DE3506491C2 - Druckmittelbetaetigter arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Arbeitszylinder, mit einem Zylinder, einem Kolben und einer Kolbenstange, sowie mit einer Positioniereinrichtung zum Positionieren der Kolbenstange in bestimmten Positionierstellungen, die einen Vertiefungsträger mit einer Reihe aufeinanderfolgend angeordneter Rastvertiefungen besitzt, die parallel zur Längsrichtung der Kolbenstange verlaufend mitbewegbar mit dieser verbunden ist.

Ein Arbeitszylinder dieser Art geht aus der US 3 177 976 hervor. Er ist mit einer Positioniereinrichtung ausgestattet, die bei einer Bewegungsrichtung der Kolbenstange wirksam ist und zur Vorgabe des Einfahrhubes dient. Eine verschiebbar auf der Kolbenstange angeordnete Hülse dient als Vertiefungsträger und ist mit einer Reihe aufeinanderfolgend angeordneter Rastvertiefungen ausgestattet. Eine zweite Hülse umschließt den Vertiefungsträger und stützt sich an der Kolbenstange ab. Mittels einer Befestigungseinrichtung läßt sich die relative Axialposition zwischen dem Vertiefungsträger und der äußeren Hülse festlegen, wobei ein mit der äußeren Hülse verbundenes klauenartiges Teil in wahlweise eine der Rastvertiefungen eingesetzt wird. Beim Einfahren der Kolbenstange läuft der Vertiefungsträger auf den zugeordneten Zylinderdeckel des Arbeitszylinders auf und gibt so den maximalen Einfahrhub vor. Über die jeweils eingestellte Länge der Hülsenanordnung kann besagter Einfahrhub variiert werden.

Bei dem bekannten Arbeitszylinder läßt sich als Positionierstellung der Kolbenstange lediglich deren Endstellung vorgeben. Die Vorgabe von Zwischenstellungen zwischen zwei Endstellungen der Kolbenstange ist nicht möglich. Gerade eine derartige Positionierung wird jedoch in vielen Anwendungsfällen gefordert, beispielsweise um ein Werkstück zur Bearbeitung durch eine Werkzeugmaschine oder im Rahmen eines Montagevorganges in unterschiedlichen Vorschubstellungen zu positionieren.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der auf einfache Weise eine Positionierung der Kolbenstange auch in Positionierstellungen zwischen ihren beiden Endlagen gestattet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rastvertiefungsreihe ein mit den Rastvertiefungen in Eingriff bringbarer und zu diesem Zweck in Richtung auf die Rastvertiefungsreihe zu und von dieser weg bewegbarer Positionierstößel gegenüberliegt, und daß zwischen der Rastvertiefungsreihe und dem Positionierstößel ein sich in Längsrichtung der Rastvertiefungsreihe erstreckender und mit dem Vertiefungsträger verbundener Abdeckkörper vorgesehen ist, der mindestens eine durchgehende, zur Vorgabe einer Positionierstellung der Kolbenstange in einer einer der Rastvertiefungen gegenüberliegenden Stellung angeordnete Positionieröffnung aufweist, die beim Eintreffen in einer dem Positionierstößel gegenüberliegenden Position während der Kolbenstangenbewegung den Durchtritt des Positionierstößels in die zugeordnete Rastvertiefung gestattet, wobei zur Einstellung unterschiedlicher Positionierstellungen verschiedenen Rastvertiefungen eine Positionieröffnung zugeordnet werden kann.

Auf diese Weise ist es möglich, durch entsprechende Zuordnung mindestens einer Positionieröffnung zu einer ausgewählten Rastvertiefung eine Vorgabe der Hubendlagen und/oder von Zwischenstellungen der Kolbenstange vorzunehmen. Die Position der Positionieröffnung gibt die Positionierstelle vor, die exakte Arretierung in der betreffenden Positionierstellung gewährleistet insbesondere die zugeordnete Rastvertiefung, mit der der durch die Positionieröffnung hindurchgreifende Positionierstößel zusammenarbeitet. Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder ist somit auch für Arbeiten geeignet, bei denen ein schrittweiser Vorschub der Kolbenstange verlangt wird. Die Positionierung erfolgt sehr exakt, da bei Erreichen der gewünschten Positionierstellung eine momentartige mechanische Blockierung der Kolbenstange erfolgt. Da an der Stellung der Positionieröffnung(en) bezüglich der Rastvertiefungsreihe unmittelbar die Stellung(en) abgelesen werden kann bzw. können, bei denen die Kolbenstange arretiert wird, läßt sich die Einstellung der vorhandenen Positionierstellungen einfach vornehmen und/oder kontrollieren. Auf Grund des einfachen Aufbaus läßt sich praktisch jeder beliebige druckmittelbetätigbare Arbeitszylinder mit der Positioniereinrichtung nachrüsten. Um die Vorgabe einer oder mehrerer Positionierstellungen zu verändern, wird entweder die Relativposition zwischen dem Abdeckkörper und der Rastvertiefungsreihe verändert oder es erfolgt ein Austausch des Abdeckkörpers mit einem anderen Abdeckkörper, bei dem die mindestens eine Positionieröffnung an einer anderen Stelle vorgesehen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 bietet eine besonders kompakte Möglichkeit, um die Rastvertiefungsreihe vorzusehen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 erleichtert die Montage der Positioniereinrichtung und ein eventuelles Nachrüsten konventioneller Arbeitszylinder.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 4 wird eine besonders präzise Positionierung der Kolbenstange erreicht. Dies bei verhältnismäßig einfacher Fertigung der Rastvertiefungsreihe. Zudem kann eine hohe Dichte der Rastvertiefungen erzielt werden, so daß eine feinfühlige Justierung der jeweiligen Positionierstellungen erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Oberflächenverzahnung eine Zentrierwirkung ausübt, die das Eintauchen des Positionierstößels erleichtert.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.

Die Weiterbildung nach Anspruch 6 gewährleistet, daß der Positionierstößel nur über die Positionieröffnungen in Eingriff mit einer der Rastvertiefungen gelangen kann. Die unwirksamen Rastvertiefungen sind vorteilhafterweise abgedeckt, so daß ein störungsfreier Betrieb gewährleistet ist.

Mit dem Anspruch 7 ist eine Weiterbildung beschrieben, bei der die mindestens eine Positionieröffnung durch Verschieben des Abdeckkörpers gegenüber einer ausgewählten Positionieröffnung angeordnet werden kann. Die Veränderung der einzelnen Positionierstellungen ist auf diese Weise mit besonders wenig Aufwand verbunden. Die Maßnahmen der Ansprüche 8 und 9 bieten in diesem Zusammenhang einfache und wirkungsvolle Möglichkeiten, um eine sichere und exakte Führung des Abdeckschiebers zu gewährleisten. Mit der Weiterbildung nach Anspruch 9 ist darüber hinaus noch sichergestellt, daß die einmal eingestellte Position der Positionieröfffnung mit Bezug zur Rastvertiefungsreihe nicht unabsichtlich verstellt werden kann. Beispielsweise kann der Abdeckschieber an Anlagestellen mit dem Vertiefungsträger Positioniernoppen oder dergleichen vorweisen, die in den einzelnen Abdeckschieberstellungen in komplementäre Fixieröffnungen des Vertiefungsträgers eingreifen. Eine weitere Möglichkeit zur Lagesicherung des Abdeckschiebers beschreibt die Weiterbildung nach Anspruch 10, wobei im Zusammenhang mit den Maßnahmen nach Anspruch 11 auch vorgesehen werden kann, den Abdeckschieber beispielsweise federbelastet gegen den Vertiefungsträger vorzuspannen oder aber zur Lagesicherung eine Stiftverbindung vorzunehmen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglicht die Vorgabe bestimmter Positionierstellungen ohne besondere Einstellungstätigkeit. Läßt sich der Abdeckkörper nur in einer ganz bestimmten Stellung am Vertiefungsträger anbringen, so genügt der bloße Austausch des Abdeckkörpers, um andere Positionierstellungen präzise vorzugeben.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 13 ist der Abdeckkörper sehr kostengünstig herstellbar. Gleiches gilt auch für den Vertiefungsträger unter Bezugnahme auf den Anspruch 14.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 15 wird eine besonders verschleißfreie und sichere Positionierung der Kolbenstange erreicht.

Die Weiterbildung nach Anspruch 16 zeichnet sich durch ein sehr gutes Ansprechverhalten aus. Vorteilhafterweise taucht der Positionierstößel beim Ankommen der Positionieröffnung sofort und ohne Verzögerung in die gewählte Rastvertiefung ein. Gleichzeitig wird sichergestellt, daß ein versehentliches Herausschnellen des Positionierstößels aus der Rastvertiefung verhindert ist.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 17 wird eine Beschädigung des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders verhindert. Die Weiterbildung nach Anspruch 18 liefert diesbezüglich eine besonders kompakte Steuereinrichtung, die gleichzeitig mit dem Eintauchen des Positionierstößels in eine Positionieröffnung simultan die Vorschubbewegung der Kolbenstange durch Unterbrechung der Druckmittelzufuhr in den Zylinder unterbricht und dadurch einen sicheren und verschleißfreien Ablauf gewährleistet.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 21 kann vorteilhafterweise eine Feineinstellung der einzelnen Positionierstellungen der Kolbenstange erfolgen. Durch die Verstellbarkeit des Positionierstößels kann der jeweils zwischen zwei Rastvertiefungen angeordnete und normalerweise nicht nutzbare Totraum überbrückt werden. Durch diese Weiterbildung ist also eine stufenlose Positionierung der Kolbenstange möglich.

Die Erfindung wird anhand einiger beispielhafter Ausführungsformen im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Bauform des erfindungsgemäßen druckmittelbetätigten Arbeitszylinders, teilweise in schematischer und geschnittener Darstellung,

Fig. 2 den Arbeitszylinder aus Fig. 1 in betätigter Stellung des Positionierstößels gemäß des gestrichelt eingerahmten Abschnittes II aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Querschnitt durch die Positioniereinrichtung gemäß der Linie III-III aus Fig. 1,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Positioniereinrichtung in einem Ausschnitt,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Positioniereinrichtung aus Fig. 4 gemäß der Schnittlinie V-V und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Positioniereinrichtung bei abgenommenem Positionierstößel.

In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße druckmittelbetätigte Arbeitszylinder 1 mit der Positioniereinrichtung 2 dargestellt. Der Arbeitszylinder enthält einen Zylinder 3, einen in dem Zylinder verschiebbar geführten Kolben 4 und eine mit diesem Kolben 4 verbundene und durch eine Zylinderstirnwand 5 hindurch nach außen geführte Kolbenstange 6. Durch den Kolben 4, der gegenüber der Innenoberfläche des Zylinders 3 abgedichtet ist, sind im Zylinder zwei Zylinderräume 7, 7′ unterteilt, die wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagt bzw. entlüftet werden können; als Druckmittel ist insbesondere Druckluft vorgesehen. Jede der Zylinderkammern 7, 7′ steht über eine Druckmittelleitung 8, 8′ mit einer weiter unten noch zu erläuternden Steuereinrichtung 9 in Verbindung, mit der die Druckmittelzufuhr zu den Zylinderräumen 7, 7′ steuerbar ist.

An die Kolbenstange 6 ist in axialer Verlängerung vorzugsweise lösbar ein Träger 10 für eine Reihe 12 aufeinanderfolgend angeordneter Rastvertiefungen 11 angesetzt, welche Rastvertiefungsreihe parallel zur Längsrichtung 13 der Kolbenstange 6 verlaufend ausgerichtet ist.

Der Rastvertiefungsreihe 12 unmittelbar benachbart liegt ein Abdeckkörper 14 gegenüber, der eine durchgehende, einer der Rastvertiefungen 11 gegenüberliegende Positionieröffnung 15 enthält.

Der Rastvertiefungsreihe 12 und dem Abdeckkörper 14 ebenfalls gegenüberliegend ist ein mit den Rastvertiefungen 11 in Eingriff bringbarer und in Richtung auf die Rastvertiefungsreihe 12 zu und von dieser weg bewegbarer (gemäß Pfeil 16) Positionierstößel 17 angeordnet, der kraftschlüssig gegen den Abdeckkörper 14 vorgespannt ist, beispielsweise mittels einer Feder 18. Der Abdeckkörper 14 liegt also zwischen der Rastvertiefungsreihe 12 und dem Positionierstößel 17. Der Positionierstößel 17 selbst steht in Verbindung mit der Steuereinrichtung 9 zur Steuerung der Kolbenstangenvorschubbewegung.

An dieser Stelle soll sich eine kurze Funktionsbeschreibung der Erfindung anschließen, um einen besseren Überblick zu erhalten:
In einer angenommenen Ausgangsstellung ist der Kolben 4 und die Kolbenstange 6 vollständig in den Zylinder 3 eingefahren. Die Positionieröffnung 15 im Abdeckkörper 14 liegt einer gewissen Rastvertiefung 11 gegenüber. Der Positionierstößel 17 steht unter druckmittel- oder federbelastetem Druck in Anlage mit der zugewandten Abdeckkörperoberfläche 22. Nun erfolgt durch geeignete Schaltung der Steuereinrichtung 9 eine Druckmittelzufuhr in den kolbenstangenlosen Zylinderraum 7′, so daß die Kolbenstange 6 und der Vertiefungsträger 10 eine lineare Vorschubbewegung ausführen. Im Verlauf dieser Bewegung gleitet der Positionierstößel 17 mit seinem freien Ende 23 auf der Abdeckkörperoberfläche 22. Trifft die Positionieröffnung 15 im Verlauf der Kolbenstangenbewegung in einer dem Positionierstößel 17 gegenüberliegenden Position ein, so tritt dieser aufgrund seiner Vorspannkraft durch die Positionieröffnung 15 hindurch und taucht in die korrespondierende Rastvertiefung 11 verrastend ein. Gleichzeitig bei Beginn der Absenkbewegung des Positionierstößels 17 erfolgt eine Betätigung der Steuereinrichtung 9, so daß die Druckmittelzufuhr in den Arbeitszylinder 3 unterbrochen wird. Die Kolbenstange ist also jetzt in einer vorher eingestellten Stellung exakt positioniert.

Mit dem soeben beschriebenen Funktionsablauf kann die Bewegung eines nicht näher dargestellten Maschinenteils genau gesteuert werden, dieses Maschinenteil steht vorzugsweise über eine geeignete Mitnehmeranordnung mit der Kolbenstange 6 oder dem Vertiefungsträger 10 in Verbindung. Gemäß Fig. 1 ist beispielhaft an dem Vertiefungsträger 10 ein von diesem abgehender und in koaxialer Verlängerung zur Kolbenstange 6 angesetzter Mitnehmer 24 für ein Maschinenteil, beispielsweise einen Maschinenschlitten vorgesehen.

Im folgenden soll näher auf den Vertiefungsträger 10 und den Abdeckkörper 14 eingegangen werden. Dieser letztere erstreckt sich in Längsrichtung der Rastvertiefungsreihe 12 und ist mit dem Vertiefungsträger 10 verbunden. Dabei ist der Abdeckkörper 14 als in Längsrichtung der Rastvertiefungsreihe 12 verstellbar geführter Abdeckschieber 25 ausgebildet. Die Führung des Abdeckschiebers 25 auf dem Vertiefungsträger 10 ist insbesondere aus Fig. 3 erkennbar. So ist bei dem dort abgebildeten Ausführungsbeispiel der Vertiefungsträger 10 in transversalem Querschnitt quadratisch oder rechteckig ausgebildet und der Abdeckschieber 25 liegt unmittelbar auf der Oberfläche 26 der Rastvertiefungsreihe 12 auf. Die quer zur Vorschubrichtung gemessene Breite des Abdeckschiebers 25 ist etwas größer als diejenige des Vertiefungsträgers 10, so daß sich beidseits 27, 27′ des Abdeckschiebers 25 ein Überhang gegenüber dem Vertiefungsträger 10 einstellt, an dem jeweils eine den Vertiefungsträger 10 seitlich (bei 28, 28′) zumindest teilweise abdeckende Führungsleiste 29, 29′ angeformt ist. Der Abdeckschieber 25 hat im Querschnitt also die Gestalt eines U, zwischen dessen Schenkeln der Vertiefungsträger 10 angeordnet ist. Im Bereich der freien Enden der Führungsleisten 29, 29′ ist jeweils ein in Längsrichtung des Vertiefungsträgers 10 verlaufender und in Richtung auf die beiden Seiten 28, 28′ desselben weisender Führungsfortsatz 30 angeformt, der wiederum jeweils in einer komplementären und in den Vertiefungsträger 10 eingebrachten Führungsnut 31 in Längsrichtung verschiebbar gelagert ist. Bei dieser Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, den Abdeckkörper 14 bzw. Abdeckschieber 25 aus Kunststoffmaterial auszubilden, wodurch eine besonders gute und verschleißfreie Verschiebeführung gewährleistet ist. In Fig. 3 ist weiterhin noch der Positionierstößel 17 zu erkennen, sowie eine Positionieröffnung 15 und eine Rastvertiefung 11.

Um ein besonders wirkungsvolles Zusammenarbeiten zwischen dem Positionierstößel 17 und der Rastvertiefungsreihe 12 zu gewährleisten, wird die Rastvertiefungsreihe 12 vorzugsweise als Oberflächenverzahnung 32 ausgebildet, deren Zahnflanken 33 sich quer zur Kolbenstangenbewegung erstrecken (vgl. Fig. 3) und die im Längsschnitt gemäß Fig. 1 eine zickzackförmige Struktur besitzt. Die einzelnen Zähne 34 haben also in etwa die Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks. Entsprechend dieser Ausformung der einzelnen Rastvertiefungen ist auch der Positionierstößel 17 im Bereich seines freien Endes 23 keilförmig ausgeführt. Die Oberflächenverzahnung 32 kann einstückig mit dem Vertiefungsträger 10 verbunden sein, es bietet sich eine Fertigung durch Fräsen an, sie kann jedoch auch getrennt ausgeführt werden und anschließend auf den Vertiefungsträger 10, beispielsweise durch Verschrauben, lösbar aufgesetzt sein. Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, je nach Bedarf Oberflächenverzahnungen 32 mit grober oder feiner Verzahnung zu verwenden. Um den Durchtritt des Positionierstößels 17 durch die Positionieröffnung 15 zu erleichtern, ist diese in Richtung auf die Rastvertiefungen 11 zu konisch oder kegelig ausgeführt. Die Abmessungen der Öffnung 15 sind jedoch in jedem Fall so vorzusehen, daß ein leichtes Durchtreten des Positionierstößels 17 gewährleistet ist.

Nach alledem ist gut erkennbar, daß durch ein Verstellen des Abdeckschiebers 25 gegenüber dem Vertiefungsträger 10 die Position der Positionieröffnung relativ zur Länge der Rastvertiefungsreihe 12 verstellbar ist, so daß eine variable Einstellung einzelner Positionierstellen für die Kolbenstange 6 durchgeführt werden kann. Um während des Betriebes ein um absichtliches Verstellen des Abdeckschiebers 25 zu verhindern, kann dieser in sämtlichen seiner Stellungen, in denen die Positionieröffnung 15 einer der Rastvertiefungen 11 gegenüberliegt, verschiebesicher fixiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß in den Nutgrund mindestens einer der Führungsnuten 31 in Abständen verteilt Ausnehmungen eingebracht sind, die mit komplementär ausgebildeten und an den Führungsfortsätzen 30 angeformten Hemmfortsätzen 35 verrastend zusammenarbeiten. Diese Hemmfortsätze 35 können beispielsweise noppenförmig ausgeführt sein. Der Abstand zweier aufeinanderfolgender Ausnehmungen oder Hemmfortsätze 35 entspricht vorzugsweise der Teilung der Oberflächenverzahnung 32.

Anhand der Fig. 4 und 5 soll ein weiteres Beispiel für die Halterung des Abdeckschiebers 25 gegenüber der Rastvertiefungsreihe 12 erläutert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Kolbenstange 6 selbst als Träger für die in Art einer Oberflächenverzahnung 32 ausgeführte Rastvertiefungsreihe 12 fungiert. Hierzu ist die Kolbenstange 6 über einen Betrag ihrer Länge abgeflacht ausgeführt (bei 36), auf diesen abgeflachten Bereich ist die leistenförmige Oberflächenverzahnung 32 lösbar, z. B. mittels Schrauben, aufgesetzt. Die quer zur Längsrichtung der Kolbenstange gemessene Breite der einzelnen Zähne 34 ist geringer als der Durchmesser der Kolbenstange 6, gleichzeitig ist die Oberflächenverzahnung 32 im transversalen Querschnitt gesehen T-förmig ausgeführt. Der Abdeckschieber 25 besitzt eine komplementäre, T-förmige Nut 37, so daß der Abdeckschieber unter Abdeckung der Oberflächenverzahnung 32 und unter Eingriff der Nut 37 mit der entsprechend ausgeformten Verzahnung, gegenüber der Kolbenstange 6 in Längsrichtung verschiebbar geführt ist. Der Abdeckschieber 25 steht flächig mit den freien Kanten 38 der Oberflächenverzahnung 32 in Anlage, wobei seine Berührungsfläche 42 mit einer leichten, in ihrer Teilung derjenigen der Oberflächenverzahnung 32 entsprechenden Hemmverzahnung 43 versehen ist. Diese Verzahnung bewirkt eine Sicherung gegen unabsichtliches Verschieben des Abdeckschiebers 25, vorzugsweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Abdeckschieber sowie seine Hemmverzahnung 43 aus Kunststoffmaterial ausgeführt.

In Fig. 6 ist in einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform der Positioniereinrichtung 2 bei abgenommenem Positionierstößel 17 dargestellt. Hierbei besteht die Rastvertiefungsreihe 12 aus einer Lochreihe 44, wobei die einzelnen Löcher 45 als Durchgangs- oder als Sacklöcher ausgebildet sein können. Die Positionieröffnung 15 hat eine entsprechende Kontur.

Der Abdeckschieber 25 kann allgemein mit einer beliebigen Anzahl von Positionieröffnungen 15 versehen sein. Durch den Abstand der eingebrachten Positionieröffnungen 15 ist jeweils der Abstand zweier Anhaltepositionen der Kolbenstange 6 definiert. Durch Verschieben des Abdeckschiebers 25 gegenüber dem Vertiefungsträger 10 können diese Stellungen noch in Abhängigkeit von der absoluten Lage der Kolbenstange 6 positioniert werden. Die verschiebbare Führung des Abdeckkörpers 14 ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, es wäre auch denkbar, den Abdeckkörper 14 nur leicht abnehmbar auszubilden. Zum Einstellen unterschiedlicher Positionierstellungen wird in diesem Fall ein Austausch des Abdeckkörpers 14 mit einem anderen Abdeckkörper vorgenommen, welcher in einem anderen Schema angeordnete Positionieröffnungen besitzt (nicht dargestellt). Zweckmäßigerweise wird jedoch bei beiden Ausführungsformen, der unverschiebbaren und der verschiebbaren Ausführungsform des Abdeckkörpers 14, dessen Länge so gewählt, daß sie der Länge der Rastvertiefungsreihe 12 entspricht. Dadurch kann vermieden werden, daß der Positionierstößel 17 versehentlich in Eingriff gerät mit einer nicht abgedeckten Rastvertiefung 11. Nachzutragen wäre noch, daß die vorteilhafteste Materialkombination zwischen dem Abdeckkörper 14 und dem Vertiefungsträger 10 in einer Kunststoff-Metall-Kombination besteht. Durch die Herstellung des Abdeckkörpers 14 aus Kunststoff kann dieser billig und einfach hergestellt und je nach Bedarf ausgeformt werden. Die metallene Ausführung des Vertiefungsträgers 10 sichert auf lange Zeit eine verschleißfreie Positionierung. Gleichzeitig wird durch diese Materialkombination das Verschieben der beiden Träger gegeneinander erleichtert.

Im folgenden soll noch etwas genauer auf den Positionierstößel 17 und die Steuereinrichtung 9 eingegangen werden. Der Positionierstößel 17 ist derart angeordnet, daß er während der gesamten Kolbenstangenbewegung druckbelastet auf der Oberfläche 22 des Abdeckkörpers 14 und auf der von der Positionieröffnung 15 zurückzulegenden Bahn aufliegt. Erreicht die Positionieröffnung 15 im Verlauf der Kolbenstangenbewegung den Positionierstößel 17, so tritt dieser durch die Positionieröffnung 5 hindurch und taucht in die dieser gegenüberliegende Rastvertiefung 11 wiederum druckbelastet ein. Diese Stellung ist in Fig. 2 mit vereinfachter Darstellung der Steuereinrichtung 9 dargestellt. Die den Stößel 17 in die Vertiefung 11 pressende Kraft wird durch die Feder 18 geliefert. Um den Stößel 17 aus der Rastvertiefung 11 wieder entfernen zu können, ist an seiner dem freien Ende 23 gegenüberliegenden Ende ein Betätigungskolben 46 angebracht, der entgegen der Federkraft der Feder 18 durch ein Druckmittel beaufschlagbar ist, wodurch sich der Stößel 17 aus der Rastvertiefung 11 und der Positionieröffnung 15 aushebt.

Um zu verhindern, daß der Stößel 17 beim Eintauchen in die Positionieröffnung 15 durch die sich weiterbewegende Rastvertiefungsreihe 12 beschädigt wird, ist er in eine Steuereinrichtung integriert, die die Druckmittelzufuhr in den Arbeitszylinder 3 reguliert. Gemäß Fig. 1 enthält die Steuereinrichtung 9 im wesentlichen ein 4/2-Wegeventil 50, das einen Anschluß P für eine Speiseleitung, zwei Anschlüsse A, B für Arbeitsleitungen und einen Anschluß R für einen Entlüftung besitzt. Der die Verbindung der einzelnen Anschlüsse untereinander steuernde Ventilschieber 47 steht in Verbindung mit dem Ventilstößel 17, beide Teile sind im rechten Winkel zur Abdeckkörperoberfläche 22 hin und her bewegbar. Durch ein Verstellen des Positionierstößels 17 erfolgt das Verstellen des Ventilschiebers 47. An seinem dem Stößel 17 gegenüberliegenden Ende 48 ist eine den Venteilschieber und den Stößel in Richtung auf den Abdeckkörper 14 vorspannende Feder 18 vorgesehen. Der Steuerungsvorgang sieht nun folgendermaßen aus: Solange der Positionierstößel 17 außerhalb einer Positionieröffnung 15 angeordnet ist und auf der Abdeckkörperoberfläche 22 ansteht, wird ein aus einem Druckspeicher 49 kommendes Druckmedium über die Anschlüsse P und A des 4/2-Wegeventils 50 und die sich daran anschließende Druckmittelleitung 8′ dem kolbenstangenlosen Zylinderraum 7 zugeführt. Der Kolben 4, die Kolbenstange 6 sowie der Abdeckkörper und der Vertiefungsträger bewegen sich in Folge vorwärts. Dabei wird der kolbenstangenseitige Zylinderraum 7 über die Druckmittelleitung 8 und die Ventilanschlüsse B, R entlüftet. Erreicht die Positionieröffnung 15 eine dem Positionierstößel 17 gegenüberliegende Stellung, so taucht dieser in die Positionieröffnung 15 ein, was zur Folge hat, daß der Speiseanschluß P durch den Ventilschieber 47 abgeschlossen wird. Um eine Weiterbewegung der Kolbenstange 6 zu ermöglichen, ist eine Partie des Ventilschiebers 47 als Betätigungskolben 46 ausgebildet, der entgegen der Kraft der Feder 18 über eine Steuerleitung 51 beaufschlagbar ist. Diese Steuerleitung 51 führt zu einem Steuerventil 52 und kann durch dessen Betätigung mit dem Druckspeicher 49 in Verbindung gebracht werden. Zum Lösen der Rastverbindung muß also nur für kurze Zeit das Steuerventil 52 betätigt werden, so daß der Ventilschieber 47 entgegen der Federkraft 18 ausgelenkt und dadurch der Positionierstößel 17 aus der Positionieröffnung 15 entfernt wird. Nach dieser Entfernung erfolgt wieder die oben beschriebene Druckmittelführung durch das 4/2-Wegeventil 50. Soll die Kolbenstangenbewegung umgekehrt werden, so ist vorgesehen, zwischen die beiden von den Arbeitsanschlüssen A, B abgehenden Druckmittelleitungen 8, 8′ ein auf beliebige Art betätigbares Umsteuerventil 53 einzuschalten. Wahlweise kann dadurch die Beaufschlagung einer der beiden Zylinderräume 7, 7′ erfolgen.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist der minimalste Abstand zwischen zwei Positionierstellungen der Kolbenstange 6 durch die Teilung, d. h. den Abstand zweier aufeinanderfolgender Rastvertiefungen 11 vorgegeben. Soll eine noch feinere Positionierung durchführbar sein, so ist gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform vorgesehen, daß der Positionierstößel 17 bzw. das 4/2-Wegeventil der Steuereinrichtung 9 parallel zur Längsrichtung und zur Ebene der Rastvertiefungsreihe 12 verstellbar ist. Mit dieser Ausführungsform kann die Kolbenstange stufenlos in jeder Stellung positioniert werden.

Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder und seine Positioniereinrichtung sind natürlich nicht auf die Verwendung der beschriebenen Steuereinrichtung 9 angewiesen. Jede andere zweckmäßige Steuerung ist denkbar. Insbesondere kann das Steuerventil 52 durch ein Maschinenteil betätigt werden und der gesamte Bewegungsablauf kann automatisch gesteuert erfolgen.

Claims (21)

1. Druckmittelbetätigter Arbeitszylinder, mit einem Zylinder (3), einem Kolben (4) und einer Kolbenstange (6), sowie mit einer Positioniereinrichtung (2) zum Positionieren der Kolbenstange (6) in bestimmten Positionierstellungen, die einen Vertiefungsträger (10) mit einer Reihe (12) aufeinanderfolgend angeordneter Rastvertiefungen (11) besitzt, die parallel zur Längsrichtung (13) der Kolbenstange (6) verlaufend mitbewegbar mit dieser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rastvertiefungsreihe (12) ein mit den Rastvertiefungen (11) in Eingriff bringbarer und zu diesem Zweck in Richtung auf die Rastvertiefungsreihe (12) zu und von dieser weg bewegbarer Positionierstößel (17) gegenüberliegt, und daß zwischen der Rastvertiefungsreihe (12) und dem Positionierstößel (17) ein sich in Längsrichtung der Rastvertiefungsreihe (12) erstreckender und mit dem Vertiefungsträger (10) verbundener Abdeckkörper (14) vorgesehen ist, der mindestens eine durchgehende, zur Vorgabe einer Positionierstellung der Kolbenstange (6) in einer einer der Rastvertiefungen (11) gegenüberliegenden Stellung angeordnete Positionieröffnung (15) aufweist, die beim Eintreffen in einer dem Positionierstößel (17) gegenüberliegenden Position während der Kolbenstangenbewegung den Durchtritt des Positionierstößels (17) in die zugeordnete Rastvertiefung (11) gestattet, wobei zur Einstellung unterschiedlicher Positionierstellungen verschiedenen Rastvertiefungen (11) eine Positionieröffnung (15) zugeordnet werden kann.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (6) selbst den Vertiefungsträger (10) bildet.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertiefungsträger (10) lösbar an der Kolbenstange (6) angesetzt ist.

4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvertiefungsreihe (12) eine mit quer zur Kolbenbewegungsrichtung ausgerichteten Zahnflanken (33) versehene, ebene Oberflächenverzahnung (32) ist, die im Längsschnitt gesehen die Gestalt einer Zahnstange besitzt.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvertiefungsreihe (12) eine Lochreihe (44) ist.

6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abdeckkörpers (14) mindestens der Länge der Rastvertiefungsreihe (12) entspricht.

7. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die mindestens eine Positionieröffnung (15) aufweisende Abdeckkörper (14) ein in Längsrichtung der Rastvertiefungsreihe (12) vertellbar geführter Abdeckschieber (25) ist.

8. Arbeitszylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckschieber (25) die Kolbenstange (6) bzw. den Vertiefungsträger (10) mindestens teilweise koaxial umfaßt und in mindestens einer parallel zur Längsrichtung (13) der Kolbenstange (6) verlaufenden und in diese oder den Vertiefungsträger (10) eingebrachten Führungsnut (31) läuft.

9. Arbeitszylinder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Positionieröffnung (15) des Abdeckschiebers (25) in ihren einer der Rastvertiefungen (11) gegenüberliegenden Stellungen verschiebesicher fixierbar ist.

10. Arbeitszylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckschieber (25) an seiner der Rastvertiefungsreihe (12) zugewandten Oberfläche (42) eine Hemmverzahnung (43) aufweist, die zur Lagesicherung des Abdeckschiebers (25) in die Rastvertiefungen (11) eingreifen kann.

11. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (14) vom Vertiefungsträger (10) abnehmbar ist, und zur Vorgabe mindestens einer anderen Positionierstellung durch einen Abdeckkörper (14) mit in anderem Schema angeordneter mindestens einer Positionieröffnung (15) ersetzbar ist.

12. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (14) an der Rastvertiefungsreihe (11) unmittelbar anliegt.

13. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (14) aus Kunststoffmaterial besteht.

14. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertiefungsträger (10) aus Kunststoffmaterial besteht.

15. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertiefungsträger (10, 6) aus Metall besteht.

16. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierstößel (17) während der Kolbenstangenbewegung belastet auf dem Abdeckkörper (14) auf der von der Positionieröffnung (15) zurückgelegten Bahn aufliegt, z. B. feder- oder druckmittelbelastet.

17. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubbewegung der Kolbenstange (6) über eine mit dem Positionierstößel (17) in Verbindung stehende Steuereinrichtung (9) in Abhängigkeit von der Positionierstößelstellung gesteuert ist.

18. Arbeitszylinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) die Vorschubbewegung der Kolbenstange (6) gleichzeitig mit dem Eintauchen des Positionierstößels (17) in die Positionieröffnung (15) bzw. eine der Rastvertiefungen (11) unterbricht.

19. Arbeitszylinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) ein 4-Wegeventil (50) enthält, an dessen Ventilschieber (47) der Positionierstößel (17) in axialer Verlängerung angesetzt ist.

20. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierstößel (17) im rechten Winkel zu der die Rastvertiefungen (11) enthaltenden Rastvertiefungsebene verstellbar angeordnet ist.

21. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierstößel (17) parallel zur Rastvertiefungsreihe (12) verstellbar ist.