EP1042615A1 - Fluidbetätigte arbeitsvorrichtung - Google Patents

Fluidbetätigte arbeitsvorrichtung

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EP1042615A1
EP1042615A1 EP99953807A EP99953807A EP1042615A1 EP 1042615 A1 EP1042615 A1 EP 1042615A1 EP 99953807 A EP99953807 A EP 99953807A EP 99953807 A EP99953807 A EP 99953807A EP 1042615 A1 EP1042615 A1 EP 1042615A1
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EP
European Patent Office
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piston rod
fluid
working
spaces
housing
Prior art date
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EP99953807A
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English (en)
French (fr)
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EP1042615B1 (de
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Dieter Waldmann
Ernst HÄGELE
Gerald Müller
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Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1042615A1 publication Critical patent/EP1042615A1/de
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Publication of EP1042615B1 publication Critical patent/EP1042615B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/12—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air
    • F04B9/129—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air having plural pumping chambers
    • F04B9/131—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members
    • F04B9/135—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members reciprocating movement of the pumping members being obtained by two single-acting elastic-fluid motors, each acting in one direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7055—Linear output members having more than two chambers

Definitions

  • the invention relates to a fluid-operated working device, with a housing, with a piston rod which can be displaced relative to the housing by fluid force, and with at least one control valve which can be actuated as a function of the position of the piston rod and which, by interacting with a sealing region arranged fixed to the housing, provides the fluid connection between two fluid spaces controlling control element contains.
  • Such a fluid-operated working device known to the applicant is designed as a pressure increasing device with which the pressure of a fluid can be increased.
  • a housing that contains two piston chambers in which pistons are located, which are connected to a working unit via a piston rod.
  • the piston chambers are divided into two working spaces by the pistons, with a valve device controlling the external working spaces to produce a reciprocating stroke movement of the working unit.
  • the fluid displaced from the working chambers on the piston rod side during the stroke movement is fed to a high-pressure chamber, in which an increased pressure is thereby built up.
  • control valves integrated into the housing can be provided, the control elements of which protrude into the adjacent piston rod-side working space and are mechanically actuated at the end of the stroke by the bulging piston.
  • a disadvantage of the design described is the failure and lock-prone actuation of the control valves. It has therefore already been proposed to switch the valve device by means of electrical signals, which are generated by sensors which are actuated by the pistons in a contactless manner.
  • electrical signals which are generated by sensors which are actuated by the pistons in a contactless manner.
  • it is a relatively expensive construction and an electrical auxiliary and working energy must be supplied.
  • control member of the control valve is formed directly by the piston rod correspondingly contoured on the outer circumference.
  • control element for the control valve in question, which would have to be actuated by mechanical coupling with wear.
  • the control element is formed directly by the piston rod, which, in cooperation with the sealing area, controls the fluid connection between two fluid spaces by appropriately contouring its outer circumference. In order to completely shut off the fluid connection, all that is required is an outer contour that is in fluid-tight contact with the sealing area. If the fluid connection is to be released, all that is required is an appropriately reduced cross section.
  • a stroke-dependent actuation of the control valve and, accordingly, a valve device that may be actuated by it can be achieved.
  • a pressure booster device which can also be referred to as a pressure booster
  • the valve device can be assembled inexpensively from one or more series valves that can be attached to the outside of the housing. It would also be possible for the valve device to be built in a space-saving manner, which in this case can expediently be designed as a multi-way pulse valve.
  • expensive sensors with associated actuating elements for example permanent magnets
  • additional control measures can be dispensed with.
  • the two fluid spaces adjoin axially on both sides to a sealing area coaxially surrounding the piston rod, the piston rod being connected via at least one length section serving to shut off the fluid connection (as a shut-off section has) which is contoured in such a way that when it takes a position covering the sealing area, that is to say generally axially at the same level as the sealing area, it bears with sealing contact on the sealing area and thereby causes a shut-off position.
  • the piston rod expediently has at least one length section (referred to as release section) which serves to release the fluid connection and which is contoured in such a way that when it takes up a position covering the sealing area, it is at least essentially at the same axial height as the sealing area causes an overflow gap connecting the two fluid spaces, which enables the fluidic pressure medium to flow through.
  • release section at least one length section which serves to release the fluid connection and which is contoured in such a way that when it takes up a position covering the sealing area, it is at least essentially at the same axial height as the sealing area causes an overflow gap connecting the two fluid spaces, which enables the fluidic pressure medium to flow through.
  • release section is formed by a circumferential groove-like depression of the piston rod. It should also be noted that any number of release sections can be provided axially spaced on the piston rod according to the desired control task.
  • the piston rod is preferably connected to at least one piston which divides two working spaces from one another in the housing, a first of the fluid spaces to be controlled with regard to their connection being connected to or being formed by the working space on the piston rod side.
  • the fluid-operated working device is designed as a pressure increasing device, it has Expediently via a valve device which can be actuated fluidically by the at least one control valve.
  • the stroke direction of the piston rod can be specified via the valve device. There is therefore the possibility, for example, of reversing the stroke direction as a function of certain axial positions of the piston rod.
  • the sealing area of the control valve is expediently located in a wall of the housing which is penetrated by the piston rod and is in particular defined by an annular seal which is expediently designed as a lip seal or a so-called grooved ring.
  • the intermediate wall lying between the piston chambers can contain a logical control, if required, which involves switching the valve which specifies the stroke direction - Direction causes if there is either no pressure at the same time or a certain actuation pressure (primary pressure) is present at the channels leading from the valve device to the outer working spaces of the piston chambers.
  • Figure 1 shows an exemplary design of the fluid-operated working device in a preferred embodiment as a pressure increasing device. in a longitudinal section along section line II from FIG. 2, and
  • FIG. 2 shows the arrangement from FIG. 1 in cross section according to section line II-II from FIG. 1.
  • the working device 1 contains a housing 2 in which two piston chambers 4, 4 ′ are arranged axially one after the other and separated from one another by an intermediate wall 3.
  • each piston chamber there is an axially displaceable piston 5, 5 ', which lies sealingly against the cylindrical inner surface of the piston chamber 4, 4' concerned.
  • the two pistons 5, 5 ' are rigidly connected to one another by an axially extending piston rod 6 passing through the intermediate wall 3 to form a unit axially displaceable.
  • the intermediate wall 3 contains an axially continuous passage opening 8 through which the piston rod 6 is guided.
  • Each piston 5, 5 ' divides the associated piston chamber 4, 4' into a piston rod associated with the intermediate wall 3 term inner working space 12, 12 'and an axially opposite, not penetrated by the piston rod 6 outer working space 13, 13'.
  • a first primary channel arrangement 14, which runs at least partially in the wall of the housing 2, connects, with the interposition of a valve device 15 that can be actuated by fluid force, the two outer working spaces 13, 13 ′ to a feed opening 16 provided on the outer surface of the housing 2, via which a Primary pressure P x standing fluid pressure medium, in particular compressed air, is supplied.
  • a pressure setting device 17, which is indicated schematically in FIG. 2 and which is expediently designed as a pressure regulator, is also advantageously interposed. It is located upstream of the valve device 15 towards the feed opening 16 and enables the primary pressure actually present at the valve device 15 to be specified. If necessary, the pressure setting device 17 can also be omitted.
  • the valve device 15 of the exemplary embodiment is designed as a 5/2-way valve, which is a so-called pulse valve which can be switched over by brief fluidic pressurization and which maintains the switch position in question even after the actuation pressure has been removed.
  • the first primary channel arrangement 14 is inserted by the valve device 15 into one or more channel sections 18 leading to the feed opening 16 and at least two into the two outer working spaces 13, 13 'dividing opening on the piston chamber side channel sections 19. Furthermore, the valve device 15 communicates with two ventilation channels 20.
  • fluid is supplied to the respective outer working space 13 or 13 'under the primary pressure, while at the same time the other outer working space 13' or 13 is vented. This causes the working unit 7 to be displaced in one or the other axial direction.
  • actuating means 24 for example actuating pistons or actuating diaphragms, cooperating with the valve member 23 are acted upon by fluid under an actuating pressure.
  • an actuating means 24 is assigned to each of the two axial end regions of the valve member 23, the fluid application of which is effected via actuating channels 22.
  • it contains a common channel section 27 starting from the feed opening 16, which splits into two branch sections 28, 28 'in the interior of the housing wall, which branch out into the working chambers 12, 12' on the piston rod side and into each of which a first check valve 26, 26 'is switched on.
  • the alignment of the first check valves 26, 26 ' is such that a fluid flow in the direction of the working chambers 12, 12' on the piston rod side is possible and is prevented in the opposite direction.
  • a secondary channel arrangement 32 is provided which communicates on the one hand with the working chambers 12, 12 'on the piston rod side and on the other hand leads to an outlet opening 33 provided in the area of the outer surface of the housing 2, to which a volume, referred to here as the high pressure chamber 34, is connected.
  • a secondary pressure P 2 is to be generated in the high-pressure chamber 34, which is higher than the secondary pressure applied on the inlet side? 1st
  • the secondary duct arrangement 32 is also subdivided into a common duct section 35 starting from the outlet opening 33 and two branch sections 36, 36 'branching off from it and opening into the piston rod-side working spaces 12, 12'.
  • a second check valve 37, 37' is switched on, with the opposite direction of action than the first check valves 26, 26 ', so that a fluid flow from the piston rod-side working spaces 12, 12' to the high-pressure space 34 is possible and in the opposite direction is prevented.
  • the check valves 26, 26 '; 37, 37 ' are expediently arranged in the intermediate wall 3, but could in principle also be provided externally.
  • the outer working space 13 'on the right outside is acted upon by fluid under the primary pressure P x , while at the same time the opposite outer working space 13 is vented.
  • the working unit 7 therefore moves to the left, the piston 5 'approaching the intermediate wall 3 and lying on the right in FIG.
  • valve device 15 is switched over so that the direction of movement of the working unit 7 is reversed, with the working chamber 12 on the piston rod side now the piston chamber 4 on the left in FIG. 1, under the pressure prevailing there, is displaced via the secondary channel arrangement 32 to the high-pressure chamber 34.
  • a secondary pressure P 2 which is at a higher pressure than the primary pressure P x , gradually builds up in the high-pressure chamber 34.
  • the pressure regulator 17 By returning the pressure in the high-pressure chamber 34 to the pressure regulator 17 as a control pressure (indicated by dash-dotted lines), an operating mode is possible in which the pressure regulator 17 interrupts the fluid supply to the valve device 15 when a desired preset secondary pressure P 2 has been reached.
  • the described operating mode of the working device 1 requires the valve device 15 to be actuated as a function of the axial position of the working unit 7 relative to the housing 2.
  • this is done using two control valves 38, 38 'upstream of the actuating means 24 of the valve device 15. which are actuated as a function of the position of the piston rod 6 and accordingly actuate or switch the valve device 15.
  • the latter happens in that the control valves control the supply of an actuating fluid to the actuating means 24 of the valve device 15.
  • piston rod 6 itself is a component of the two control valves in that it forms their control members and by cooperation with a housing-fixed assigned to a respective control valve 38, 38 ' Sealing area 43, 43 'controls the fluid supply "of the actuating fluid to the actuating means 24.
  • the sealing areas 43, 43 ' are located in the intermediate wall 3 of the housing 2 penetrated by the piston rod 6 and are each defined in the exemplary embodiment by at least one ring-shaped seal 44 which is fixed in an axially immovable manner in a circumferential groove of the passage opening 8.
  • the seals 44 are expediently lip seals which are also referred to as grooved rings.
  • the piston rod 6 is coaxially surrounded by the sealing areas 43, 43 '.
  • the sealing regions 43, 43 ' are expediently placed with only a small axial distance from the end face 45, 45' of the intermediate wall 3 delimiting the associated piston chamber 4, 4 '.
  • Each sealing area 43, 43 ' is located axially between a first fluid space 46 and a second fluid space 47.
  • the first fluid space 46 communicates with the respective adjacent piston rod-side working space 12, 12', in the exemplary embodiment via an axially relatively short annular gap between the Passage opening 8 and the outer surface of the piston rod 6. It would also be conceivable that the first fluid space 46 is formed directly by the adjacent working space on the piston rod side.
  • the second fluid spaces 47 are formed by annular interspaces, which axially follow the respective sealing region 43, 43 'between the outer circumference. catch the piston rod 6 and the inner circumference of the passage opening 8 are provided. In order to prevent the two second fluid spaces 47 from communicating with one another via the passage opening 8, they are sealed off from one another on the side axially opposite the assigned sealing area 43, 43 ′ in the interior of the intermediate wall 3. In the exemplary embodiment, this is done in that every second fluid space 47 is flanked on the axial side opposite the sealing area 43, 43 'by a further sealing area 48 which is in constant sealing contact with the outer surface of the piston rod 6 and expediently also in the form of an annular seal a lip seal or a groove ring is formed.
  • a leakage discharge channel 49 which on the one hand opens into the longitudinal section of the passage opening 8 between the two further sealing areas 48 and on the other hand leads to the outer surface of the housing 2, so that any leakage that may occur can be derived.
  • the fluid control function of the piston rod 6 is now realized in that the piston rod 6 has an outer periphery contoured to the desired control function over its length. Because this outer circumference varies over the length of the piston rod 6, a stroke-dependent interaction of the piston rod 6 with the sealing regions 43, 43 'can be brought about, in order to thereby control the fluid connection between the two fluid spaces 46, 47.
  • An actuation of the valve device 15 can be brought about, in which the actuating fluid and thus the fluidic actuation signal is received from the piston rod-side working spaces 12, 12 '.
  • the piston rod 6 of the exemplary embodiment has a greater length than the intermediate wall 3, which serves to shut off the fluid connection between the two fluid spaces 46, 47 of the two control valves 38, 38 'and is therefore referred to below as shut-off section 52. It is contoured in such a way that when it assumes a position covering one of the sealing areas 43, 43 'with sealing contact, it bears against this sealing area 43, 43' so that it assumes a shut-off position in this regard, the fluid connection between the two adjacent first and second fluid spaces 46 , 47 is separated. In the / shut-off position, the shut-off section 52 thus lies axially at the same height as the associated sealing area 43, 43 'and is sealingly enclosed by this or the associated seal 44.
  • the piston rod 6 has two axially spaced-apart length sections which adjoin the shut-off section 52 axially on both sides and which serve for the stroke-dependent release of the fluid connection between the two pairs of fluid spaces 46, 47 and are therefore referred to as release sections 53, 53 '.
  • the release sections 53, 53 ' are contoured such that when they assume a position covering the assigned sealing area 43, 43', they form at least one overflow gap 54 connecting the fluid spaces 46, 47 are at least partially radially spaced from the relevant sealing area 43, 43 '.
  • the position in question is referred to as the release position since the overflow gap 54 releases the connection between the two fluid spaces 46, 47, which enables the fluid to flow through while passing through the assigned sealing area 43, 43 '.
  • the relevant release section 53, 53 ' as shown as a circumferential groove-like depression introduced into the piston rod 6, so that the overflow gap 54 is an annular gap.
  • one or more local depressions distributed over the circumference of the piston rod could also be provided on the release section 53, 53 '. It is essential that the piston rod 6 on the release section 53, 53 'has a smaller cross-section along a sufficiently long length than the shut-off section 52 or the associated sealing area 43, 43'.
  • the piston rod 6 is now designed overall so that the shut-off section 52 is always effective until a piston 5, 5 'comes into the vicinity of the associated end face 45, 45' of the intermediate wall 3 or comes to bear against it.
  • the release sections 53, 53 'in the exemplary embodiment are arranged axially at only a small distance from each of the two pistons 5, 5'.
  • the control valves 38, 38 ' are thus closed by the shut-off section 52, which cooperates with both sealing areas 43, 43' at the same time.
  • the release section 53, 53' assigned to it assumes the release position, so that fluid under high pressure from the assigned piston rod-side working space 12, 12 'through the then exposed overflow gap 54 and the subsequent actuating channel 22 can reach the valve device 15 as actuating fluid.
  • Suitable venting means 55 are assigned to each actuating channel 22 so that the pressure built up in the actuating channels 22 can rapidly decrease again after the associated control valve 38, 38 ′ has been closed.
  • they are each formed by a nozzle or throttle connecting the relevant actuation channel 22 to the atmosphere, which nozzle does not adversely affect the pressure build-up required for switching, but can subsequently bring about pressure compensation with the atmosphere.
  • a logic control not shown in detail and preferably integrated in the intermediate wall, is expediently provided, which causes the valve device 15 to be switched over when a primary pressure is present or not at the same time in the two piston chamber-side channel sections of the first primary channel arrangement 14.
  • the valve device 15 is attached to the outside of the housing, in particular by means of an intermediate plate.
  • it can also be integrated at least partially or completely into the housing and in particular into the intermediate wall 3.
  • the associated circuit diagram is shown symbolically in FIG. 1 to clarify the valve function of the valve device 15.
  • piston rod can also be used as a control element for one or more control valves in working devices of a different design, in particular also in designs with the construction of conventional working cylinders which have only one piston.

Abstract

Es wird eine fluidbetätigte Arbeitsvorrichtung vorgeschlagen, die ein Gehäuse (2) und eine durch Fluidkraft relativ zu dem Gehäuse (2) verschiebbare Kolbenstange (6) aufweist. Mindestens ein in Abhängigkeit von der Position der Kolbenstange (6) betätigbares Steuerventil (38, 38') enthält ein Steuerglied, das durch Zusammenwirken mit einem gehäusefest angeordneten Dichtbereich (43, 43') die Fluidverbindung zwischen zwei Fluidräumen (46, 47) steuert. Das Steuerglied ist unmittelbar von der am Aussenumfang entsprechend konturierten Kolbenstange (6) gebildet.

Description

Fluidbetatigte Arbeitsvorrichtunα
Die Erfindung betrifft eine fluidbetatigte Arbeitsvorrichtung, mit einem Gehäuse, mit einer durch Fluidkraft relativ zu dem Gehäuse verschiebbaren Kolbenstange, und mit mindestens einem in Abhängigkeit von der Position der Kolbenstange betätigbaren Steuerventil, das ein durch Zusammenwirken mit einem gehäusefest angeordneten Dichtbereich die Fluidverbindung zwischen zwei Fluidraumen steuerndes Steuerglied enthält.
Eine derartige, der Anmelderin bekannte fluidbetatigte Ar- beitsvorrichtung ist als Druckerhöhungsvorrichtung ausgebildet, mit dem sich der Druck eines Fluides erhöhen läßt. Dabei ist ein Gehäuse vorhanden, das zwei Kolbenkammern enthält, in denen sich Kolben befinden, die über eine Kolbenstange zu einer Arbeitseinheit verbunden sind. Die Kolbenkammern werden durch die Kolben in jeweils zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei über eine Ventileinrichtung eine dahingehende Ansteuerung der äußeren Arbeitsräume erfolgt, daß sich eine hin- und hergehende Hubbewegung der Arbeitseinheit einstellt . Das bei der Hubbewegung aus den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen ver- drängte Fluid wird einem Hochdruckraum zugeführt, in dem sich dadurch ein erhöhter Druck aufbaut. Zur Umsteuerung der Ventileinrichtung können in das Gehäuse integrierte Steuerventile vorgesehen sein, deren Steuerglieder in den benachbarten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum hineinragen und zum Hubende durch den auflaufenden Kolben mechanisch betätigt werden. Nachteilig bei der beschriebenen Bauform ist die störungs- und verschließanfällige Betätigung der Steuerventile. Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, die Ventileinrichtung unter Vermittlung elektrischer Signale umzusteuern, welche von Sensoren erzeugt werden, die berührungslos von den Kolben betätigt werden. Hier besteht allerdings das Problem, daß es sich um eine relativ teure Bauweise handelt und zwingend eine elektrische Hilfs- und Arbeitsenergie zugeführt werden muß.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fluidbetatigte Arbeitsvorrichtung zu schaffen, die bei kostengünstigem Aufbau und geringem Verschleiß eine funktionssichere Ventilbetätigung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Steuerglied des Steuerventils unmittelbar von der am Außenumfang entsprechend konturierten Kolbenstange gebildet ist.
Auf diese Weise entfällt für das betreffende Steuerventil ein separates Steuerglied, das durch mechanische Kopplung verschleißbehaftet betätigt werden müßte. Das Steuerglied ist unmittelbar von der Kolbenstange gebildet, die im Zusammenwirken mit dem Dichtbereich die Fluidverbindung zwischen zwei Fluidraumen steuert, indem ihr Außenumfang entsprechend kon- turiert ist. Um ein vollständiges Absperren der Fluidverbindung zu erreichen, ist lediglich eine Außenkonturierung vorzunehmen, die mit dem Dichtbereich in fluiddichtem Kontakt steht. Soll die Fluidverbindung freigegeben werden, bedarf es lediglich einer im Querschnitt entsprechend reduzierten Au- ßenkontur der Kolbenstange, so daß zwischen der Kolbenstange und dem Dichtbereich ein Überströmspalt entsteht, der dem fluidischen Druckmedium ein Hindurchströmen ermöglicht . Durch Wahl der Positionierung und Länge der entsprechend konturier- ten Längenabschnitte der Kolbenstange läßt sich bequem eine hubabhängige Betätigung des Steuerventils und dementsprechend einer durch dieses eventuell zu betätigenden Ventileinrichtung erzielen. Bei einem bevorzugten Einsatz im Zusammenhang mit einer auch als Druckbooster bezeichenbaren Druckerhö- hungsvorrichtung läßt sich somit mit geringem Aufwand und ohne verschleißanfällige Mechanik eine Umsteuerung der zur Vorgabe der Hubrichtung dienenden Ventileinrichtung vornehmen. Man kann die Ventileinrichtung bei Bedarf kostengünstig aus einem oder mehreren Serienventilen zusammenstellen, die sich außen an das Gehäuse anbauen lassen. Möglich wäre auch eine platzsparend in das Gehäuse integrierte Bauweise der Ventileinrichtung die in diesem Fall zweckmäßigerweise als Mehrwege-Impulsventil ausgeführt sein kann. Ferner kann auf teure Sensoren mit zugehörigen Betätigungselementen (beispielsweise Permanentmagnete) und zusätzliche steuerungstechnische Maßnahmen verzichtet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bei einer zweckmäßigen Bauform ist vorgesehen, daß sich die beiden Fluidräume axial beidseits an einen die Kolbenstange koaxial umgebenden Dichtbereich anschließen, wobei die Kolbenstange über wenigstens einen zum Absperren der Fluidver- bindung dienenden Längenabschnitt (als Absperrabschnitt be- zeichnet) verfügt, der derart konturiert ist, daß er bei Einnahme einer den Dichtbereich überdeckenden, also in der Regel axial auf gleicher Höhe mit dem Dichtbereich liegenden Position mit Dichtkontakt an dem Dichtbereich anliegt und dadurch eine Absperrstellung hervorruft . Ferner verfügt die Kolbenstange desweiteren über zweckmäßigerweise wenigstens einen zum Freigeben der Fluidverbindung dienenden Längenabschnitt (als Freigabeabschnitt bezeichnet) , der so konturiert ist, daß er bei Einnahme einer den Dichtbereich überdeckenden, al- so zumindest im wesentlichen auf gleicher axialer Höhe mit dem Dichtbereich liegenden Position einen die beiden Fluid- räume verbindenden Überströmspalt hervorruft, der dem fluidi- schen Druckmedium ein Hindurchströmen ermöglicht.
Eine einfache Herstellung mit gleichzeitiger Möglichkeit zur Bereitstellung hoher Durchflusswerte ergibt sich, wenn der Freigabeabschnitt von einer umlaufenden nutartigen Vertiefung der Kolbenstange gebildet ist. Es ist im übrigen darauf hinzuweisen, daß entsprechend der gewünschten Steuerungsaufgabe eine beliebige Anzahl von Freigabeabschnitten axial beabstandet an der Kolbenstange vorgesehen werden können.
Bevorzugt ist die Kolbenstange mit wenigstens einem in dem Gehäuse zwei Arbeitsräume voneinander abteilenden Kolben ver- bunden, wobei ein erster der hinsichtlich ihrer Verbindung zu steuernden Fluidräume mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum verbunden oder von diesem gebildet ist.
Insbesondere dann, wenn die fluidbetatigte Arbeitsvorrichtung als Druckerhöhungsvorrichtung ausgestaltet ist, verfügt sie zweckmäßigerweise über eine durch das mindestens eine Steuerventil fluidisch betätigbare Ventileinrichtung. Über die Ventileinrichtung kann sich die Hubrichtung der Kolbenstange vorgeben lassen. Es besteht somit beispielsweise die Möglich- keit, in Abhängigkeit von bestimmten Axialpositionen der Kolbenstange eine Umsteuerung der Hubrichtung vorzunehmen.
Der Dichtbereich des Steuerventils befindet sich zweckmäßigerweise in einer von der Kolbenstange durchsetzten Wand des Gehäuses und wird insbesondere von einer ringförmigen Dichtung definiert, die zweckmäßigerweise als Lippendichtung oder sogenannter Nutring ausgeführt ist.
Bei einer Ausgestaltung der Arbeitsvorrichtung als Druckerhö- hungsvorrichtung, die über zwei Kolbenkammern verfügt, wobei die Kolben über die Kolbenstange zu einer Arbeitseinheit gekoppelt sind, kann die zwischen den Kolbenkammern liegende Zwischenwand bei Bedarf eine logische Steuerung enthalten, die ein Umschalten der die Hubrichtung vorgebenden Ventilein- richtung bewirkt, wenn an den von der Ventileinrichtung zu den äußeren Arbeitsräumen der Kolbenkammern führenden Kanälen entweder gleichzeitig kein Druck oder gleichzeitig ein bestimmter Betätigungsdruck (Primärdruck) anliegt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1 eine beispielhafte Bauform der fluidbetätigten Arbeitsvorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung als Druckerhöhungsvorrichtung.in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus Figur 2, und
Figur 2 die Anordnung aus Figur 1 im Querschnitt gemäß Schnittlinie II-II aus Figur 1.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer fluidbetätigten Arbeitsvorrichtung 1 beschrieben, die als Druckerhöhungsvorrichtung oder Druckbooster ausgeführt ist . Gleichwohl sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch mit anderen Typen von fluidbetätigten Arbeitsvorrichtungen eingesetzt werden kann.
Die beispielsgemäße Arbeitsvorrichtung 1 enthält ein Gehäuse 2, in dem zwei axial aufeinanderfolgend angeordnete und durch eine Zwischenwand 3 voneinander abgeteilte Kolbenkammern 4, 4' ausgebildet sind. In jeder Kolbenkammer befindet sich ein axial verschiebbarer Kolben 5, 5', der dichtend an der zylindrischen Innenfläche der betreffenden Kolbenkammer 4, 4' an- liegt.
Die beiden Kolben 5, 5' sind durch eine sich axial erstrek- kende, die Zwischenwand 3 durchsetzende Kolbenstange 6 unter Bildung einer einheitlich axial verlagerbaren Arbeitseinheit 7 starr miteinander verbunden. Die Zwischenwand 3 enthält eine axial durchgehende Durchtrittsδffnung 8, durch die die Kolbenstange 6 hindurchgeführt ist.
Jeder Kolben 5, 5' unterteilt die zugeordnete Kolbenkammer 4, 4 ' in einen der Zwischenwand 3 zugeordneten kolbenstangensei- tigen inneren Arbeitsraum 12, 12' und einen axial entgegengesetzt angeordneten, nicht von der Kolbenstange 6 durchsetzten äußeren Arbeitsraum 13, 13'.
Eine wenigstens teilweise in der Wandung des Gehäuses 2 verlaufende erste Primärkanalanordnung 14 verbindet, unter Zwischenschaltung einer durch Fluidkraft betätigbaren Ventileinrichtung 15, die beiden äußeren Arbeitsräume 13, 13' mit einer an der Außenfläche des Gehäuses 2 vorgesehenen Speiseöff- nung 16, über die unter einem Primärdruck Px stehendes flui- disches Druckmedium, insbesondere Druckluft, zugeführt wird. In den Verlauf der ersten Primärkanalanordnung 14 ist außerdem zweckmäßigerweise noch eine in Figur 2 schematisch angedeutete Druckeinstellvorrichtung 17 zwischengeschaltet, die zweckmäßigerweise als Druckregler ausgeführt ist. Er ist der Ventileinrichtung 15 zur Speiseδffnung 16 hin vorgelagert und ermöglicht eine Vorgabe des tatsächlich an der Ventileinrichtung 15 anstehenden Primärdruckes . Bei Bedarf kann die Druckeinstelleinrichtung 17 auch entfallen.
Die Ventileinrichtung 15 des Ausführungsbeispiels ist als 5/2-Wegeventil ausgeführt, wobei es sich um ein sogenanntes Impulsventil handelt, das sich durch kurzzeitige fluidische Druckbeaufschlagung umschalten läßt und das die betreffende Schaltstellung auch nach Wegnahme des Betätigungsdruckes beibehält .
Die erste Primärkanalanordnung 14 wird durch die Ventileinrichtung 15 in einen oder mehrere zur Speiseöffnung 16 füh- rende Kanalabschnitte 18 sowie wenigstens zwei in die beiden äußeren Arbeitsräume 13, 13' einmündende kolbenraumseitige Kanalabschnitte 19 unterteilt. Desweiteren kommuniziert die Ventileinrichtung 15 mit zwei Entlüftungskanälen 20.
Je nach Schaltstellung des in Figur 1 schematisch angedeuteten Ventilgliedes 23 der Ventileinrichtung 15 wird somit dem jeweils einen äußeren Arbeitsraum 13 bzw. 13' unter dem Primärdruck stehendes Fluid zugeführt, während gleichzeitig der jeweils andere äußere Arbeitsraum 13' bzw. 13 entlüftet wird. Dies bewirkt eine Verlagerung der Arbeitseinheit 7 in die eine oder andere axiale Richtung.
Das Umschalten der Ventileinrichtung 15 wird dadurch bewirkt, daß mit dem Ventilglied 23 kooperierende Betätigungsmittel 24, beispielsweise Stellkolben oder Stellmembranen, mit unter einem Betätigungsdruck stehendem Fluid beaufschlagt werden. Beim Ausführungsbeispiel ist beiden axialen Endbereichen des Ventilglieds 23 jeweils ein Betätigungsmittel 24 zugeordnet, dessen Fluidbeaufschlagung über Betätigungskanäle 22 bewirkt wird.
Eine zweckmäßigerweise ebenfalls an die Speiseöffnung 16 angeschlossene zweite Primärkanalanordnung 25 kommuniziert unter Zwischenschaltung von ersten Rückschlagventilen 26, 26' mit den beiden kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12, 12'. Sie enthält beim Ausführungsbeispiel einen von der Speiseöffnung 16 ausgehenden gemeinsamen Kanalabschnitt 27 , der sich im Innern der Gehäusewandung in zwei Zweigabschnitte 28, 28' aufspaltet, die in die kolbenstangenseitigen Arbeitsräume 12, 12' münden und in die jeweils ein erstes Rückschlagventil 26, 26' eingeschaltet ist. Die Ausrichtung der ersten Rückschlagventile 26, 26' ist so getroffen, daß eine Fluidströmung in Richtung zu den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12, 12' möglich und in Gegenrichtung verhindert ist .
Desweiteren ist eine Sekundärkanalanordnung 32 vorgesehen, die einerseits mit den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12, 12' kommuniziert und andererseits zu einer im Bereich der Außenfläche des Gehäuses 2 vorgesehenen Auslaßδffnung 33 führt, an die ein vorliegend als Hochdruckraum 34 bezeichnetes Volumen angeschlossen ist. In dem Hochdruckraum 34 soll ein Sekundärdruck P2 erzeugt werden, der höher ist als der eingangsseitig angelegte Sekundärdruck ?1.
Vergleichbar der zweiten Primärkanalanordnung 25 ist auch die Sekundärkanalanordnung 32 in einen von der Auslaßöffnung 33 ausgehenden gemeinsamen Kanalabschnitt 35 und zwei von diesem abzweigende und in die kolbenstangenseitigen Arbeitsräume 12, 12' einmündende Zweigabschnitte 36, 36' unterteilt. In jeden Zweigabschnitt 36, 36' ist ein zweites Rückschlagventil 37, 37' eingeschaltet, und zwar mit entgegengesetzter Wirkungsrichtung als die ersten Rückschlagventile 26, 26', so daß eine Fluidströmung von den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12, 12' zum Hochdruckraum 34 möglich und in Gegenrichtung verhindert ist .
Die Rückschlagventile 26, 26'; 37, 37' sind zweckmäßigerweise in der Zwischenwand 3 angeordnet, könnten aber prinzipiell auch extern vorgesehen werden. Im Betrieb der Arbeitsvorrichtung wird ausgehend von dem in Figur 1 gezeigten Zustand durch Vorgabe einer entsprechenden Schaltstellung der Ventileinrichtung 15 der rechts außen liegende äußere Arbeitsraum 13 ' mit unter den Primärdruck Px stehendem Fluid beaufschlagt, während gleichzeitig der entgegengesetzte äußere Arbeitsraum 13 entlüftet wird. Die Arbeitseinheit 7 bewegt sich daher nach links, wobei der sich an die Zwischenwand 3 annähernde, in Figur 1 rechts liegende Kolben 5' das über die zweite Primärkanalanordnung 25 in den zugeordneten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12' eingespeiste Fluid komprimiert und über den mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12' kommunizierenden Zweigabschnitt 36' der Sekundärkanalanordnung 32 zum Hochdruckraum 34 verdrängt. Das im anderen Zweigabschnitt 36 liegende zweite Rückschlagventil 37 verhindert dabei ein Überströmen des verdrängten Fluides in den anderen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12.
Bei dieser Hubbewegung strömt über die zweite Primärkanalanordnung 25 unter dem Primärdruck ?1 stehendes Fluid in das sich vergrößernde Volumen des kolbenstangenseitigen Arbeitsraumes 12 der in Figur 1 links gelegenen Kolbenkammer 4 nach.
Hat die Arbeitseinheit 7 ihre Hubendlage erreicht, nimmt der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 12 der in Figur 1 links gelegenen Kolbenkammer 4 ein maximales Volumen ein.
Als nächstes wird die Ventileinrichtung 15 umgeschaltet, so daß sich die Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit 7 umkehrt, wobei nunmehr aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12 der in Figur 1 links gelegenen Kolbenkammer 4 unter dem dort herrschenden Druck stehendes Fluid über die Sekundärkanalanordnung 32 zum Hochdruckraum 34 verdrängt wird.
Somit baut sich im Hochdruckraum 34 allmählich ein unter einem höheren Druck als der Primärdruck Px stehender Sekundärdruck P2 auf. Indem der im Hochdruckraum 34 anstehende Druck als Steuerdruck auf den Druckregler 17 zurückgeführt wird (strichpunktiert angedeutet) , ist eine Betriebsweise möglich, bei der der Druckregler 17 die Fluidzufuhr zur Ventileinrichtung 15 unterbricht, wenn ein gewünschter voreingestellter Sekundärdruck P2 erreicht wurde .
Die geschilderte Betriebsweise der Arbeitsvorrichtung 1 er- fordert eine Betätigung der Ventileinrichtung 15 in Abhängigkeit von der relativ zum Gehäuse 2 eingenommenen Axialposition der Arbeitseinheit 7. Dies geschieht beim Ausführungsbei- spiel unter Verwendung zweier den Betätigungsmitteln 24 der Ventileinrichtung 15 vorgeschalteter Steuerventile 38, 38', die in Abhängigkeit von der Position der Kolbenstange 6 betätigt werden und dementsprechend eine Betätigung bzw. ein Umschalten der Ventileinrichtung 15 hervorrufen. Letzteres geschieht dadurch, daß die Steuerventile die Zufuhr eines Betä- tigungsfluides zu den Betätigungsmitteln 24 der Ventilein- richtung 15 steuern.
Von Vorteil ist nun, daß die Kolbenstange 6 selbst ein Bestandteil der beiden Steuerventile ist, indem sie deren Steuerglieder bildet und durch Zusammenwirken mit einem einem je- weiligen Steuerventil 38, 38' zugeordneten gehäusefesten Dichtbereich 43, 43' die Fluidzufuhr "des Betätigungsfluides zu den Betätigungsmitteln 24 steuert.
Die Dichtbereiche 43, 43' befinden sich in der von der Kol- benstange 6 durchsetzten Zwischenwand 3 des Gehäuses 2 und werden beim Ausführungsbeispiel jeweils von mindestens einer ringförmigen Dichtung 44 definiert, die in einer Umfangsnut der Durchtrittsöffnung 8 axial unbeweglich fixiert ist. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den Dichtungen 44 um Lippendichtungen, die auch als Nutringe bezeichnet werden.
Die Kolbenstange 6 wird von den Dichtbereichen 43, 43' koaxial umgeben. Dabei befinden sich die Dichtbereiche 43, 43' zweckmäßigerweise mit nur geringem axialem Abstand zu der die zugeordnete Kolbenkammer 4, 4' begrenzenden Stirnfläche 45, 45' der Zwischenwand 3 plaziert.
Jeder Dichtbereich 43, 43' befindet sich axial zwischen einem ersten Fluidraum 46 und einem zweiten Fluidraum 47. Der erste Fluidraum 46 steht mit dem jeweils benachbarten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12, 12' in Verbindung, beim Ausfüh- rungsbeispiel über einen axial relativ kurzen Ringspalt zwischen der Durchtrittsöffnung 8 und der Außenfläche der Kolbenstange 6. Es wäre auch denkbar, daß der erste Fluidraum 46 unmittelbar vom benachbarten kolbenstangenseitigen Arbeits- räum gebildet ist.
Die zweiten Fluidräume 47 werden beim Ausführungsbeispiel von ringförmigen Zwischenräumen gebildet, die axial im Anschluß an den jeweiligen Dichtbereich 43, 43' zwischen dem Außenum- fang der Kolbenstange 6 und dem Innenumfang der Durchtrittsöffnung 8 vorgesehen sind. Um zu verhindern, daß die beiden zweiten Fluidräume 47 über die Durchtrittsöffnung 8 miteinander kommunizieren, sind sie auf der dem zugeordneten Dichtbe- reich 43, 43' axial entgegengesetzten Seite im Innern der Zwischenwand 3 voneinander abgedichtet . Dies geschieht beim Ausführungsbeispiel dadurch, daß jeder zweite Fluidraum 47 auf der dem Dichtbereich 43, 43' entgegengesetzten Axialseite durch einen weiteren Dichtbereich 48 flankiert ist, der in ständigem Dichtkontakt mit der Außenfläche der Kolbenstange 6 steht und zweckmäßigerweise ebenfalls von einer ringförmigen Dichtung insbesondere in Gestalt einer Lippendichtung bzw. eines Nutringes gebildet ist. Dabei kann ein strichpunktiert angedeuteter Leckage-Abfuhrkanal 49 vorgesehen sein, der ei- nerseits in den zwischen den beiden weiteren Dichtbereichen 48 liegenden Längenabschnitt der Durchtrittsöffnung 8 einmündet und andererseits zur Außenfläche des Gehäuses 2 geführt ist, so daß eine eventuell auftretende Leckage abgeleitet werden kann.
Die Fluidsteuerfunktion der Kolbenstange 6 wird nun dadurch realisiert, daß die Kolbenstange 6 über ihre Länge hinweg einen der gewünschten Steuerfunktion konturierten Außenumfang besitzt . Indem dieser Außenumfang über die Länge der Kolben- stange 6 variiert, kann ein hubabhängiges Zusammenwirken der Kolbenstange 6 mit den Dichtbereichen 43, 43' bewirkt werden, um dadurch die Fluidverbindung zwischen den beiden Fluidraumen 46, 47 zu steuern. Indem die zweiten Fluidräume 47 mit den oben schon erwähnten und zu den Betätigungsmitteln 24 führenden Betätigungskanälen 22 kommunizieren, kann auf diese Weise eine Betätigung der Ventileinrichtung 15 herbeigeführt werden, bei der das Betätigungsfluid und somit das fluidische Betätigungssignal von den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 12, 12' erhalten wird.
Die Kolbenstange 6 des Ausführungsbeispiels verfügt über einen eine größere Länge als die Zwischenwand 3 aufweisenden Längenabschnitt, der zum Absperren der Fluidverbindung zwischen den beiden Fluidraumen 46, 47 der beiden Steuerventile 38, 38' dient und daher im folgenden als Absperrabschnitt 52 bezeichnet sei. Er ist derart konturiert, daß er bei Einnahme einer einen der Dichtbereiche 43, 43' überdeckenden Position mit Dichtkontakt an diesem Dichtbereich 43, 43' anliegt, so daß er diesbezüglich eine Absperrstellung einnimmt, wobei die Fluidverbindung zwischen den beiden benachbarten ersten und zweiten Fluidraumen 46, 47 abgetrennt ist. In der /Absperrstellung liegt also der Absperrabschnitt 52 axial auf gleicher Höhe mit dem zugeordneten Dichtbereich 43, 43' und ist von diesem bzw. der zugeordneten Dichtung 44 dichtend um- schlössen.
Desweiteren verfügt die Kolbenstange 6 über zwei axial beab- standete, sich axial beidseits an den Absperrabschnitt 52 anschließende Längenabschnitte, die zur hubabhängigen Freigabe der Fluidverbindung zwischen den beiden Paaren von Fluidraumen 46, 47 dienen und daher als Freigabeabschnitte 53, 53' bezeichnet seien. Die Freigabeabschnitte 53, 53' sind so konturiert, daß sie bei Einnahme einer den zugeordneten Dichtbereich 43, 43' überdeckenden Position unter Bildung wenigstens eines die Fluidräume 46, 47 verbindenden Überströmspaltes 54 zumindest partiell radial beabstandet zum betreffenden Dicht- bereich 43, 43' angeordnet sind. Die betreffende Stellung sei als Freigabestellung bezeichnet, da der Überstrδmspalt 54 die Verbindung zwischen den beiden Fluidraumen 46, 47 freigibt, was dem Fluid unter Passieren des zugeordneten Dichtbereiches 43, 43' ein Hindurchströmen ermöglicht.
Um in der Freigabestellung gute Durchflußwerte zu erhalten, empfiehlt es sich, den betreffenden Freigabeabschnitt 53, 53' wie abgebildet als in die Kolbenstange 6 eingebrachte, umlaufende nutartige Vertiefung auszuführen, so daß der Überströmspalt 54 ein Ringspalt ist . /Abweichend hiervon könnten am Freigabeabschnitt 53, 53' auch ein oder mehrere über den Umfang der Kolbenstange verteilte lokale Vertiefungen vorgese- hen sein. Wesentlich ist, daß die Kolbenstange 6 am Freigabeabschnitt 53, 53' entlang einer ausreichend großen Länge über einen geringeren Querschnitt verfügt als der Absperrabschnitt 52 bzw. der zugeordnete Dichtbereich 43, 43'.
Die Kolbenstange 6 ist nun insgesamt so ausgeführt, daß der Absperrabschnitt 52 stets so lange wirksam ist, bis ein Kolben 5, 5' in die Nähe der zugeordneten Stirnfläche 45, 45' der Zwischenwand 3 gelangt oder an dieser zur Anlage kommt . Aus diesem Grund sind die Freigabeabschnitte 53, 53' beim Ausführungsbeispiel axial mit nur geringem Abstand zu jeweils einem der beiden Kolben 5, 5' angeordnet.
Während der Hubbewegung sind somit die Steuerventile 38, 38' durch den gleichzeitig mit beiden Dichtbereichen 43, 43' zu- sammenwirkenden Absperrabschnitt 52 geschlossen. Gelangt hin- gegen einer der Kolben 5, 5' in seine Endlage, nimmt der ihm zugeordnete Freigabeabschnitt 53, 53' die Freigabestellung ein, so daß unter hohem Druck stehendes Fluid aus dem zugeordneten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12, 12' durch den dann freigelegten Uberströmspalt 54 und den sich anschließenden Betätigungskanal 22 als Betätigungsfluid zur Ventileinrichtung 15 gelangen kann. Mithin ergibt sich eine fluid- kraftgesteuerte Umschaltung der Ventileinrichtung 15 ohne Notwendigkeit einer mechanischen Ventilbetätigung durch die bewegte Arbeitseinheit 7 und ohne Notwendigkeit des Zurückgreifens auf spezielle Sensormittel.
Damit sich der in den Betätigungskanälen 22 aufgebaute Druck nach dem Schließen des zugeordneten Steuerventils 38, 38' rasch wieder abbauen kann, sind jedem Betätigungskanal 22 geeignete Entlüftungsmittel 55 zugeordnet. Sie sind beim Ausführungsbeispiel jeweils von einer den betreffenden Betätigungskanal 22 mit der Atmosphäre verbindenden Düse oder Drossel gebildet, die zwar den zum Umschalten erforderlichen Druckaufbau nicht beeinträchtigt, anschließend jedoch einen Druckausgleich mit der Atmosphäre bewirken kann.
Zweckmäßigerweise ist eine nicht näher dargestellte und vorzugsweise in der Zwischenwand integrierte logische Steuerung vorgesehen, die ein Umschalten der Ventileinrichtung 15 bewirkt, wenn in den beiden kolbenraumseitigen Kanalabschnitten der ersten Primärkanalanordnung 14 gleichzeitig entweder ein Primärdruck anliegt oder nicht . Beim Ausführungsbeispiel ist die Ventileinrichtung 15 außen an das Gehäuse angebaut, insbesondere unter Vermittlung einer Zwischenplatte. Es versteht sich allerdings, daß sie auch zumindest teilweise oder vollständig in das Gehäuse und dabei insbesondere in die Zwischenwand 3 integriert werden kann. In Figur 1 ist im übrigen zur Verdeutlichung der Ventilfunktion der Ventileinrichtung 15 ergänzend symbolisch das zugehörige Schaltbild dargestellt.
Es versteht sich, daß die Kolbenstange auch bei anders ausgestalteten Arbeitsvorrichtungen als Steuerglied für ein oder mehrere Steuerventile eingesetzt werden kann, insbesondere auch bei Bauformen mit der Bauweise konventioneller Arbeits- zylinder, die über nur einen Kolben verfügen.

Claims

Ansprüche
1. Fluidbet tigte Arbeitsvorrichtung, mit einem Gehäuse (2), mit einer durch Fluidkraft relativ zu dem Gehäuse (2) ver- schiebbaren Kolbenstange (6) , und mit mindestens einem in Abhängigkeit von der Position der Kolbenstange (6) betätigbaren Steuerventil (38, 38'), das ein durch Zusammenwirken mit einem gehäusefest angeordneten Dichtbereich (43, 43') die Fluidverbindung zwischen zwei Fluidraumen (46, 47) steuerndes Steuerglied enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied unmittelbar von der am Außenumfang entsprechend kontu- rierten Kolbenstange (6) gebildet ist.
2. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß sich die beiden Fluidräume (46, 47) axial beidseits an einen die Kolbenstange (6) koaxial umgebenden Dichtbereich (43, 43') anschließen, wobei die Kolbenstange (6) über wenigstens einen zum Absperren der Fluidverbindung dienenden Längenabschnitt (Absperrabschnitt 52) verfügt, der derart kontu- riert ist, daß er bei Einnahme einer den Dichtbereich (43, 43') überdeckenden Position mit Dichtkontakt an dem Dichtbereich (43, 43') anliegt (Absperrstellung), und wobei die Kolbenstange (6) über wenigstens einen zum Freigeben der Fluidverbindung dienenden Längenabschnitt (Freigabeabschnitt 53, 53') verfügt, der derart konturiert ist, daß er bei Einnahme einer den Dichtbereich (43, 43') überdeckenden Position unter Bildung wenigstens eines die Fluidräume (46, 47) verbindenden Überstrδmspaltes (54) zumindest partiell radial beabstandet zum Dichtbereich (43, 43') angeordnet ist (Freigabestellung) .
3. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freigabeabschnitt (53, 53') von einer umlaufenden nutartigen Vertiefung der Kolbenstange (6) gebildet ist.
4. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Fluidräume (46, 47) im Bereich der Kolbenstange (6) auf einer xialseite von dem Dichtbereich (43, 43') des Steuerventils (38, 38') und auf der anderen Axialseite von einem ständig in Dichtkontakt mit der Kolbenstange (6) stehenden weiteren Dichtbereich (48) flankiert ist .
5. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich- net, daß sich der an den weiteren Dichtbereich (48) auf der dem benachbarten Fluidraum (47) entgegengesetzten Axialseite anschließende, die Kolbenstange umgebende Raum mit einem Leckage-Abfuhrkanal (49) verbunden ist.
6. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (6) mit wenigstens einem in dem Gehäuse (2) zwei Arbeitsräume (12, 12'; 13, 13') voneinander abteilenden Kolben (5, 5') verbunden ist, wobei ein erster der Fluidräume (46) mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (12, 12') verbunden oder von diesem gebildet ist.
7. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch das mindestens eine Steuerventil (38, 38') fluidisch betätigbare Ventileinrich- tung (15) vorhanden ist.
8. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (15) vorgesehen ist, um die Hubrichtung der Kolbenstange (6) vorzugeben.
9. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidische Betätigungssignal für die Ventileinrichtung (15) von dem zweiten Fluidraum (47) abgegriffen wird.
10. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (15) außen an das Gehäuse (2) angebaut oder wenigstens teilweise in das Ge¬ häuse (2) integriert ist.
11. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (43, 43') des min¬ destens einen Steuerventils (38, 38') in einer von der Kol¬ benstange (6) durchsetzten Wand (3) des Gehäuses (2) vorgese- hen ist.
12. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (43, 43') durch eine ringförmige, insbesondere als Lippendichtung ausgeführte Dichtung (44) definiert ist.
13. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ge¬ kennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Druckerhöhungsvor¬ richtung, wobei das Gehäuse (2) wenigstens eine Kolbenkammer (4, 4') enthält, die durch einen mit der Kolbenstange (6) verbundenen Kolben (5, 5') in zwei fluidbeaufschlagbare Arbeitsräume (12, 12'; 13, 13') unterteilt ist, wobei Mittel (32) vorhanden sind, über die aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (12, 12') bei einer im Sinne einer Verringerung des Volumens dieses Arbeitsraumes (12, 12') erfolgenden Hubbewegung ein Hochdruckraum (34) gespeist wird, und wobei das Steuerventil (38, 38') vorgesehen ist, um einer Ventileinrichtung (15) zur Umsteuerung der Richtung der Hubbewegung der Kolbenstange (6) ein aus dem kolbenstangenseitigen Ar- beitsraum (12, 12') stammendes fluidisches Betätigungssignal zuzuführen.
14. Arbeitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Druckerhöhungsvor- richtung,
- wobei das Gehäuse (2) über zwei durch eine Zwischenwand (3) voneinander abgeteilte Kolbenkammern (4, 4') verfügt, in denen sich jeweils ein zwei Arbeitεräume (12, 12'; 13, 13') voneinander abteilender Kolben (5, 5') befindet, wobei die beiden Kolben (5, 5') durch die Kolbenstange (6) unter Bildung einer Arbeitseinheit (7) starr miteinander verbunden sind, wobei die Kolbenstange (6) die Zwischenwand (3) durchsetzt,
- wobei ferner zwei Steuerventile (38, 38') vorgesehen sind, deren Dichtbereiche (43, 43') sich in der von der Kolbenstange (6) durchsetzten Durchtrittsöffnung (8) der Zwischenwand (3) befinden, wobei jeweils einer der beiden zugeordneten Fluidräume (46) vom benachbarten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (12, 12') gebildet oder mit diesem verbunden ist und die beiden anderen Fluidräume (47) über zumindest teilweise in der Zwischenwand (3) verlaufende Betätigungskanäle (22) mit den Betätigungsmitteln (24) einer fluidbetätigten Ventileinrichtung (15) kommunizieren,
- wobei außerdem eine erste Primärkanalanordnung (14) vorge- sehen ist, über die den äußeren Arbeitsräumen (13, 13') unter Zwischenschaltung der Ventileinrichtung (15) abwechselnd ein Fluid zuführbar ist, um die Arbeitseinheit (7) in die eine oder andere axiale Richtung zu verlagern, und wobei eine zweite Primärkanalanordnung (25) vorhanden ist, über die die beiden kolbenstangenseitigen Arbeitsräume (12, 12 ' ) unter Zwischenschaltung von ersten Rückschlagventilen (26, 26') mit unter einem Primärdruck stehendem Fluid beaufschlagt werden,
- und wobei eine Sekundärkanalanordnung (32) vorhanden ist, die dazu dient, aus den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen
(12, 12') verdrängtes Fluid unter Zwischenschaltung von zweiten Rückschlagventilen (37, 37') einem Hochdruckraum (34) zuzuführen.
15. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine insbesondere in der Zwischenwand (3) angeordnete logische Steuerung vorgesehen ist, die ein Umschalten der Ventileinrichtung (15) bewirkt, wenn an den von der Ventileinrichtung (15) zu den äußeren Arbeitsräumen (13, 13') füh- renden Kanälen (19) der zweiten Primärkanalanordnung (25) gleichzeitig entweder kein Druck oder ein Primärdruck anliegt.
16. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge- kennzeichnet, daß Entlüftungsmittel (55) für die Betatigungs- kanäle (22) vorgesehen sind, die wirksam sind, wenn das zugeordnete Steuerventil (38, 38') durch die Kolbenstange abgesperrt ist.
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