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I. Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft eine Arbeitszylinder-Vorrichtung mit mindestens einer Arbeitszylinder-Einheit, auch Kolben-Zylinder-Einheiten genannt, die einen Zylinder mit im wesentlichen geschlossenem Zylinderboden und einen demgegenüber dicht axial darin geführten Kolben aufweist. Zwischen dem Zylinderboden und dem Kolben ist somit ein erster Druckraum vorhanden, der mit einem unter Druck stehenden Arbeitsmedium beaufschlagt werden kann, welches über einen Druckraum-Anschluss zugeführt wird, der sich häufig im Zylinderboden befindet.
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Diese Arbeitszylinder-Einheiten werden mit unterschiedlichen Arbeitsmedien – beispielsweise als Hydraulik-Zylinder oder als Pneumatik-Zylinder – benutzt, um lineare Bewegungen durchzuführen. Dabei ragt die Kolbenstange aus dem Zylinder heraus, auch in der vollständig eingefahrenen Position des Kolbens, und kann mit ihrem freien Ende mit einem zu bewegenden Teil, beispielsweise einer anzuhebenden Last, verbunden werden.
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Dabei sind zwei Bauformen zu unterscheiden:
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Kolben mit Kolbenstange:
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Auf der vom Zylinderboden abgewandten Seite des Kolbens erstreckt sich eine mit dem Kolben fest verbundene Kolbenstange axial teilweise aus dem Zylinder heraus, die einen kleineren Querschnitt besitzt als der Kolben. Der Kolben verfügt nur über eine im Vergleich zur axialen Länge des Zylinder-Innenraumes relativ kurze Kolben-Dichtungsfläche, die sich in allen Ausfahr-Zuständen im Zylinder befindet. Diese kurze Kolben-Dichtungsfläche verfährt dichtend axial relativ zu der Zylinder-Dichtfläche, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Zylinder-Innenraumes erstreckt, die als glatte Zylinder-Dichtfläche ausgebildet sein muss.
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Kolben = Kolbenstange, Plunger:
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Der Zylinder verfügt nur über eine im Vergleich zur axialen Länge des Zylinder-Innenraumes relativ kurze, sogenannte Stangen-Dichtungsfläche am offenen, vorderen Ende des Zylinders in Form einer Innen-Umfangsfläche, während Ober die restliche Länge der Zylinder einen demgegenüber größeren Innendurchmesser besitzt.
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Als Kolben wirkt die Kolbenstange selbst, die über eine im Vergleich zur axialen Länge des Zylinder-Innenraumes etwa ebenso lange, glatte Kolben-Dichtungsfläche in Form ihrer Außen-Umfangsfläche verfügt, an der die kurze Stangen-Dichtungsfläche des Zylinders immer dichtend anliegt, während über die restliche Länge die Innen-Umfangsfläche des Zylinders einen radialen Abstand zur konzentrisch darin verlaufenden Kolben-Dichtungsfläche einhält. Gegebenenfalls muss deshalb das freie, innere Ende der Kolbenstange – die beim Einfahren in den Zylinder als Verdrängungskörper, also Plunger, wirkt – durch zusätzliche Maßnahmen im Zylinder-Querschnitt geführt werden.
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Bauartbedingt gibt es somit bei dieser Bauform meist nur einen ersten Druckraum, sodass eine solche Arbeitszylinder-Einheit nur einseitig mit Arbeitsmedium beaufschlagbar ist, wodurch ein axiales Nach-Außen-Bewegen der Kolbenstange bewirkt wird.
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Die vorliegende Anmeldung betrifft diese zweite Bauform, die nach dem Verdrängerprinzip arbeitet und die als Plungertyp bezeichnet wird.
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II. Technischer Hintergrund
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Je nach Einsatzzweck kann es dabei notwendig sein, dass vor allem aus Sicherheitsgründen die erreichte Ausfahr-Position der Kolbenstange relativ zum Zylinder nicht nur mittels des Vorhaltens des dafür notwendigen Druckes im Druckraum des Zylinders erfolgt, sondern zusätzlich eine mechanische, kraftschlüssige oder formschlüssige, Sicherung der Axialposition der Kolbenstange vorhanden ist, nach Möglichkeit an jeder beliebigen Ausfahrposition, also stufenlos, oder wenigstens in einzelnen Stufen mit möglichst geringen Abständen von einer Stufe zur nächsten.
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Wenn die Arbeitszylinder-Einheit mehrstufig teleskopierbar ist, ist selbstverständlich auf jeder Teleskopstufe eine solche mechanische Positionssicherung vorhanden.
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Dies ist vor allem dann notwendig, wenn die Arbeitszylinder-Einheit zum Anheben und anschließendem Abstützen eines Gegenstandes im angehobenen Zustand dient, unter Umständen auch für längere Zeit, während der die Druckerhöhungsanlage abgeschaltet werden können soll.
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Ein typischer Fall ist der Einsatz einer solchen, meist mehrstufigen, Arbeitszylinder-Einheit als Hubvorrichtung – die dann über den Umfang verteilt meist 3 Stütz Beine aufweisen und deshalb Tripods genannt werden – zum waagerechten Hochheben eines Flugzeuges, beispielsweise wenn dieses umfangreich gewartet werden muss oder das Fahrgestell im unbelasteten Zustand getestet oder repariert werden muss.
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Dann werden an unterschiedlichen Stellen des Flugzeuges mindestens drei zum Heben, in der Regel zusätzlich eine vierte zur Abstützung und waagerechten Lagesicherung, solche Arbeitszylinder-Einheiten zusammen als Arbeitszylinder-Vorrichtung eingesetzt.
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Da ein Flugzeug mit seinen Flügeln einen für Punktbelastungen besonders sensiblen, anzuhebenden Gegenstand darstellt, muss dort u. a. sichergestellt werden, dass das waagrechte Hochheben an allen Unterstützungspunkten gleichzeitig und gleichmäßig innerhalb kleinster geometrischer Toleranzen erfolgt, und es muss auf jeden Fall das schlagartige oder schnelle Wegfallen der Unterstützung an einem der Unterstützungspunkte vermieden werden, da dies sehr leicht zu einer sehr kostspieligen Beschädigung des Flugzeuges führen kann.
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Bei bekannten Lösungen ist deshalb als mechanische Sicherung bei jeder Arbeitszylinder-Einheit auf dem Außenumfang der Kolbenstange ein selbsthemmendes Sicherungsgewinde aufgebracht, auf dem eine damit kämmende Sicherungsmutter durch Verschraubungen axial bewegt werden kann, was jedoch diverse Nachteile aufweist.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Arbeitszylinder-Vorrichtung mit mindestens einer Arbeitszylinder-Einheit mit einer mechanischen Sicherung für die momentane Axialposition der Kolbenstange sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Arbeitszylinder-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei kostengünstiger Herstellung eine hohe Sicherheit – insbesondere durch von außen erkennbare Anzeige des Betriebszustandes und vor allem der Verrastung – bietet und mehrere solcher Kolbenzylinder-Einheiten gemeinsam und synchron von einer möglichst kleinen Anzahl von notwendigen Helfern zum gemeinsamen Hochheben eines Gegenstandes betrieben werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, durch eine Automatisierung der mechanischen Sicherung und Synchronisation von mehreren gleichzeitig zum Heben eines Objektes eingesetzten Arbeitszylinder-Einheiten insbesondere eine Reduzierung der Größe der Bedienungs-Mannschaft zu ermöglichen.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hinsichtlich der Arbeitszylinder-Vorrichtung und insbesondere deren Arbeitszylinder-Einheit ist bekanntermaßen eine solche Arbeitszylinder-Einheit nach dem Plunger-Prinzip so aufgebaut, dass ein am vorderen Ende stirnseitig offener und am hinteren Ende durch einen Zylinderboden im Wesentlichen geschlossener oder zumindest verschließbarer Zylinder am vorderen, offenen Ende des Zylinderinnenraumes an der Innenumfangsfläche eine umlaufende Dichtung, die sogenannte Stangen-Dichtungseinheit, aufweist oder als eine solche ausgebildet ist.
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Die axial teilweise in den Zylinder hineinragende und in axialer Richtung bewegliche Kolbenstange ist an ihrer Außenumfangsfläche zumindest über einen erheblichen Teil, mindestens jedoch über den Bereich, der durch Druckerhöhung im abgeschlossenen Zylinder als maximal ausfahrbarer Arbeitshub ausgelegt ist, als glatte Kolben-Dichtungsfläche ausgebildet, mit der die Kolbenstange an der Stangendichtung der Stangen-Dichtungseinheit des Zylinders dicht anliegt.
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Dadurch wird ein erster Druckraum geschaffen, der vom Zylinder und dessen Zylinderboden einerseits und dem in den Zylinder hineinragende Teil der Kolbenstange andererseits begrenzt ist, und der über einen ersten Druckraumanschluss verfügt, über welchen dieser erste Druckraum unter Druck gesetzt werden kann und durch Verdrängung der Kolbenstange durch das Druckmedium die Kolbenstange weiter aus dem Zylinder herausgepresst werden kann.
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Die prinzipiell bekannte – allerdings außerhalb des Zylinders angeordnete – mechanische Positionssicherung für eine bestimmte Ausfahrposition, also Axialposition, der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder mittels zusammenwirkender, vorzugsweise formschlüssig zusammenwirkender, Sicherungselemente besteht erfindungsgemäß aus wenigstens einem im axial hinteren, dem Zylinder-Boden benachbarten, Bereich an der Kolbenstange befestigten kolbenseitigen Sicherungselement und an der Zylinder-Innenwand in axialer Richtung mehrfach hintereinander jeweils mindestens einem zylinderseitigen Sicherungselement, welches mit dem kolbenseitigen Sicherungselement zusammenwirken kann, indem bei formschlüssigen Sicherungselementen diese vorzugsweise ineinander verrastet werden können. Dabei ist das eine Sicherungselement als Rastvertiefung in der Zylinder-Innenwand und das andere Sicherungselement, vorzugsweise das kolbenseitige Sicherungselement, als wenigstens ein zwischen einer eingerasteten und einer ausgerasteten Stellung beweglicher Rastvorsprung ausgebildet, der in die Rastvertiefung passt.
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Die zylinderseitigen Rastvertiefungen sind in der Innenumfangsfläche des Zylinders, vorzugsweise positionsfest, angeordnet.
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Die Rastvertiefungen sind dabei in axialer Richtung vorzugsweise immer im gleichen axialen Abstand zueinander angeordnet.
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Vorzugsweise ist der Rastvorsprung in Radialrichtung beweglich, vorzugsweise verschwenkbar oder radial verschiebbar. Das kolbenseitige Sicherungselement, insbesondere der Rastvorsprung, steht in der eingerasteten, also verrasteten, Stellung nach außen über die Außenkontur der Kolben-Dichtungsfläche vor.
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Sofern die Sicherungselemente, insbesondere Rastvorsprünge und Rastvertiefungen, ineinander verrastet sind, vorzugsweise in radialer Richtung, ist dadurch die Axialposition der Kolbenstange bezüglich des Kolben mechanisch gesichert, auch wenn kein Druck im ersten Druckraum mehr anliegt.
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Dabei müssen Maßnahmen getroffen werden, dass diese verrastete Stellung der Sicherungselemente, auch ohne Druck im ersten Druckraum erhalten bleibt.
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Zu diesem Zweck ist der bewegliche, insbesondere radial bewegliche, kolbenseitige Rastvorsprung zum großen Teil im ersten Druckraum angeordnet und insbesondere die im ersten Druckraum befindliche radiale Außenfläche dieses Rastvorsprungs größer als die im ersten Druckraum befindliche radiale Innenfläche des Rastvorsprunges. Der Rest oder wenigstens ein Teil des verbleibenden Restes der radialen Innenfläche, die sich nicht im ersten Druckraum befindet, wird vorzugsweise von einem zweiten Druckraum beaufschlagt und/oder steht in Verbindung mit einem anderen Druckerzeuger und/oder Krafterzeuger, der den Rastvorsprung in Richtung nach radial außen mit Kraft beaufschlagt.
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Vorzugsweise ragt von der radialen Innenfläche des, insbesondere jedes, kolbenseitigen Rastvorsprunges ein Führungsvorsprung nach radial innen ab und ist in einer Führungsausnehmung umfänglich dicht in seiner Bewegungsrichtung, insbesondere der radialen Richtung, geführt, so dass die frei zugängliche radial innere Stirnfläche des Führungsvorsprungs – da sie ja mit dem ersten Druckraum, zumindest nicht direkt, in Verbindung steht – zum einen mit einem anderen Druckraum in Verbindung stehen und nach radial außen beaufschlagt werden kann.
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Ob sich der Rastvorsprung nach radial außen in die Einraststellung oder nach radial innen in die ausgerastete Stellung bewegt, kann somit durch die Relation der radial nach innen und radial nach außen auf den Rastvorsprung gerichteten hydraulischen Kräfte gesteuert werden, was vom Inneren der Kolbenstange her möglich ist.
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Da das Verrasten zwischen Kolben und Zylinder im Inneren stattfindet, und von außen nicht sichtbar, sondern bestenfalls hörbar, ist, ist bevorzugt eine Anzeigevorrichtung auf der Außenseite der Arbeitszylinder-Einheit vorgesehen, die auch von außen das ordnungsgemäße Verrasten der Sicherungselemente erkennen lässt, oder wenigstens das Vorliegen solcher Druckverhältnisse im Inneren der Arbeitszylinder-Einheit, die zwangsweise zu einem Verrasten der Sicherungselemente führen.
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Eine solche Anzeigevorrichtung umfasst zum einen ein Anzeigeelement, welches den entsprechenden Zustand, vorzugsweise optisch, sichtbar macht, sowie ein Sensorelement, welches den Zustand, also insbesondere die Druckverhältnisse im Inneren des Arbeitszylinder-Einheit, detektiert und das Anzeigeelement entsprechend ansteuert.
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Zu diesem Zweck steht das Sensorelement, welches vorzugsweise für jede Arbeitszylinder-Einheit separat vorhanden ist, sowohl mit dem 1. als auch mit dem 2. Druckraum im Inneren der Arbeitszylinder-Einheit in Verbindung.
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Das Anzeigeelement zeigt an, ob im 1. oder im 2. Druckraum der höhere Druck herrscht, und wenn im 2. Druckraum der höhere Druck herrscht, bedeutet dies, dass die resultierende Kraft auf die Sicherungselemente in die verrastende Position gerichtet ist.
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Zu diesem Zweck ist das Sensorelement vorzugsweise ein Sensorkolben, der in einem Sensorzylinder verschiebbar geführt ist und auf jeder seiner Stirnseiten, also in den durch den Sensorkolben in zwei Arbeitsräume unterteilten Sensorzylinder, von entweder dem 1. oder dem 2. Druckraum der Arbeitszylinder-Einheit mit Druck beaufschlagt ist.
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Der Sensorkolben liegt somit immer an dem Anschlag an, der von dem mit dem höheren Druck beaufschlagt Arbeitsraum entfernt ist.
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In einer bevorzugten Form steht der Sensorkolben oder sich ein daran axial anschließender Kolben-Fortsatz bei Anlage an dem Endanschlag, der dem Kolben-Fortsatz benachbart ist, aus dem Sensorzylinder vor und ist sichtbar, und vorzugsweise nur wenn der Kolben-Fortsatz an diesem Endanschlag anliegt.
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Wenn beispielsweise das dem Sensor-Fortsatz gegenüberliegende Ende und der dortige Arbeitsraum mit dem 2. Druckraum in Verbindung steht, bedeutet dies, dass der Druck im 2. Druckraum höher ist als diejenige im 1. Druckraum und die Sicherungselemente in die einrastende Stellung mit Kraft beaufschlagt sind oder bereits eingerastet sind.
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Da dies die angestrebte Sicherung ist, kann ein solcher Kolben-Fortsatz beispielsweise mit der Farbe Grün markiert sein im Sinne von Grün = gesicherte Stellung.
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Falls nur oder zusätzlich auf der anderen Seite von dem Sensorkolben ebenfalls ein Kolben-Fortsatz vorsteht, sollte dieser dann vorzugsweise mit rot = ungesicherte Stellung gekennzeichnet sein.
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Stattdessen oder zusätzlich kann an oder in dem Sensorzylinder einer oder beiden der Endlagen des Sensorkolben zugeordnet je ein elektrischer Positionssensor vorhanden sein, der ein elektrisches Signal abgibt, wenn sich der Sensorkolben in einer dem entsprechenden elektrischen Positionssensor benachbarten Stellung befindet.
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Der elektrische Positionssensor kann mittels einer elektrischen Steuerung ein entsprechendes wahrnehmbares, akustisches und/oder optisches, Signal abgeben, vorzugsweise als optisches Signal ein Leuchtmittel wie etwa eine LED zum Leuchten bringen, die somit ebenfalls als Anzeigeelement dient, aber auch ohne Probleme weit entfernt von dem Sensorelement der Anzeigevorrichtung und somit dem Rest der Anzeigevorrichtung positioniert sein kann.
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Die Positionierbarkeit ist beispielsweise bei der Verwendung einer solchen Arbeitszylinder-Einheit als Hubvorrichtung wichtig, bei der die Arbeitszylinder-Einheit aufrecht, insbesondere vertikal, ausgerichtet in dem Grundgestell der Hubvorrichtung befestigt ist mit einer nach oben aus dem Zylinder ausfahrbaren Kolben, der die Last hochhebt.
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Da eine solche Hubvorrichtung häufig in einer Montagehalle, Reparaturhalle oder anderer industriellen Umgebung eingesetzt wird, besteht immer die Gefahr einer Beschädigung einer solchen außen an der Hubvorrichtung befestigten Anzeige-Vorrichtung mit der Gefahr des Austretens von Druckmedium.
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Eine solche Hubvorrichtung besitzt meist von der zentral angeordneten Arbeitszylinder-Einheit aus schräg nach radial außen und unten verlaufende Stützbeinen, die mit den freien unteren Enden auf dem Untergrund stehen.
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Die Anzeigevorrichtung wird dann vorzugsweise in der Höhe unterhalb des Befestigungsbereiches der Stützbeine an der Arbeitszylinder-Einheit angeordnet, vorzugsweise in der Aufsicht betrachtet direkt darunter, und wenn der untere freie Endbereich des Stützbeines durch eine Horizontalstrebe gegenüber dem Arbeitszylinder-Einheit verstrebt ist, vorzugsweise zwischen dieser Horizontalstrebe und dem Stützbein.
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Ein elektrisches Anzeigeelement wie etwa ein Leuchtmittel in Form einer LED kann dagegen gegenüber dieser schlecht einsehbaren Position leicht weiter oben an der Hubvorrichtung, etwa in Augenhöhe, angeordnet werden, und bei Bedarf auch mit mehreren optischen Anzeigen, etwa Leuchtmitteln, über den Umfang der Arbeitszylinder-Einheit verteilt, so dass man von jeder Position der Umgebung aus das Signal, also Leuchten oder Nichtleuchten des vorzugsweise einfarbigen Leuchtmittels bzw. Leuchten oder Nichtleuchten von unterschiedlich farbigen Leuchtmitteln wie etwa einem roten und einem grünen Leuchtmittel, erkennen kann.
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Da die Anzeigevorrichtung, insbesondere deren hydraulisch betätigtes Sensorelement, direkt, insbesondere ohne Verletzbarkeit hoher Verbindungen dazwischen, mit dem Ventilblock und/oder dem Zylinder der Arbeitszylinder-Einheit verbunden ist, und das Gehäuse der Anzeigevorrichtung vorzugsweise zu dem noch in mechanisch geschützter, radial innerer Position auf dem Ventilblog befestigt ist, würde ein gewaltsames abbrechen des Sensorelements die Leitungen zum 1. und 2. Druckraum mit der Folge eines dortigen Druckabfalls zwar öffnen.
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Dadurch würde jedoch die in der Figurenbeschreibung erläuterte Klinkensicherung wegen Druckabfall im 2. Druckraum aktiviert werden, und zusätzlich würden weitere hydraulische Sicherungsvorrichtungen, insbesondere je ein entsperrbares Rückschlagventil in jeder Verbindungsleitung zwischen einem der beiden Druckräume und dem Ventilblock, aktiviert werden und die entsprechende Leitung verschließen.
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Da diese hydraulischen Sicherungsvorrichtungen optimal geschützt im Inneren des Zylinders der Arbeitszylinder-Einheit angeordnet sind, ist von deren Funktionsfähigkeit auszugehen.
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Da das hydraulisch betätigte Sensorelement der Anzeige-Vorrichtung von den Verbindungsleitungen zwischen diesen hydraulischen Sicherungselementen und dem Ventilblock abzweigen, würden diese hydraulischen Sicherungselemente auch bei Abreißen des hydraulisch betätigten Sensorelementes wirksam sein.
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Falls eine Arbeitszylinder-Vorrichtung mehrere Arbeitszylinder-Einheiten umfasst, besitzt vorzugsweise jede Arbeitszylinder-Einheit zumindest ein Sensorelement, vorzugsweise auch ein Anzeigeelement, da ja für jede Arbeitszylinder-Einheit separat erkennbar sein muss, ob sichere Druckverhältnisse zwischen den beiden Druckräumen der jeweiligen Arbeitszylinder-Einheit vorliegen.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
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1a: eine zweistufige Arbeitszylinder-Vorrichtung im vollständig eingefahrenen Zustand beider Teleskop-Stufen im Längsschnitt, also geschnitten in axialer Richtung entlang der Linie I-I der 2a,
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1b: die Arbeitszylinder-Vorrichtung gemäß 1a im vollständig ausgefahrenem zustand beider Teleskop-Stufen,
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1c: eine Detailvergrößerung aus 1b,
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2a: eine stirnseitige Ansicht der Arbeitszylinder-Vorrichtung gemäß 1a bis c von vorne in Richtung IIa,
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2b, c: Schnittdarstellungen entlang der Linie IIb beziehungsweise IIc gemäß 1a, das mittlere Rohr der Arbeitszylinder-Einheit 50 im Längsschnitt und in der stirnseitigen Frontansicht,
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3a, b: einen Zylinder als Einzelteil im Längsschnitt und in Frontansicht
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4: ein Kolben-Endstück in perspektivischer Ansicht mit daran angeordneten Rast-Segmenten,
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5: die Rast-Segmente gemäß 4 in ihrer dortigen Anordnung, jedoch ohne das Kolben-Endstück,
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6: den Druckverlauf in den beiden Druckräumen der Arbeitszylinder-Einheit gemäß der vorangegangenen Figuren in den verschiedenen Betriebszuständen
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7a, b eine an der Arbeitszylinder-Einheit verbaute Anzeige-Vorrichtung von der Seite und von oben, teilweise geschnitten,
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8a, b: den Sensorkolben mit beispielhaft nur einem Kolben-Fortsatz in den beiden Endlagen im in Längsrichtung aufgeschnittenen Sensorzylinder.
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Die 1a beziehungsweise 1b zeigen im eingefahrenen beziehungsweise ausgefahrenen Zustand eine Arbeitszylinder-Vorrichtung 100 bestehend aus einer zweistufigen Arbeitszylinder-Einheit 50, in aller Regel betrieben als Hydraulikzylinder-Einheit 50, sowie insbesondere einer Befestigungsvorrichtung 51 zum Befestigen dieser Arbeitszylinder-Einheit 50 an einem Bauteil der Umgebung.
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Wie die Frontansicht der 2a und vor allem die Schnittdarstellungen der 2b, c zeigen, ist die Arbeitszylinder-Einheit 50 rotationssymmetrisch um die Längsmitte 10' ausgebildet, sodass die meisten ihrer Einzelteile, insbesondere die Zylinder 21, 21' und die Kolbenstangen 22, 22', eine kreisrunde Außenkontur und/oder Innenkontur besitzen.
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Die Befestigungsvorrichtung 51 ist in diesem Fall an dem in radialer Richtung äußersten Zylinder 21' befestigt und besteht aus drei von diesem radial, also in Querrichtung 11, abstrebenden, in axialer Richtung 10 verlaufenden Befestigungsplatten 51a, b, c, in denen in axialer Richtung 10 beabstandete Durchgangsbohrungen vorhanden sind, durch die hindurch eine Verschraubung mit einem Bauteil der Umgebung erfolgen kann.
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In diesem äußersten Zylinder 21' der radial äußeren Teleskopstufe 50.2 ist – wie bei mehrstufigen Arbeitszylinder-Einheiten 50 üblich – ein äußerer Kolben 22' in axialer Richtung 10 verschiebbar, der gleichzeitig den inneren Kolben 21 für die radial innen liegende Teleskopstufe 50.1 bildet, und in welchem wiederum ein innerer Kolben 22 in axialer Richtung 10 verschiebbar ist.
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Erfindungswesentlich ist, dass die Kolben 22, 22' gegenüber ihrem jeweiligen Zylinder 21, 21' in beiden Teleskopstufen 50.1, 50.2 jeweils in einer Vielzahl von Rastpositionen entlang der axialen Richtung formschlüssig verrastbar sind als Positionssicherung 4, im Detail am Besten in der Vergrößerung der 1c dargestellt.
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Hierfür sind im hinteren Bereich jedes der Zylinder 22, 22' über dessen Außenumfang hinaus ausfahrbare Rastelemente vorhanden in Form von sich über einen Teil des Umfanges erstreckenden Rastsegmenten 4a, die im ausgefahrenen Zustand in entsprechende Rastvertiefungen 4b – von denen in der radial gegenüberliegenden Innenumfangsfläche 21a des umgebenden Zylinders 21, 21' in axialer Richtung 10 eine Vielzahl hintereinander ausgebildet sind – verrasten können. Die Rastvertiefungen 4b sind in diesem Fall vorzugsweise als in Umfangsrichtung umlaufende Rast-Ringnuten 4b ausgebildet.
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Für die leichtere Herstellbarkeit sind die Rastsegmente 4a jeweils in einem Kolben-Endstück 6 radial geführt, welches am hinteren Ende der ansonsten rohrförmigen äußeren Kolbenstange 22' dicht befestigt ist, sodass dieser einen am vorderen Ende stirnseitig offenen inneren Zylinder 21 für die nächste, innere Teleskopstufe 50.1 bildet. Ebenso ist ein solches Kolben-Endstück 6 an der radial inneren Kolbenstange 22 befestigt, die in diesem Fall nicht in Durchgangsrichtung hohl ausgebildet ist, sondern lediglich von beiden Stirnseiten her in axialer Richtung tief in diese Kolbenstange 22 hineinragende axiale Bohrungen aufweist.
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Auch der äußere Zylinder 21' ist nicht einstückig hergestellt, sondern besitzt ein rohrförmiges Mittelteil, welches ebenfalls an seinem hinteren Ende durch ein dicht daran befestigtes Zylinder-Endstück 6* dicht verschlossen ist.
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Die Kolben 22, 22' werden gegenüber den sie jeweils radial umgebenden Zylindern 21, 21' jeweils als Plunger, also Kolbenstange 22, 22', betrieben, wofür jeder Zylinder 21, 21' nahe seines vorderen, stirnseitig offenen Endes jeweils in seiner Innen-Umfangsfäche 21a angeordnete, ringförmig umlaufende Stangen-Dichtungseinheiten aufweist. Die Stangen-Dichtungseinheiten 5 umfassen je mindestens eine ringförmig umlaufende, elastische Dichtung und axial dazu benachbart – meist zu einem Bauteil, der Dichtungs-Hülse 29, zusammengefasst – wenigstens ein ebenfalls ringförmig umlaufendes, die Kolbenstange 22, 22' führendes und zentrierendes sog. Führungsband, die beide an der glatten, als Kolben-Dichtfläche 22a wirkenden äußeren Umgangsfläche 22a der jeweiligen Kolbenstange 22, 22' in axialer Richtung 10 verschiebbar anliegen.
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Zu diesem Zweck ist an dem jeweiligen Zylinder 21, 21' jeweils eine Dichtungs-Hülse 29 an dem rohrförmigen Mittelteil 21d, 21'd an dessen vorderen Ende dicht befestigt, insbesondere dicht verschraubt, dessen Innenumfangsfläche Teil der Innenumfangsfläche 21a beziehungsweise 21'a des jeweiligen Zylinders 21, 21' ist.
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Vorzugsweise sind in der Innenumfangsfläche der Dichtungs-Hülse 29 jeweils in axialer Richtung 10 beabstandet mehrere Ringnuten angeordnet, in denen über die Innenumfangsfläche nach radial innen vorstehend die Führungsbänder und Dichtungen angeordnet sind, die in den Figuren nicht dargestellt sind.
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Dadurch wird in der ersten, radial inneren Teleskopstufe 50.1 ein erster Druckraum 1 gebildet, der radial begrenzt wird durch die innere Kolbenstange 22 und den diese außen radial umgebenden inneren Zylinder 21, wobei dieser erste Druckraum 1 in axialer Richtung 10 begrenzt wird durch die Stangen-Dichtungseinheit 5 am vorderen Ende dieses Zylinders 21 sowie den Zylinderboden 21c in Form des Kolben-Endstückes 6, der am hinteren, geschlossenen Ende dieses Zylinders 21 dicht befestigt ist, wie am Besten in 1b zu erkennen ist.
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Das Mittelteil 21d des Zylinders 21 der radial inneren, ersten Teleskopstufe 50.1 ist in 3a im Längsschnitt und in 3b in der Frontansicht von vorne separat dargestellt:
In analoger Weise wird in der radial äußeren zweiten Teleskopstufe 50.2 ebenfalls ein erster Druckraum 1' gebildet, der wiederum in radialer Richtung begrenzt ist durch die Kolbenstange 22' und den diesen umfänglich umgebenden Zylinder 21' und in axialer Richtung 10 durch die an diesem Zylinder 21' angeordneten Stangen-Dichtungseinheit 5' am vorderen, stirnseitig offenen Ende des äußeren Zylinders 21' sowie am hinteren Ende durch den dicht an dem Mittelteil 21'd dieses Zylinders 21' befestigten Zylinder-Endstück 6'.
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Rein theoretisch könnte die Arbeitszylinder-Einheit 50 auch umgekehrt verbaut werden, und dann der nach außen vorstehende Teil der innerste Kolbenstange 22 – statt wie im gezeichneten Zustand der äußerster Zylinder 21' – das feststehende und an einem Bauteil der Umgebung befindliche Bauteil der Arbeitszylinder-Einheit 50 bilden. Dann würde die Befestigungsvorrichtung 51 zum Befestigen der Arbeitszylinder-Einheit 50 an einem Bauteil der Umgebung an der inneren, frei aus dem umgebenden Zylinder vorstehenden innersten Kolbenstange 22 befestigt sein. Diese Lösung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, und wird höchstens in Ausnahmefällen eingesetzt werden.
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Die Kolben-Endstücke 6, 6' sowie die daran angeordneten Rast-Vorsprünge 4a in Form der Rast-Segmente 4a stellen also keine Abdichtung zwischen dem Kolben, an dem sie befestigt sind, und dem umgebenden Zylinder dar, sodass sich der jeweilige erste Druckraum 1, 1' in axialer Richtung 10 sowohl vor als auch hinter dem Kolben-Endstück 6 erstreckt.
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Jeder der beiden ersten Druckräume 1, 1' besitzt einen ersten Druckraumanschluss 1a, 1'a, über den er mit Arbeitsmedium, meist Hydraulikmedium, versorgt und mit Druck beaufschlagt werden kann.
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Im radial äußeren ersten Druckraum 1' ist der erste Druckraum-Anschluss 1'a eine Zufuhrbohrung, die sich durch das Zylinder-Endstück 6' hindurcherstreckt und auf dessen Außenseite mit einer nicht dargestellten Druck-Quelle verbindbar ist.
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Der erste Druckraumanschluss 1a besteht beispielsweise in einer axialen Durchgangsbohrung 30, die sich durch das Kolben-Endstück 6' der radial äußeren, zweiten Teleskopstufe 50.2 hindurch erstreckt, und dadurch die beiden ersten Druckräume 1, 1' miteinander verbindet.
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Daraus wird klar, dass die notwendige mechanische Bearbeitung einerseits der Innen-Umfangflächen 21a der Zylinder 21, 21' und andererseits der Außen-Umfangsflächen 22a der Kolben 22, 22' – die ja teilweise identisch sind – durch die beidseits stirnseitig offene Rohrform von deren Mittelteilen stark erleichtert wird:
Einerseits erleichtert die beidseitige stirnseitige Zugänglichkeit das Einarbeiten der axial – bis auch ein beidseitiges kurzes Anfangsstück – sich über die gesamte axiale Länge 10 in möglichst geringem Abstand zueinander anzuordnenden Ringnuten als Rastvertiefungen 4b mit einer sehr genau herzustellenden Querschnittskontur.
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Andererseits erleichtert dies auch das Herstellen einer möglichst glatten, als Kolbendichtfläche dienenden, Außenumfangsfläche 22a an einer Kolbenstange 22, 22'.
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Am stirnseitig in der 3a linken Ende ist der Innenquerschnitt gegenüber dem Mittelteil etwas vergrößert zum Einsetzen einer dortigen Dichtungshülse 29 und die Schulter in der Innenumfangsfläche 21a am rechten Ende dieses rohrförmigen Mittelteiles 21d dient zum dichten Ansetzen eines dortigen Kolben-Endstückes 6, wie in den 1a, b dargestellt.
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Die Querschnittsform jeder der Rastvertiefungen 4b und ebenso die Querschnittsform der Außenkontur der darin einrastenden Rastsegmente 4a – die ein Segment eines Kreisbogens entsprechend dem Kreisbogen der ringförmigen Rastvertiefungen 4b bilden – sind am Besten in 1c zu erkennen, zusammen mit den perspektivischen Darstellungen dieser Rastsegmente 4a in 5:
Die ringförmigen Rast-Vertiefungen 4b sind dabei vorzugsweise immer im gleichen axialen Abstand 19 zueinander angeordnet.
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Hier ist zu erkennen, dass jede der Rast-Ringnuten 4b einen Querschnitt besitzt, der am in axialer Richtung 10 vorderen Ende eine Frontflanke 4b1 aufweist, die zur axialen Richtung 10 schräg steht und zur Längsmitte 10' hin sich in Ausfahrrichtung 10 dieser annähert.
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Die Heckflanke 4b2 jeder Rastringnut 4b besteht dagegen aus einer lotrecht zur axialen Richtung 10 stehenden Fläche, insbesondere Ringfläche.
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Das äußere Ende der Heckflanke 4b2 und das hintere Ende der Frontflanke 4b1 sind über eine insbesondere parallel zur axialen Richtung 10 verlaufende Mittelflanke verbunden.
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Die Außenkontur jedes der Rastsegmente 4a ist analog gestaltet mit einer Frontflanke 4a1, einem Mittelteil und einer Heckflanke 4a2, die hinsichtlich der Schrägstellung der Frontflanke 4a1 mit der Neigung der Frontflanke 4b1 der Rast-Ringnut 4b vorzugsweise übereinstimmt.
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Auch die Dimensionierungen sind so gewählt, dass das Rastsegment 4a in eine der ringförmigen Rastvertiefungen 4b einrasten kann.
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Alle genannten Flanken sind selbstverständlich auf Grund der rotationssymmetrischen Bauform in axialer Richtung 10 betrachtet kreisringförmig beziehungsweise kreissegmentförmig (auf Seiten der Rastsegmente 4a) gestaltet, wie insbesondere die 5 erkennen lässt.
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Im vorliegenden Fall trägt jedes Kolben-Endstück 6, 6' in einer in dessen Außenumfang eingearbeiteten Aufnahme-Ringnut 7 über den Umfang gleichmäßig verteilt sechs solcher Rastsegmente 4a, die hinsichtlich axialer Erstreckung und radialer Erstreckung genau in die Aufnahme-Ringnut 7 passen, von dieser also axial geführt sind und in diese vorzugsweise soweit eintauchen können, dass sie nicht über der Außenumfang des Kolben-Endstückes 6, 6' radial vorstehen.
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Wie die 5 sowie die 1a, b zeigen, ragt von der radial inneren Rückseite jedes der Rastsegmente 4a ein fest damit verbundener, zylindrischer Führungs-Fortsatz 4a3 nach hinten, also nach radial innen, ab, der in einer entsprechenden zylindrischen Führungsausnehmung 13 des Kolbenendstückes 6, 6' in radialer Richtung dicht geführt ist.
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Die radial verlaufenden Führungs-Ausnehmungen 13 durchdringen die ringförmigen oder hülsenförmigen Kolben-Endstücke 6, 6' von innen nach außen und stehen damit über dessen zentralen Innenraum 6c miteinander in Verbindung, welcher auf Grund der Hülsenform das Kolben-Endstückes 6, 6' von dessen hinteren Ende 6a bis zu dessen vorderen Ende 6b durchdringt.
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Ebenfalls an der radial nach innen weisenden Rückseite jedes der Rastsegmente 4a ist beidseits neben dem Führungsfortsatz 4a3 jeweils eine Druckfeder 8 angeordnet, die in radialer Richtung wirkt und sich mit ihrem inneren freien Ende am Boden der Aufnahme-Ringnut 7 abstützt, also die Ringsegmente 4a nach radial außen beaufschlagen.
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Ohne weitere Krafteinwirkung würde also bei einem Kolben-Endstück 6, 6', dessen Rastsegmente 4a sich an der Axialposition einer außen umgebenden Rast-Ringnut 4b befinden, auf Grund der Kraft dieser Federn 8 die Rastsegmente 4a in der umgebenen ringförmigen Rastvertiefung 4b einrasten, wie beispielsweise auch in der Querschnittsdarstellung der 2b, 2c zu erkennen, die diesen eingerasteten Zustand einmal für die radial innere, erste Teleskopstufe 50.1 (2b) und einmal für die radial äußere zweite Teleskopstufe 50.2 (2c) zeigen.
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In der Praxis werden die Rastsegmente 4a jedoch nicht nur mittels der Kraft der Federn 8, sondern vor allem mittels einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes 6c des Kolben-Endstückes 6, die dadurch auch auf die hintere radial innere freie Stirnfläche jedes der Führungs-Fortsätze 4a3 einwirkt, radial nach außen gedrückt, wenn der Innenraum 6c, der als Versorgungsraum 14 für die Führungsausnehmungen 13 dient, des Kolben-Endstückes 6, 6' mit Druck beaufschlagt ist.
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Dies kann dadurch erfolgen, dass die Innenräume 6c der Kolben-Endstücke 6 – wie am Besten in 1b zu erkennen – Bestandteil jeweils eines zweiten, radial inneren Druckraumes 2, 2' sind, welche ebenfalls miteinander in Verbindung stehen.
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Dabei sind die Innenräume 6c der beiden Kolben-Endstücke 6 dadurch drucktechnisch dicht miteinander verbunden, dass zwischen beiden in axialer Richtung verlaufend eine Teleskoprohr-Anordnung vorhanden ist, mit einem Versorgungs-Außenrohr 31 und einem dicht darin verschiebbaren Versorgungs-Innenrohr 32, von denen ersteres dicht an einem Kolben-Endstück 6 befestigt ist und in dessen Innenraum 6c und damit Versorgungsraum 14 mündet, und das andere analog im anderen Kolben-Endstück 6' befestigt ist, und in dessen Innenraum 6c und Versorgungsraum 14 endet.
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Zwischen dem hinteren Ende 6a des in axialer Richtung hinteren Kolben-Endstückes 6 6' und einer axialen Durchgangsbohrung des Zylinder-Endstückes 6* ist ebenfalls eine Teleskoprohr-Anordnung bestehend aus Versorgungs-Außenrohr 31' und dichterem geführten Versorgungs-Innenrohr 32' vorhanden, wobei letzteres einer mit Anschlussöffnung in der Außenseite des Zylinder-Endstückes 6' in Verbindung steht, die für diesen zweiten Druckraum 2 den zweiten Druckraum-Anschluss 2'a bildet.
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Dieser zweite Druckraum-Anschluss 2'a sowie die beiden Teleskoprohr-Anordnungen 31, 32, 31', 32' sind vorzugsweise zentral, also konzentrisch zur Längsmitte 10', angeordnet.
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Das in axialer Richtung 10 vordere Kolben-Endstück 6 könnte an dem vorderen Ende 6b auch geschlossen sein und dieses Kolben-Endstück 6 dann keine Hülsenform sondern eine Topfform aufweisen, jedoch wird aus Herstellungsgründen die Hülsenform gewählt, und dieses Kolben-Endstück 6 in die Schulter einer in der hinteren Stirnfläche des axial inneren Kolbens 22 eingebrachten Sacklochbohrung dicht eingebracht, insbesondere eingeschraubt.
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Die in 1a sichtbare Sacklochbohrung von der vorderen Stirnfläche dieses inneren Kolbens 22 dient dagegen lediglich als Anbringungsmöglichkeit für ein in den Figuren nicht mehr dargestelltes, auf das vordere Ende dieser Kolbenstange 22 aufbringbares Adapter-Teil zur Anpassung an verschiedene Schnittstellen der aufzunehmenden Lasten.
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Somit ist der in axialer Richtung vordere, zweite Druckraum 2, der im Wesentlichen aus dem Innenraum 6c des vorderen Kolbenendstückes 6 sowie der Sacklochbohrung im hinteren Ende der Kolbenstange 22 besteht, über einen an dessen hinteren zweiten Druckraumanschluss 2a anschließenden Verbindungsraum 15, der durch den Innenraum der ersten Teleskoprohranordnung 31 + 32 gebildet wird, mit dem hinteren zweiten Druckraum 2' verbunden, der im Wesentlichen im Innenraum 6c des hinteren Kolben-Endstückes 6' besteht, und dieser ist wiederum über einen weiteren Verbindungsraum 15' gebildet durch den Innenraum der zweiten Teleskoprohr-Anordnung 31' + 32', mit dem zweiten Druckraumanschluss 2'a verbunden.
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Der zweite Druckraumanschluss 2a des vorderen ersten Druckraumes 2 wird durch die Mündung des Verbindungsraumes 15 im vorderen Kolben-Endstück 2 gebildet.
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Somit kann der zusammenhängende radial innere, zweite Druckraum 2, 2' über den zweiten Druckraumanschluss 2'a in der Außenseite des Kolben-Endstückes 6' mit Druck versorgt werden, und die zusammenhängenden ersten Druckräume 1, 1' durch den einen oder die mehreren in den Außenumfangsflächen des Zylinder-Endstücke 6' dargestellten ersten Druckraumanschlüsse 1'a.
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Dies kann dazu benutzt werden, um die Kolben-Zylindereinheit 50 hydraulisch auszufahren und durch die Last einzufahren und dabei die Kolbenstangen 22, 22' an einer der gewünschten ringförmigen Rastvertiefungen 4b des jeweils benachbarten radial umgebenden Zylinders 21, 21' formschlüssig zu verrasten, wobei die dabei jeweils in den einzelnen Arbeitszuständen herrschenden Druckverhältnisse in 6 dargestellt sind:
In 6 ist – für die einzelnen Druckräume 1, 1' einerseits und 2, 2' andererseits – der Druckverlauf vom Beginn des Einsatzes über das Anheben und Sichern einer auf der Arbeitszylinder-Vorrichtung 100 und damit der Arbeitszylindereinheit 50 ruhenden Last bis zum Außer-Betrieb-Setzen der Arbeitszylinder-Vorrichtung 100 dargestellt.
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Dabei ist als Stillstandsdruck p0 derjenige Druck gemeint, der im ersten Druckraum 1, 1' herrschen muss, um – ohne mechanische Positionssicherung – eine auf der Arbeitszylinder-Einheit 50 aufsitzende Last L vertikal in Ruhe zu halten, also weder weiter anzuheben noch weiter abzusenken.
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Zunächst befindet sich die Lastauflagefläche, in der Regel das obere Ende der vertikal angeordneten Arbeitszylinder-Einheit 50, beabstandet unterhalb der anzuhebenden Last L.
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Anfahren des Lastaufnahme-Punkts:
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Deshalb wird der erste Druckraum 1, 1' zunächst mit einem sehr geringen Antastdruck p3, der gerade ausreicht, um das Eigengewicht der Teleskopstufen und die innere Reibung zu kompensieren und die erste Stange langsam ohne Last auszufahren, beispielsweise 3 bar, beaufschlagt, und damit ohne Last hochgefahren bis zum Anliegen der Lastauflagefläche der Arbeitszylinder-Einheit 50 an der Last.
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Der Druck im zweiten Druckraum 2, 2' wird hierbei niedriger gehalten, und zwar so niedrig, dass sich die Rast-Vorsprünge, insbesondere Rast-Segmente 4a, im bezüglich der Aufnahme-Ringnut 17 in der radial nach innen gefahrenen, deaktivierten Position befinden, beim Vorhandensein der Federn 8 auch unter Berücksichtigung deren Federkraft.
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Das beschriebene Anfahren des Lastaufnahme-Punkts wird bei mehreren Arbeitszylinder-Einheiten 50 nacheinander mit allen – typischerweise drei – Arbeitszylinder-Einheiten 50, die zum waagerechten synchronen Heben der Last eingesetzt werden sollen, durchgeführt.
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Ausfahren (Last heben):
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Nachdem alle – typischerweise drei – Arbeitszylinder-Einheiten 50, die zum waagerechten synchronen Heben der Last eingesetzt werden sollen, die Last L an ihrem jeweiligen Lastaufnahme-Punkt kontaktiert haben, kann das Lastheben beginnen.
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Die folgenden Verfahrensbeschreibungen werden jeweils typischerweise an einer der an der synchronen vertikalen Bewegung der waagerecht zu haltenden Last beteiligten – typischerweise drei – Arbeitszylinder-Einheiten 50 beschrieben.
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Es versteht sich von selbst, dass die im Folgenden für die eine Arbeitszylinder-Einheit 50 beschriebenen Verfahrensschritte jeweils parallel und synchron auch an allen anderen am waagerechten vertikalen Bewegen der Last beteiligten Arbeitszylinder-Einheiten 50 durchgeführt werden müssen.
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Der Druck im ersten Druckraum 1, 1' wird erhöht auf einen Hebedruck p1, der höher liegt als der Stillstandsdruck p0, und dieser Hebedruck p1 solange beibehalten, bis die Last auf die gewünschte Höhe angehoben ist. Die Feineinstellung des Hebedrucks p1 bestimmt die Hubgeschwindigkeit.
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Der Druck im zweiten Druckraum 2, 2' bleibt dabei auf jeden Fall niedriger als der Hebedruck p1, insbesondere niedriger als der Stillstandsdruck p0 und insbesondere auch niedriger als der Antastdruck p3, vorzugsweise auf dem gleichen Basisdruck p4, der bereits beim Anfahren der Last im zweiten Druckraum 2, 2' geherrscht hatte.
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Entweder erfolgt das Anheben der Last dabei auf eine axiale Hebeposition die, insbesondere ca. 20 mm, über der gewünschten Soll-Hubhöhe liegt, und/oder um eine Differenz, die geringer ist als der Abstand 9 der in axialer Richtung 10 zueinander benachbarten Rastvertiefungen 4b.
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Alternativ werden alle, im vorliegenden Fall zwei, Teleskopstufen bis zum Erreichen ihrer inneren mechanischen Endanschläge, nämlich den inneren unteren Ringkanten der Dichtungshülsen 29, also bis zur maximalen Ausfahrposition, ausgefahren.
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Falls eine Soll-Hubhöhe angefahren werden soll, die nicht durch mechanische Verrastung formschlüssig gesichert werden soll, und damit Gebrauch von der Funktion der entsperrbaren Rückschlagventile gemacht wird, kann die Soll-Hubhöhe vor dem Abschalten genau angefahren werden, und die im folgenden beschriebenen Verfahren des Einrastens, Sicherns und Ausrasten (vor dem Absenken bis auf Soll-Hubhöhe) können entfallen.
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Diese Verfahrensvereinfachung ist erfindungsgemäß vor allem dem Umstand zu verdanken, dass bei unbeabsichtigtem Druckabfall im ersten Druckraum, der für das Heben und Halten der Last ausschlaggebend ist, durch Druckerhöhung im zweiten Druckraum – auf Grund dessen Volumensminderung – das formschlüssige Verrasten durch hydraulisches Ausfahren der Rastvorsprünge in die als nächstes erreichten Rastvertiefungen im zweiten Druckraum automatisch ausgelöst wird. Der zweite Druckraum ist komplett vom ersten Druckraum umschlossen. Eine Beschädigung des zweiten Druckraums durch Außeneinflüsse ist daher ausgeschlossen.
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Einrasten:
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Da auf der Soll-Hubhöhe alle Teleskopstufen 50.1, 50.2 der Arbeitszylinder-Einheit 50 formschlüssig verrastet sein sollen, wird von diesem Zustand aus die wenigstens eine Kolbenstange 22, 22' geringfügig wieder eingefahren, indem der Druck im Arbeitsraum 1, 1' abgesenkt wird bis etwas unter den Stillstandsdruck p0, während gleichzeitig der Druck im zweiten Druckraum 2, 2' erhöht wird auf solchen Rast-Druck p5, der ein radiales Ausfahren der Rastsegmente 4a bewirkt, und zu diesem Zweck vorzugsweise auch deutlich Ober dem momentanen Druck im ersten Druckraum 1, 1' liegt.
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Dadurch wird die wenigstens eine Kolbenstange 22, 22' geringfügig eingefahren bis die radial nach außen beaufschlagten Rastsegmente 4a dieser Kolbenstangen 22, 22' in die nächste in Einfahrrichtung folgende Rastvertiefung 4b einrasten.
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Gesichert:
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Sobald dies erreicht ist – was vorzugsweise durch entsprechende Sensoren automatisch überprüfbar ist – kann in dem nun erreichten formschlüssig gesicherten Zustand der Druck im Arbeitsraum 1, 1' abgesenkt werden, vorzugsweise bis auf Null.
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Wichtig ist lediglich, dass der Druck im zweiten Druckraum 2 so hoch gehalten wird – wobei dies durchaus unter dem Einrastdruck p5 liegen kann – dass die Rastelemente 4a weiterhin radial nach außen beaufschlagt sind, auch unter Berücksichtigung der evtl. vorhandenen Federn 8 und/oder der Reibungsverluste und Haftreibungen zwischen den Sicherungssegmenten 4a und dem Kolben-Endstück 6.
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Vorzugsweise liegt deshalb im gesicherten Zustand der Druck im Druckraum 2, 2' über dem Druck im ersten Druckraum 1, 1'. Die Zuführungsräume der beiden Druckräume 2, 2' und 1, 1' werden dann vorzugsweise durch die erfindungsmäßig vorgesehenen entsperrbaren Rückschlagventile geschlossen. Die Druckerzeugung kann dann abgestellt werden.
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Ausrasten:
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Soll der Zustand der Abstützung der Last auf der gewünschten Hubhöhe aufgrund formschlüssiger Verrastung beendet werden, so müssen hierfür zunächst – also vor einem solchen Einfahren der wenigstens einen Kolbenstange 22, 22', dass die Kolbenzylinder-Einheit 50 außer Eingriff mit der Last gerät – zunächst die Rastsegmente 4a aus den Rastvertiefungen 4b ausgerastet werden.
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Nach Wiedereinschalten der Druckerzeugung öffnen sich die entsperrbaren Rückschlagventile automatisch und lassen die Druckölversorgung der ersten und zweiten Druckräume zu.
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Um den Auflagedruck in axialer Richtung zwischen der Heckflanke 4a2 und der entsprechenden Heckflanke 4b2 der Rastvertiefung 4b aufzuheben, wird die mindestens eine Kolbenstange 22, 22' zunächst geringfügig weiter ausgefahren.
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Hierfür wird der Druck im ersten Druckraum 1, 1' auf einen Hebedruck oberhalb des Stillstandsdruckes p0 angehoben, der des Weiteren so hoch liegen muss, dass die auf das Rastsegment 4a von radial außen, also vom ersten Druckraum 1, 1' aus einwirkenden Kräfte größer sind als alle von radial innen, also vom 2. inneren Druckraum 2, 2' aus einwirkenden Kräfte, was ja außer dem Druck im zweiten Druckraum 2, 2' auch die Kraft der Federn 8 sein können.
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Vorzugsweise wird hierbei der Druck im zweiten Druckraum 2, 2' auf den im Vergleich zum Stillstandsdruck p0 wesentlich niedrigeren Sicherungsdruck p4 eingestellt.
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Einfahren (Sinken):
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Sobald die Sicherungssegmente 4a in die radial eingefahrene, deaktivierte Stellung zurückgezogen sind, wird für das beabsichtigte Einfahren der Kolbenstangen 22, 22' der Druck im ersten Druckraum 1, 1' nun auf einen Sinkdruck p2 unterhalb des Stillstandsdruckes p0 abgesenkt, der Wert des Sinkdruckes p2 wird in Abhängigkeit von der gewünschten Sinkgeschwindigkeit gewählt.
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In diesem Zustand muss lediglich sichergestellt sein, dass eine resultierende Kraft radial nach innen auf die Rastsegmente 4a ausgeübt wird, auch unter Berücksichtigung der darauf von radial innen und radial außen einwirkenden Drücke im ersten Druckraum 1, 1' und zweiten Druckraum 2, 2'.
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In der Regel wird hierfür der Druck im zweiten Druckraum 2, 2' deutlich unter dem Druck im ersten Druckraum 1, 1' gehalten und vorzugsweise der Druck im zweiten Druckraum 2, 2' auf Höhe des Sicherungsdruckes p4 beibehalten, während der Sinkdruck p2 im ersten Druckraum 1, 1' wesentlich höher ist.
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Nachdem die Kolbenstangen 22, 22' die vollständig eingefahrene Position erreicht haben, also deren Kolben-Endstücke 6, 6' auf dem Boden des umgebenden Zylinders 21, 21' aufsitzen, kann der Druck in beiden Druckräumen 1, 1' und 2, 2' auf Null abgesenkt werden und damit auch der wenigstens eine, die Arbeitszylinder-Einheit 50 versorgende Druckerzeuger 16, 17 abgeschaltet werden.
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Die 7a, b zeigen in der Seitenansicht und in der Aufsicht von oben eine Hubvorrichtung 60, bei der die Arbeitszylinder-Einheit 50 aufrecht stehend mit nach oben ausgeben Zylinder 21 ausfahrbaren Kolben 22 das Lasthebende Element ist, welches in einem Grundgestell 61 verbaut ist:
Das Grundgestell 61 besteht im wesentlichen aus drei über den Umfang des Zylinders 21 in dessen oberen Bereich verteilt angeordneten Befestigungslaschen, an denen jeweils ein schräg nach unten außen verlaufendes Stützbein 62a, b, c befestigbar ist, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen in 7a nur eines eingezeichnet ist.
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Jedes Stützbein 62a, b, c sitzt mit seinem unteren Ende – über einen höhenverstellbaren Stützfuß – auf dem Untergrund auf, während die zentral angeordnete Arbeitszylinder-Einheit 50 im Abstand über dem Untergrund endet.
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Zwischen dem unteren Ende der Arbeitszylinder-Einheit 50 und dem unteren Endbereich jedes Stützbeines 62a, b, c kann zusätzlich jeweils eine horizontalstrebe 63a oder b oder c zur Versteifung angeordnet sein.
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Die Anzeige-Vorrichtung 40 ist am unteren Ende der Arbeitszylinder-Einheit 50, also dem Zylinder-Boden, außen verschraubt und dadurch gut geschützt durch die in diesen Höhenbereich weit nach außen vorstehenden Stützbeine 62a, b, c und gegebenenfalls eine der darunter verlaufenden Horizontalstreben 63a bis c.
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Wie bereits die in der Aufsicht der 7b geschnittene Anzeige-Vorrichtung 40 und noch besser die Detailvergrößerungen der gemäß 8a, b erkennen lassen, umfasst die Anzeigevorrichtung 40 als Sensorelement 42 einen Sensorzylinder 42b, in dem ein Sensorkolben 42a verschiebbar beweglich ist, je nachdem, in welchem der beiden Arbeitsräume 43a, b des Sensorzylinders 42b der höhere Druck anliegt.
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Denn wie in den 8a, b besser zu erkennen, ist der Sensorzylinder 42b – dessen axiale Richtung 42' in diesem Fall waagrecht verläuft, was jedoch für die Erfindung nicht zwingend ist – nur an einem Ende verschlossen mittels eines dicht eingesetzten Verschlussschraube, so dass nach deren entfernen der Sensorkolben 42a getauscht werden kann.
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Am axial anderen Ende besitzt der Sensorzylinder 42b eine zur axialen Richtung 42' des eingesetzten Sensorkolbens 42a zentrische Durchgangsöffnung mit wenigstens einer Dichtung im Innenumfang.
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Der Sensorkolben 42a umfasst einen in axialer Richtung 42' sich erstreckenden, einstückigen Kolben-Fortsatz 42a1, der so lange ist, dass er durch die Durchgangsöffnung hindurch vorstehen und sogar aus dem Gehäuse 45 der Anzeige-Vorrichtung 40 vorstehen kann, so dass das Ende des Kolben-Fortsatzes 42a1 für den Benutzer sichtbar ist und das korrekte Verrasten bzw. zumindest korrekte Druckbeaufschlagen der Sicherungselemente 4a anzeigt.
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Dabei liegt der im Innenumfang des Sensorzylinders 42b dicht anliegende und geführte Sensorkolben 42a an dem in der 8b oberen Endanschlag an, was dann der Fall ist, wenn der untere Arbeitsraum 43b mit einem höheren Druck aus dem 2. Druckraum 2 beaufschlagt wird, als der im 1. Arbeitsraum 43a aus dem 1. Druckraum 1 anliegende Druck.
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Ist der Druck im in der Zeichnung oberen Arbeitsraum 43a dagegen größer, so nimmt der Sensorkolben 42a die andere Endlager ein gemäß 8a, indem er mit seinem in den Figuren unteren Ende an der den Innenraum des Sensorzylinders 42b verschließenden Verschlussschraube anliegt.
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Die notwendige Verbindung des in den 8a, b oberen Arbeitsraumes 43a mit dem 1. Druckraum 1 sowie des unteren Arbeitsraumes 43b mit dem 2. Druckraum 2 sind in den Figuren nicht dargestellt.
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In den 8a, b ist ferner der im Sensorzylinder 42b nahe des in den Figuren oberen Endeanschlages für die gesicherte Position angeordnete Positionssensor 44a eingezeichnet, der dann, wenn der Sensorkolben 42a sich an diesen Anschlag befindet, ein elektrisches Signal abgibt, worauf hin von einer Steuerung beispielsweise ein weiter oben am Außenumfang der Arbeitszylinder-Einheit 50 angebrachte LED 64 leuchtet, vorzugsweise in der gleichen Farbe, in der auch das freie Ende des Kolben-Fortsatzes 42a1 eingefärbt ist, vorzugsweise grün.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- erster Druckraum
- 1a, 1'a
- erster Druckraum-Anschluss
- 2, 2'
- zweiter Druckraum
- 2a, 2'a
- zweiter Druckraum-Anschluss
- 3, 3*
- Stirnfläche
- 4
- Positions-Sicherung
- 4a
- Sicherungselement, Rast-Vorsprung, Rast-Segment
- 4a3
- Führungs-Fortsatz
- 4a1, 4b1
- Front-Flanke
- 4a2, 4b2
- Heck-Flanke
- 4b
- Sicherungselement, Rast-Vertiefung
- 5, 5'
- Stangen-Dichtungseinheit
- 6, 6'
- Kolben-Endstück
- 6*
- Zylinder-Endstück
- 6a
- hinteres Ende
- 6b
- vorderes Ende
- 6c
- Innenraum
- 7
- Aufnahme-Nut, Aufnahme-Ringnut
- 8
- Druckfeder
- 9
- axialer Abstand
- 10
- axiale Richtung, Axialrichtung
- 10a
- Ausfahr-Richtung
- 10'
- Längsmitte
- 11
- Radialrichtung, Querrichtung
- 12
- Umfangs-Richtung
- 13
- Führungs-Ausnehmung
- 14
- Versorgungs-Raum
- 15
- Verbindungs-Raum
- 16
- Druckerzeuger
- 17
- Druckerzeuger
- 18
- Abstands-Sensor
- 19
- Abstand
- 20
- Steuerung
- 21, 21'
- Zylinder
- 21a
- Innen-Umfangsfläche
- 21b
- Zylinder-Innenraum
- 21c
- Zylinder-Boden
- 21d
- Mittelteil
- 22, 22'
- Kolbenstange
- 22a
- Umfangsfläche, Außenumfang, Kolben-Dichtfläche
- 23
- Drossel
- 24
- Drossel
- 25
- Drucksensor
- 26
- Drucksensor
- 27
- Tank
- 28
- Überdruck-Ventil
- 29
- Dichtungshülse
- 30
- Durchgangsbohrung
- 31
- Versorgungs-Außenrohr
- 32
- Versorgungs-Innenrohr
- 40
- Anzeigevorrichtung
- 41
- Anzeigeelement
- 42
- Sensorelement
- 42a
- Sensorkolben
- 42a1
- Kolben-Fortsatz
- 42b
- Sensorzylinder
- 43a, b
- Arbeitsraum
- 44a
- Positionssensor
- 45
- Gehäuse
- 46
- Ventilblock
- 60
- Hubvorrichtung, Tripod
- 61
- Grundgestell
- 62a–c
- Stützbein
- 63a–c
- Horizontalstrebe
- 64
- Leuchtmittel, LED
- 50
- Arbeitszylinder-Einheit, Hydraulikzylinder-Einheit
- 50.1, 50.2
- Teleskopstufe
- 51
- Befestigungsvorrichtung
- 51a, b
- Platte
- 52
- Durchgangsbohrung
- 100
- Arbeitszylinder-Vorrichtung
- L, L'
- Ausfahrlänge
