working cylinder exemplarily designed as a linear drive,

2 ein mit dem Beispiel von 1 vergleichbares Antriebssystem, wobei die Kolbenstange am anderen Ende des Doppelmediumarbeitszylinders herausgeführt ist, und 2 one with the example of 1 comparable drive system, wherein the piston rod is led out at the other end of the double-medium working cylinder, and

3 ein weiteres Beispiel eines gemäß der Erfindung ausgeführten Antriebssystems mit beispielhaft drei Doppelmediumarbeitszylindern, welche unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und einstellbaren Start- und Haltepunkten betrieben werden können. 3 a further example of a running according to the invention drive system with, for example, three double-medium working cylinders, which can be operated independently of each other with different speeds and adjustable start and stop points.

1 zeigt das Prinzipschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels für gemäß der Erfindung ausgeführtes hydropneumatisches Antriebssystem. Dieses enthält einen z.B. als ein Linearantrieb ausgeführten Doppelmediumarbeitszylinder B, der im Beispiel der 1 auf der linken Seite über einen Druckluftanschluss A1 mit Druckluft LV und auf der im Beispiel der 1 rechten Seite über einen Hydraulikanschluss A2 mit einem unter einem Vordruck stehenden Hydraulikmedium HM gespeist wird. Der Doppelmediumarbeitszylinder B bildet einen kombinierten Pneumatik- und Hydraulikzylinder zum Antrieb eines im Beispiel der 1 linear verfahrbaren Arbeitskolbens K dar. Dieser enthält einen in einer Arbeitskammer A des Doppelmediumarbeitszylinders B verfahrbaren Kolbenteller KT mit einer im Beispiel der 1 rechts herausgeführten Kolbenstange KS. An diese können eine Vielzahl von Arbeitsgeräten angeschlossen und davon antrieben werden. Der Arbeitskolben K mit Kolbenteller KZ und Kolbenstange KS kann unter Einfluss der beiden steuernden Medien in einer ersten Verfahrrichtung KV, z.B. einem Vorschub, und einer zweiten Verfahrrichtung KR, z.B. einem Rückschub, aus- bzw. eingefahren werden. 1 shows the block diagram of a first embodiment of executed according to the invention hydropneumatic drive system. This contains a running example as a linear actuator double-medium working cylinder B, which in the example of 1 on the left side via a compressed air connection A1 with compressed air LV and on the example of the 1 right side is fed via a hydraulic port A2 with a pressurized hydraulic medium HM. The double-medium working cylinder B forms a combined pneumatic and hydraulic cylinder for driving a in the example of 1 This contains a movable in a working chamber A of the double-medium working cylinder B piston plate KT with a in the example of the 1 right-handed piston rod KS. At this a variety of implements can be connected and driven by it. The working piston K with piston plate KZ and piston rod KS can under the influence of the two controlling media in a first direction of travel KV, eg a feed, and a second direction of travel KR, eg a retract, off or retracted.

Über den Kolben K und dessen Linearbewegungen KR, KV wird die Arbeitskammer A in einen ersten Teil AL, auch Pneumatikkammerteil genannt, und einen zweiten Teil AF, auch Hydraulikkammerteil genannt, aufgeteilt. Über den Druckluftanschluss A1 erfolgt eine Zufuhr V21 von Druckluft LV für einen Vorschub KV bzw. eine Abfuhr V22 von Druckluft LV bei einem Rücklauf KR des Arbeitskolbens K. Entsprechend erfolgt über den Hydraulikanschluss A2 im Gegentakt eine Abfuhr H21 von Hydraulikmedium HM bei einem Vorschub KV in den Druckausgleichbehälter H und eine Zufuhr H22 von Hydraulikmedium HM bei einem selbsttätigen Rücklauf KR des Arbeitskolbens K. About the piston K and its linear movements KR, KV, the working chamber A in a first part AL, also called pneumatic chamber part, and a second part AF, also called hydraulic chamber part divided. Via the compressed air connection A1, a supply V21 of compressed air LV for a feed KV or a discharge V22 of compressed air LV takes place at a return KR of the working piston K. Accordingly, via the hydraulic connection A2 in push-pull a discharge H21 of hydraulic medium HM at a feed KV in the surge tank H and a supply H22 of hydraulic medium HM at an automatic return KR of the working piston K.

Da erfindungsgemäß der Wert des vom Druckluftkissen HD auf das Hydraulikmedium HM im Druckausgleichbehälter H ausgeübten Vordrucks in jedem Falle kleiner ist als der Arbeitsdruck der Druckluft LV, wird bei Zuschaltung von Druckluft LV der Arbeitskolben K in einen Vorschub KV versetzt und dabei das Hydraulikmedium HM über den Hydraulikanschluss A2 in den Druckausgleichsbehälter H der geschlossenen Speichervorrichtung M verdrängt. Wird dagegen die Druckluft LV abgeschaltet und der Pneumatikkammerteil AL der Arbeitskammer A geöffnet, so wird durch das in den Hydraulikkammeranteil AF zurückdrängende vorgespannte Hydraulikmedium HM ein Rückschub KR des Arbeitskolbens K ermöglicht und dabei der Hydraulikkammeranteil AL entlüftet. Auf Grund des Einflusses des dabei strömenden Hydraulikmediums HM erfolgen alle Verfahrbewegungen gleichmäßig, d.h. insbesondere ohne unerwünschte Oberschwingungen wie z.B. einem Ruckeln. Weiterhin können die Verfahrbewegungen auch präzise stillgesetzt bzw. in der Richtung umgekehrt werden, d.h. insbesondere bei Erreichen von vorgegeben linearen Ausfahr- bzw. Einzugslängen der Kolbenstange KS. Since, according to the invention, the value of the compressed air cushion HD exerted on the hydraulic medium HM in the surge tank H in each case is less than the working pressure of the compressed air LV, is switched on the connection of compressed air LV of the working piston K in a feed KV and thereby the hydraulic medium HM on the Hydraulic connection A2 in the surge tank H of the closed storage device M displaced. If, on the other hand, the compressed air LV is switched off and the pneumatic chamber part AL of the working chamber A is opened, a return KR of the working piston K is made possible by the prestressed hydraulic medium HM pushing back into the hydraulic chamber part AF and the hydraulic chamber part AL is vented. Due to the influence of the hydraulic medium HM flowing in this process, all travel movements take place uniformly, i. especially without unwanted harmonics such as a jerk. Furthermore, the traversing movements can also be stopped precisely or reversed in the direction, i. in particular when reaching predetermined linear extension or retraction lengths of the piston rod KS.

Zur Erzeugung der Druckluft LV mit einem möglichst gleichbleibenden Arbeitsdruck ist im Beispiel der 1 ein steuerbares Druckluftsystem P vorhanden. Dieses enthält einen aktiven Drucklufterzeuger D mit einem Kompressor D1 und einem davon gespeisten Druckluftspeicherbehälter D2. Die davon erzeugte Druckluft LV wird einem steuerbaren Druckluftverteiler V, insbesondere einem Ventil, über eine Zuführung V1 als Zuluft V21 zugeführt. Mittels einer elektrischen Steuerung V4 kann der Druckluftverteiler V über ein elektrisches Steuersignal V41 zwischen zwei Betriebszuständen umgeschaltet werden. In einem ersten Betriebszustand wird die Druckluft V22 über den Abgang V2 dem Doppelmediumarbeitszylinder A zur Ausführung eines Vorschubs KV zugeführt. In einem zweiten Betriebszustand wird die Druckluftzufuhr LV abgesperrt und der erste Teil AL der Arbeitskammer A über eine Entlüftung V3 geöffnet, insbesondere gegenüber der umgebenden Atmosphäre. Die darin befindliche Abluft L22 kann somit entweichen und der Arbeitskolben A einen Rückschub KR insbesondere in eine Ausgangsposition ausführen. To generate the compressed air LV with a steady as possible working pressure is in the example of 1 a controllable compressed air system P available. This contains an active compressed air generator D with a compressor D1 and a compressed air storage tank D2 fed by it. The compressed air LV generated therefrom is fed to a controllable compressed air distributor V, in particular a valve, via a feed V1 as supply air V21. By means of an electric control V4, the compressed air distributor V can be switched over by an electrical control signal V41 between two operating states. In a first operating state, the compressed air V22 is supplied via the outlet V2 to the double-medium working cylinder A for carrying out a feed KV. In a second operating state, the compressed air supply LV is shut off and the first part AL of the working chamber A is opened via a vent V3, in particular with respect to the surrounding atmosphere. The exhaust air L22 located therein can thus escape and the working piston A perform a return thrust KR, in particular into a starting position.

Die geschlossene Speichervorrichtung M für das unter Vordruck stehende Hydraulikmedium enthält einen Druckausgleichsbehälter als passiven Hydraulikspeicher H. Dieser weist eine Befüllung mit Hydraulikmedium HM auf. Ein Volumen- und Druckausgleich erfolgt mittels eines darüber befindlichen und unter einem Vordruck stehenden Druckluftkissens HD. Eine Befüllung und Druckbeaufschlagung ist über eine verschließbare Zuführung H1 möglich. Das Hydraulikmedium HM kann über einen Abgang H2 am Boden des Druckausgleichsbehälters H bei Rückschub KR in den Doppelmediumarbeitszylinder B zurückströmen, bzw. wird bei Vorschub KV aus dem Doppelmediumarbeitszylinder B heraus bevorzugt über eine zusätzliche, dazwischen geschaltete einstellbare Drosseleinrichtung W wieder in den Druckausgleichsbehälter H zurückgedrückt. The closed storage device M for the pressurized hydraulic medium contains a surge tank as a passive hydraulic accumulator H. This has a filling with hydraulic medium HM. Volume and pressure equalization takes place by means of a compressed air cushion HD located above it and under a pre-pressure. A filling and pressurization is possible via a closable feed H1. The hydraulic medium HM can flow back through an outlet H2 at the bottom of the surge tank H in the double medium working cylinder B, or is pushed back at feed KV from the double medium working cylinder B preferably via an additional, interposed adjustable throttle device W back into the surge tank H.

Je nach Stellung des Kolbentellers KT in der Arbeitskammer A schwankt der Befüllungsgrad mit Hydraulikmedium im Inneren des Druckausgleichsbehälters H. Befindet sich in 1 der Arbeitskolben K in z.B. einer Startposition am linken Ende der Arbeitskammer A, so ist der zweite Teil AF der Arbeitskammer A nahezu vollständig mit Hydraulikmedium gefüllt. Entsprechend hat sich der Druckausgleichsbehälter H entleert und der Pegel des Hydraulikmediums nimmt einen Mindestwert an. Befindet sich dagegen in 1 der Arbeitskolben K in z.B. einer Endlage am rechten Ende der Arbeitskammer A, so ist der zweite Teil AF der Arbeitskammer A nahezu vollständig entleert. Entsprechend hat sich der Druckausgleichsbehälter H gefüllt und der Pegel des Hydraulikmediums nimmt einen Maximalwert an. Depending on the position of the piston plate KT in the working chamber A, the degree of filling with hydraulic medium in the interior of the surge tank H varies. Located in 1 the working piston K in eg a starting position at the left end of the working chamber A, the second part AF of the working chamber A is almost completely filled with hydraulic medium. Accordingly, the surge tank H has emptied and the level of the hydraulic medium assumes a minimum value. Is against it in 1 the working piston K in eg an end position at the right end of the working chamber A, the second part AF of the working chamber A is almost completely emptied. Accordingly, the surge tank H has filled and the level of the hydraulic medium assumes a maximum value.

Mittels der einstellbaren Drosseleinrichtung W können die Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmediums HM und damit die Verfahrgeschwindigkeit des Arbeitskolbens A eingestellt werden. Über ein elektrisches Steuersignal W1 können hierzu im Beispiel der 2 beispielhafte parallele Drosselelemente W2, welche unterschiedliche Strömungsquerschnitte für das Hydraulikmedium HM aufweisen, zugeschaltet bzw. abgesperrt werden. Selbstverständlich ist die Darstellung der Drosseleinrichtung W nur beispielhaft. In der Praxis kann diese z.B. durch ein geeignet ausgeführtes und ansteuerbares Ventil ausgeführt sein By means of the adjustable throttle device W, the flow rate of the hydraulic medium HM and thus the travel speed of the working piston A can be adjusted. About an electrical control signal W1 can this example in the example of 2 exemplary parallel throttle elements W2, which have different flow cross sections for the hydraulic medium HM, are switched on or shut off. Of course, the representation of the throttle device W is only an example. In practice, this can be carried out for example by a suitably designed and controllable valve

2 zeigt ein mit dem Beispiel von 1 vergleichbares Linearantriebssystem. Da alle Elemente entsprechend vorhanden sind, kann hierzu grundsätzlich auf die obige Beschreibung zu 1 verweisen werden. Bei der Ausführung von 2 ist allerdings die Kolbenstange KS des Arbeitskolbens A an der linken Seite des Doppelmediumarbeitszylinders B herausgeführt. Die Verfahrrichtungen KV, KR der Kolbenstange KS sind somit im Vergleich zum Beispiel der 1 umgedreht. 2 shows one with the example of 1 comparable linear drive system. Since all elements are present accordingly, this can basically be attributed to the above description 1 be referred. In the execution of 2 However, the piston rod KS of the working piston A is led out on the left side of the double-medium working cylinder B. The travel directions KV, KR the piston rod KS are thus compared to the example of 1 turned around.

3 zeigt ein weiteres Beispiel eines gemäß der Erfindung ausgeführten Antriebssystems. Deren geschlossene Speichervorrichtung für das Hydraulikmedium ist beispielhaft mit drei parallel betriebenen Doppelmediumarbeitszylindern ausgestattet. Je nach Auslegung besonders des aktiven Drucklufterzeugers D und des Druckausgleichsbehälters H kann eine große Anzahl an Doppelmediumarbeitszylindern gleichzeitig betrieben werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen hydropneumatischen Antriebssystems ist es somit möglich, einen umfassenden Fertigungsbereich mit einer Vielzahl von Doppelmediumarbeitszylindern mit einem einzigen Druckausgleichsbehälter zu betreiben. Da die Anordnung auf der Hydraulikseite der Doppelmediumarbeitszylinder geschlossen ist, ist bei allen Doppelmediumarbeitszylindern für die Ausführung von einer der beiden Verfahrrichtungen, z.B. eines Rücklaufs bzw. einer Rückdrehung, keine ständige Energiezufuhr erforderlich. 3 shows another example of a drive system designed according to the invention. Their closed storage device for the hydraulic medium is exemplified with three parallel operated double-medium working cylinders. Depending on the design, in particular of the active compressed air generator D and of the pressure compensation container H, a large number of double-medium working cylinders can be operated simultaneously. With the help of the hydropneumatic drive system according to the invention, it is thus possible to operate a comprehensive production area with a multiplicity of double-medium working cylinders with a single pressure equalization tank. Since the arrangement on the hydraulic side of the double-medium working cylinder is closed, in all double-medium working cylinders for the execution of one of the two traversing directions, such as a return or a reverse rotation, no constant power supply is required.

Gemäß einer besonders vorteilhaften weiteren Ausführung der Erfindung kann die geschlossene Speichervorrichtung für das Hydraulikmedium mit einer zusätzlichen, einstellbaren Drosseleinrichtung für das Hydraulikmedium ausgerüstet sein. Dies ermöglicht es, dass die Bewegungen der Arbeitskolben zumindest in einer der beiden Verfahrrichtungen, z.B. bei einem Vorschub bzw. Vordrehung, mit unabhängig voneinander einstellbaren, unterschiedlichen Geschwindigkeiten ablaufen. Ein Beispiel für eine solche Ausführung ist im Beispiel der 3 bereits dargestellt und wird nachfolgend im Detail erläutert werden. According to a particularly advantageous further embodiment of the invention, the closed storage device for the hydraulic medium can be equipped with an additional, adjustable throttle device for the hydraulic medium. This makes it possible for the movements of the working pistons to take place at at least one of the two traversing directions, for example during a feed or pre-rotation, with different speeds that can be set independently of one another. An example of such an embodiment is in the example of 3 already shown and will be explained in detail below.

Das hydropneumatische Antriebssystem im Beispiel der 3 wird von einem steuerbaren Druckluftsystem P gespeist. Dieses enthält einen aktiven Drucklufterzeuger D mit einem Kompressor D1 und einem nachgeschalten Druckluftspeicher D2. Hierüber wird Druckluft LV mit möglichst konstantem Vordruck von z.B. 6 bar bereitgestellt. Da das Antriebssystem in 3 beispielhaft drei Doppelmediumarbeitszylinder B1, B2, B3 aufweist, wird die Druckluft LV drei steuerbaren Ventilen VK1, VK2, VK3 zugeführt und hierüber jeweils dem ersten Teil von deren Arbeitskammern zugeführt. Vorteilhaft sind die Ventile VK1, VK2, VK3 als Öffnungsventile ausgeführt und können so umgeschaltet werden, dass die Arbeitskammern der Doppelmediumarbeitszylinder zur Ausführung einer Bewegung des jeweiligen Arbeitskolbens in einer zweiten Verfahrrichtung, z.B. einem Rückschub bzw. einer Rückdrehung, zum Druckabbau geöffnet werden, besondere in die Atmosphäre. Die Doppelmediumarbeitszylinder B1, B2, B3 sind in 3 als Linearkolben dargestellt. Es können statt dessen oder zusätzlich auch Drehkolben eingesetzt werden. The hydropneumatic drive system in the example of 3 is fed by a controllable compressed air system P. This contains an active compressed air generator D with a compressor D1 and a downstream compressed air reservoir D2. This compressed air LV is provided with as constant as possible form of eg 6 bar. Since the drive system in 3 By way of example, three double-medium working cylinder B1, B2, B3, the compressed air LV is supplied to three controllable valves VK1, VK2, VK3 and supplied thereto in each case the first part of the working chambers. Advantageously, the valves VK1, VK2, VK3 are designed as opening valves and can be switched so that the working chambers of the double-medium working cylinder for performing a movement of the respective working piston in a second direction of travel, such as a reverse or a reverse rotation, are opened for pressure reduction, special in the atmosphere. The double-medium working cylinders B1, B2, B3 are in 3 shown as a linear piston. It can be used instead or in addition also rotary pistons.

Die Ventile VK1, VK2, VK3 sind dabei vorteilhaft entsprechend dem Ventil V im Beispiel der 1 und 2 aufgebaut. So weist das Öffnungsventil VK1 eine Zuführung VK11 für die Druckluft LV auf. Über einen Abgang VK12 wird die Druckluft LV zur Ausführung einer Bewegung des Arbeitskolbens KB1 in einer ersten Verfahrrichtung KB1V, z.B. einem Vorschub bzw. einer Vordrehung, dem Doppelmediumarbeitszylinders B1 in einer Zufuhrrichtung VK121 zugeführt. Hierzu ist der erste Teil AB1L der Arbeitskammer AB1, d.h. der Pneumatikkammerteil, mit einem Druckluftanschluss AB11 ausgestattet. The valves VK1, VK2, VK3 are advantageous according to the valve V in the example of 1 and 2 built up. Thus, the opening valve VK1 on a supply VK11 for the compressed air LV. About a departure VK12 the compressed air LV for performing a movement of the working piston KB1 in a first direction of travel KB1V, for example, a feed or a pre-rotation, the double-medium working cylinder B1 supplied in a feed direction VK121. For this purpose, the first part AB1L of the working chamber AB1, ie the pneumatic chamber part, is equipped with a compressed air connection AB11.

Über eine elektrische Steuerung VK14 kann das Öffnungsventil VK1 so umgeschaltet werden, dass der erste Teil AB1L der Arbeitskammer AB1 über eine Entlüftung VK13 geöffnet wird und somit eine Entlastung der Druckluft LV in einer Abfuhrrichtung VK122 in die Atmosphäre stattfindet. Dies ermöglicht erfindungsgemäß eine Bewegung des Arbeitskolbens KB1 im Doppelmediumarbeitszylinder B1 in einer zweiten Verfahrrichtung KB1R, z.B. einem Rückschub bzw. einer Rückdrehung. Wie oben am Beispiel der 1, 2 bereits beschrieben, wird diese Bewegung erfindungsgemäß ohne Aufwendung von weiterer Hilfsenergie über das unter einem Vordruck stehende Hydraulikmedium HM ausgeführt. Hierzu fließt das Hydraulikmedium HM aus der geschlossenen Speichervorrichtung M selbsttätig über den Hydraulikanschluss AB12 in den zweiten Teil AB1F der Arbeitskammer AB1, d.h. der Hydraulikkammerteil, des Doppelmediumarbeitszylinders B1. Via an electric control VK14, the opening valve VK1 can be switched so that the first part AB1L of the working chamber AB1 is opened via a vent VK13 and thus a discharge of the compressed air LV takes place in a discharge direction VK122 in the atmosphere. This allows, according to the invention, a movement of the working piston KB1 in the double-medium working cylinder B1 in a second travel direction KB1R, for example a reverse thrust or a reverse rotation. As above the example of 1 . 2 already described, this movement is carried out according to the invention via the hydraulic medium HM which is under a pre-pressure without any additional auxiliary energy. For this purpose, the hydraulic medium HM from the closed storage device M flows automatically via the hydraulic connection AB12 into the second part AB1F of the working chamber AB1, ie the hydraulic chamber part, of the double-medium working cylinder B1.

Der Aufbau der weiteren Doppelmediumarbeitszylinder B2, B3 in 3 und deren Zusammenwirken mit den jeweils zugeordneten Öffnungsventilen VK2, VK3 sind entsprechend. Je nach Einsatzzweck des Antriebssystems von 3 können die Öffnungsventile VK1, VK2, VK3 über eine elektrische Steuerung so betätigt werden, dass deren Arbeitskolben anwendungsabhängig zwischen ausgewählten Start-, Zwischen- und Endwerten verfahrbar sind bzw. vor- und zurücklaufen. Auf Grund der dabei auftretenden schwankenden Befüllung der zweiten Teile der Arbeitskammern der Doppelmediumarbeitszylinder mit Hydraulikmedium schwankt auch der Pegel des Hydraulikmediums HM im Inneren des Druckausgleichsbehälters H. Dies ist im Beispiel der 3 in strichlierter Linie durch einen minimalen bzw. maximalen Pegel Hmin bzw. Hmax dargestellt. Dabei tritt im Beispiel der 3 der minimale Pegel Hmin dann auf, wenn sich die Arbeitskolben von allen Doppelmediumarbeitszylindern B1, B2 und B3 am linken Anschlag befinden, d.h. die dazugehörigen Arbeitskammern entlüftet sind. Entsprechend tritt der maximale Pegel Hmax dann auf, wenn sich die Arbeitskolben von allen Doppelmediumarbeitszylindern B1, B2 und B3 am rechten Anschlag befinden, d.h. die dazugehörigen Arbeitskammern vollständig mit Druckluft LV gefüllt sind. The structure of the further double-medium working cylinder B2, B3 in 3 and their interaction with the respectively associated opening valves VK2, VK3 are corresponding. Depending on the purpose of the drive system of 3 For example, the opening valves VK1, VK2, VK3 can be actuated via an electrical control such that their working pistons can be moved between selected start, intermediate and end values and forward and backward depending on the application. Due to the resulting fluctuating filling of the second parts of the working chambers of the double-medium working cylinder with hydraulic medium and the level of the hydraulic medium HM in the interior of the surge tank H. This varies in the example of 3 in dashed line by a minimum or maximum level Hmin or Hmax shown. It occurs in the example of 3 the minimum level Hmin on when the working piston of all double-medium working cylinders B1, B2 and B3 are on the left stop, ie the associated working chambers are vented. Accordingly, the maximum level Hmax occurs when the working pistons of all double-medium working cylinders B1, B2 and B3 are at the right stop, ie the associated working chambers are completely filled with compressed air LV.

Um dies zu ermöglichen ist erfindungsgemäß der Vordruck des Druckluftkissens HD über dem Hydraulikmedium HM im Druckausgleichsbehälter H der geschlossenen Speichervorrichtung M so eingestellt, dass dieser auch bei einem maximalen Pegelstand Hmax des Hydraulikmediums HM im Druckausgleichsbehälter H kleiner ist als der minimale Arbeitsdruck der vom Drucklufterzeuger D bereitgestellten Druckluft LV. Es ist somit jederzeit möglich, die Arbeitskammern der zugeordneten Doppelmediumarbeitszylinder mittels der Druckluft LV vollständig zu entleeren und dabei das Hydraulikmedium hieraus in den Druckausgleichsbehälter zu verdrängen. In order to make this possible according to the invention, the pre-pressure of the compressed air cushion HD on the hydraulic medium HM in the surge tank H of the closed storage device M is set so that it is less than the minimum working pressure of the compressed air generator D provided even at a maximum level Hmax of the hydraulic medium HM in the surge tank Compressed air LV. It is thus possible at any time to completely empty the working chambers of the associated double-medium working cylinders by means of the compressed air LV, thereby displacing the hydraulic medium therefrom into the pressure equalizing tank.

Im Beispiel der 3 ist die geschlossene Speichervorrichtung M mit einer zusätzlichen einstellbaren Drosseleinrichtung W ausgestattet. Hierzu ist zwischen dem Abgang H2 für das Hydraulikmedium HM am Druckausgleichsbehälter H und dem Hydraulikanschluss eines jeden Doppelmediumarbeitszylinders B1, B2, B3 eine Drosselteileinrichtung WB1, WB2, WB3 geschaltet. Diese weisen jeweils zumindest einen Zweig aus einem einstellbaren Drosselelement und einem steuerbaren Start-Stop-Ventil auf. Hierüber können die Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmediums und damit Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskolbens im jeweiligen Doppelmediumarbeitszylinder vorgegeben werden. In the example of 3 the closed storage device M is equipped with an additional adjustable throttle device W. For this purpose, a throttle subdevice WB1, WB2, WB3 is connected between the outlet H2 for the hydraulic medium HM at the pressure equalizing tank H and the hydraulic connection of each double-medium working cylinder B1, B2, B3. These each have at least one branch of an adjustable throttle element and a controllable start-stop valve. By way of this, the flow rate of the hydraulic medium and thus the movement speed of the working piston in the respective double-medium working cylinder can be predetermined.

So weist im Beispiel der 3 die Drosselteileinrichtung WB1 drei parallele Zweige aus jeweils einem einstellbaren Drosselelement D1, D2 bzw. D3 und einem nachgeschalteten steuerbaren Start-Stop-Ventil S1, S2 bzw. S3 auf. Dies ermöglicht eine Vorgabe von drei verschiedenen Geschwindigkeiten des Arbeitskolbens KB1 im Doppelmediumarbeitszylinder B1 in einer Verfahrrichtung, z.B. einem Vorlauf in Richtung KB1V. Bei Bedarf können die Drosselzweige auch bei einem Rücklauf in Richtung KB1R zugeschaltet werden. Bei einer weiteren, im Beispiel der 3 ebenfalls bereits dargestellten Ausführung kann eine Drosselteileinrichtung ein zusätzliches steuerbares Absperrventil aufweisen, welches den aus den Drosselelementen und steuerbaren Start-Stop-Ventilen bestehenden Zweigen parallel schaltbar ist. Diese können an Stelle eines Start-Stop-Ventils geöffnet werden, um eine Bewegung des dazugehörigen Arbeitskolbens in einer Verfahrrichtung mit einer möglichst großen Geschwindigkeit zu ermöglichen. So ist in der Drosselteileinrichtung WB1 den drei Zweigen aus den Elementen D1, S1 bzw. D2, S2 bzw. D3, S3 ein zusätzliches steuerbares Absperrventil P1 parallel geschaltet. Dieses kann geöffnet werden, wenn ein Rücklauf des Arbeitskolbens KB1 im Doppelmediumarbeitszylinder B1 in Richtung KB1R mit großer Geschwindigkeit erfolgen soll. Thus, in the example of the 3 the throttle sub-assembly WB1 three parallel branches each comprising an adjustable throttle element D1, D2 and D3 and a downstream controllable start-stop valve S1, S2 and S3 on. This makes it possible to specify three different speeds of the working piston KB1 in the double-medium working cylinder B1 in one direction of travel, for example a feed in the direction of KB1V. If required, the choke branches can also be switched on when returning to KB1R. In another, in the example of 3 Also already shown embodiment, a throttle part means may comprise an additional controllable shut-off valve, which is connected in parallel to the existing of the throttle elements and controllable start-stop valves branches. These can be opened in place of a start-stop valve to allow movement of the associated working piston in a direction of travel with the highest possible speed. Thus, in the throttle part device WB1 the three branches of the elements D1, S1 and D2, S2 and D3, S3, an additional controllable shut-off valve P1 connected in parallel. This can be opened if a return of the working piston KB1 in the double-medium working cylinder B1 in the direction of KB1R is to take place at high speed.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

P

controllable compressed air system

D

active compressed air generator

LV

Compressed air with as constant working pressure as possible

D1

compressor

D2

Compressed air storage tank

V

controllable compressed air distributor (valve)

V1

feed

V2

leaving

V21

Supply compressed air

V22

Discharge of compressed air

V3

vent

V4

electrical control

V41

electrical control signal

VK1, VK2, VK3

controllable opening valves

VK11

feed

VK12

leaving

VK121

Supply compressed air

VK122

Discharge of compressed air

VK13

Venting (pressure relief against atmosphere)

VK14

electrical control

B

Double-medium working cylinders, e.g. Linear or rotary piston (combined pneumatic and hydraulic cylinder)

A

Working chamber for piston movement

A1

Compressed air connection

A2

hydraulic connection

AL

first part of the working chamber (pneumatic chamber part)

AF

second part of the working chamber (hydraulic chamber part)

K

Movable working piston, movable linearly or rotationally

KT

Piston plate, retractable or swiveling

KS

Piston rod, retractable or pivotable

KV

first travel direction, e.g. linear feed or pre-rotation

KR

second travel direction, e.g. linear return or reverse rotation

B1, B2, B3

Dual medium working cylinder of a working device

AB1

Working chamber for guiding a working piston

FROM 11

Compressed air connection

FROM 12

hydraulic connection

AB1L

first part of the working chamber (pneumatic chamber part)

AB1F

second part of the working chamber (hydraulic chamber part)

KB1

movable working pistons

KB1V

first travel direction, e.g. leader

KB1R

second travel direction, e.g. returns

M

closed storage device

H

closed hydraulic pressure accumulator (pressure equalization tank)

HM

hydraulic medium

HD

Druckluftkissen

H1

Feeder for filling and pressurization

H2

Outlet for hydraulic medium

H21

Drain hydraulic medium

H22

Supply hydraulic medium

Hmin

minimum level of the hydraulic medium

Hmax

maximum level of the hydraulic medium

W

adjustable throttle device

W1

electrical control signal

W2

Throttle elements for hydraulic medium

WB1, WB2, WB3

Throttle member institutions

D1, D2, D3

adjustable throttle elements

S1, S2, S3

controllable start-stop valves

P1

controllable shut-off valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ISO 15552 [0002]

Claims

Hydropneumatic drive system with at least one double-medium working cylinder (B; B1, B2, B3), which has a working piston (K; KB1) movable in a working chamber (A; AB1), and with a) an active compressed air generator (D), which provides compressed air (LV) with as constant a working pressure (D2) as possible, b) a closed storage device (M) for a hydraulic medium (HM) with a surge tank (H) for receiving the compressed air cushion (HD) under a pre-pressure hydraulic medium (HM), wherein the pressure of the compressed air cushion (HD) even at a maximum Level (Hmax) of the hydraulic medium (HM) in the expansion tank (H) is less than the minimum working pressure of the compressed air (LV) of the compressed air generator (D), and wherein c) the working chamber (A; AB1) of the at least one double-medium working cylinder (B; B1, B2, B3) A first part (AL, AB1L) on a first side of the working piston (K; KB1), which can be coupled to the compressed air generator (D) for application of compressed air (LV), and - A second part (AF, AB1F) on a second side of the working piston (K, KB1), which is permanently coupled to the surge tank (H) with the pressurized hydraulic medium (HM), and with d) a compressed air distributor (V; VK1, VK2, VK3) between the compressed air generator (D) and the first part (AL; AB1L) of the working chamber (A; AB1) of a double-medium working cylinder (B; B1, B2, B3) which is controllable in this way is that for this A movement of the working piston (K; KB1) in a first direction of travel, e.g. a supply line (KV, KB1V), the compressed air generator (D) with the first part (AL, AB1L) of the working chamber (A, AB1) connects, and for A movement of the working piston (K; KB1) in a second direction of travel, e.g. a return flow (KR, KB1R) which shuts off the compressed air generator (D) and opens the first part (AL; AB1L) of the working chamber (A; AB1).

Drive system according to claim 1, with a closed expansion vessel as pressure equalization tank (H), in particular a membrane expansion vessel.

Drive system according to claim 1 or 2, with a hydraulic medium (HM) with lubricating properties.

Drive system according to one of the preceding claims, wherein the closed storage device (M) additionally comprises at least one adjustable throttling device (W; WB1, WB2, WB3) between the second part (AF; AB1F) of the working chamber (A; AB1) of a double-medium working cylinder (B; B1, B2, B3) and the closed storage device (M) for the hydraulic medium (HM) for specifying a speed of the working piston (K, KB1) in a travel direction, eg an advance (KV; KB1V).

Drive system according to claim 4, wherein the throttling device (W; WB1, WB2, WB3) connected downstream of the second part of the working chamber (A; AB1) of a double-medium working cylinder (B; B1, B2, B3) comprises at least one branch of an adjustable throttle element (D1, D2 , D3) and a controllable start-stop valve (S1, S2, S3).

Drive system according to claim 5, wherein the downstream throttle device (W; WB1, WB2, WB3) comprises a plurality of parallel branches of an adjustable throttle element (D1, D2, D3) and a controllable start-stop valve (S1, S2, S3) for default of different speeds of the working piston (K; KB1) in the respective double-medium working cylinder (B; B1, B2, B3) in a travel direction, eg an advance (KV; KB1V).

Drive system according to claim 5 or 6, wherein the at least one branch of an adjustable throttle element (D1, D2, D3) and a controllable start-stop valve (S1, S2, S3), a controllable shut-off valve (P1) is connected in parallel, which in place a start-stop valve (S1, S2, S3) for the highest possible speed of the working piston (K, KB1) in a direction of travel, eg a return (KR, KB1R), in the respective double-medium working cylinder (B, B1, B2, B3) is opened.

Drive system according to one of the preceding claims, wherein the admission pressure of the compressed air cushion (HD) for the hydraulic medium (HM) in the surge tank (H) of the closed storage device (M) at maximum water level (Hmax) not a value range of about 4 to 4.5 bar exceeds and at minimum level (Hmin) does not fall below a value range of about 1 to 2 bar.

Drive system according to one of the preceding claims, wherein the compressed air (LV) provided by the active compressed air generator (D) has a working pressure which is within a value range of approximately 6 to 8 bar.

Drive system according to one of the preceding claims, wherein the controllable compressed air distributor (V; VK1, VK2, VK3) for the movement of the working piston (K; KB1) in a travel direction, eg a return (KR; KB1R), the first part (AL; AB1L ) of the working chamber (A; AB1) of a Dual medium working cylinder (B; B1, B2, B3) opens into the atmosphere (VK13).

Drive system according to one of the preceding claims, wherein the controllable compressed air distributor has a switchable valve (V; VK1, VK2, VK3), via which the first part (AL; AB1L) of the working chamber (A; AB1) of a double-medium working cylinder (B; B1, B2, B3) either with the compressed air generator (D) is connectable or this is opened, special in the atmosphere.